第11章 机械与功章末知识复习（课件）-2024-2025学年教科版八年级物理下册

第11章 机械与功章末知识复习 栏目导航 知识脉络 图说物理 实验要点 重难突破 知识脉络 ①　 　　②　 　　③　 　　④　 　 . ⑤　 　　⑥　 　  ⑦　 　　⑧　　　⑨　 　  F1L1=F2L2 改变拉力方向 省 力 距离 Fs 比 1.如图所示,其中属于省力杠杆的是　 　,图(b)属于　 　杠杆;图(c)中,小孩的体重小于大人的体重,小孩距离跷跷板中心较　 　,跷跷板才能保持平衡。  图说物理 杠杠的分类: (a) (a)羊角锤　 (b)筷子　 (c)跷跷板生活中常见的杠杆 费力 远 4 2.如图所示为　 　滑轮,使用时,滑轮跟物体一起运动。使用特点:省　 　力,多移动　 　的距离,　 　拉力的方向。  动滑轮 动 一半 一倍 不能改变 5 3.如图所示,小明用力推箱子,虽然累得满头大汗,但箱子没有移动,小聪用力将箱子拉动了。在这个过程中,小聪的力具有成效,则物理学中说,小聪　 　了,小明则　 　。物理学中做功的两个必要条件:一是　 　;二是　 　。 力是做功的必要条件 做功 没做功 作用在物体上的力 物体在力的方向通过一定距离 用力推拉箱子 6 实验要点 实验一　探究杠杆的平衡条件 1.实验器材:杠杆、支架、钩码、细线、刻度尺。 2.实验装置(如图所示) 7 3.实验过程 (1)调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置保持　 　。  (2)在杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆平衡,测量F1、F2、L1、L2并填入表格。 (3)调节钩码的数量,再次重复步骤(2)。 (4)分析实验数据,得出结论。 平衡 8 4.实验表格 实验 次数 动力F1 动力臂 L1 阻力F2 阻力臂 L2 1 2 3 5.实验结论:杠杆的平衡条件为　 　,即 　 　。  动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1L1=F2L2 9 6.讨论交流:(1)杠杆在静止时,一端高一端低,杠杆的状态是不是平衡状态? (2)调节杠杆在水平位置平衡的目的是什么? 答案:是平衡状态。 答案:①消除杠杆自身重力的影响;②在实验中便于测量力臂。 10 [典例1] 如图所示是小亮利用刻度均匀的轻质杠杆进行“探究杠杆的平衡条件”的实验,已知每个钩码重0.5 N。 (1)将图甲中的平衡螺母向　 　(选填“左”或“右”)调节,可使杠杆在水平位置平衡,你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是　 　。  A.便于测量力臂 B.便于挂钩码 (2)在图丙中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,需在B点悬挂　 　个钩码。  右 A 2 11 (3)如图丁所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,然后顺时针转动弹簧测力计变为斜向右上方拉,这个过程杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的读数将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。  (4)在探究杠杆的平衡条件时,小亮多次改变钩码的个数和位置来进行实验,其目的是　 　(选填“使结论具有普遍性”或“减小误差”)。  变大 使结论具有普遍性 12 [拓展延伸] (5)实验中杠杆如图甲所示,此时杠杆处于　 　(选填“平衡”或“不平衡”)状态。  (6)实验前小明把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点,如图乙所示,其目的是　 　。  (7)杠杆在生活中有很多应用,现要使如图戊所示的静止跷跷板发生转动,右边的小孩可以采取的做法是　 　。  平衡 消除杠杆自重对实验的影响 向靠近支点的方向移动 13 实验二　测量滑轮组的机械效率 1.实验器材:铁架台、定滑轮、动滑轮、弹簧测力计、钩码、细线、刻度尺。 2.实验装置(如图所示) 14 3.实验过程 (1)用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。 (2)按照如图所示方式依次安装滑轮组,记下钩码和弹簧测力计的位置,缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度和弹簧测力计移动的距离,并将这三个量填入表格。 (3)改变钩码的数量,重复上述的实验步骤。 (4)分析实验数据并得出结论。 15 4.实验表格 滑 轮 组 钩码 所受 重力 /N 钩码 上升 高度/m 有用 功/J 弹簧测 力计示 数/N 绳子自 由端移 动距离 /m 总功 /J 机械 效率 a b c 16 5.实验结论 (1)滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关,同一滑轮组提起的物体越重,滑轮组的机械效率越　 　。  (2)不同的滑轮组机械效率不同,物重相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越　 　。  6.讨论交流 (1)滑轮组的机械效率与组装方式　 　(选填“有关”或“无关”)。 (2)滑轮组的机械效率与物体升高的高度　 　(选填“有关”或“无关”)。  高 低 无关 无关 17 [典例2] 在“测量滑轮组的机械效率”的实验中: 实验 次数 钩码总 重G/N 钩码上 升的高 度h/m 弹簧 测力计 示数 F/N 弹簧 测力计 移动距 离s/m 机械 效率 η/% 1 4 0.1 1.8 0.3 74.1 2 6 0.1 2.4 0.3 3 4 0.1 1.4 0.5 57.1 4 4 0.2 1.4 1.0 57.1 18 (1)实验前,要观察所用弹簧测力计的测量范围、零刻度线和　 　。 (2)用弹簧测力计测出物体的重力G,并记录。 (3)如图所示,拉动弹簧测力计并读出拉力F的数值,用　 　测出物体上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将数据填入表格。根据表格中第1次的数据可知,所用的滑轮组是　 　(选填“甲”或“乙”)。 (4)仅改变重物上升的高度,重复上面的实验,记录并计算实验数据。 分度值 刻度尺 甲 19 (5)小明根据数据得到结论,滑轮组的机械效率与物体上升的高度有关。 他的结论　 　(选填“科学”或“不科学”),原因是　 . 　。  (6)请你计算出第2次滑轮组的机械效率　 　(结果精确到0.1%)。根据1、2两组数据,可以得出,滑轮组的机械效率与　 　有关。 不科学 100%可知,滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关 83.3% 提升的物重 20 [拓展延伸] (7)在实验中,测绳端拉力大小时,应使弹簧测力计竖直向上　 　 . (选填“缓慢拉动”或“保持静止”),同时进行读数。  (8)根据实验数据推测,使用丙滑轮组将重 6 N 的物体匀速提升10 cm,此时滑轮组的机械效率可能为　 　(填字母)。  A.52.2% B.57.1% C.64.3% D.83.3% 缓慢拉动 C 21 重难突破 [例1] (2024广元)如图甲所示是压制饺子皮的“神器”,压皮时压杆可视为一个杠杆,图乙是其简化示意图,图中O为支点,F2为压饺子皮时作用在B点的阻力。请在图乙中画出压饺子皮时作用在A点的最小动力F1及阻力F2的力臂L2。 力臂的画法、滑轮组的绕线方式 答案:如图所示 甲 乙 22 力臂的画法及滑轮组的设计 (1)画杠杆力臂 23 (2)滑轮组的设计 24 [针对训练] 1.(2024枣庄)用手提起重物时,前臂可简化为杠杆:桡骨在肱二头肌牵引力F1的作用下,绕肘关节(支点O)转动,如图乙所示。请在图乙中画出动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。 答案:如图所示 甲 乙 25 2.如图所示,杠杆处于水平平衡,支点为O,请画出A点处所受拉力F1及其力臂L1。 答案:如图所示 26 3.如图所示,用滑轮组提升物体,已知滑轮质量均为 2 kg,物体重 100 N,绳子能承受的最大拉力为 50 N,请画出绳子的正确绕法,并在绳的末端标出力的方向。(不考虑绳重及摩擦,g取10 N/kg) 答案:如图所示 27 杠杆的平衡条件及其应用 [例2] (2024南通)钓鱼活动深受人们喜爱。如图所示是钓鱼的情景,你认为最省力的拉起鱼竿的方式是( ) C A B C D 28 [针对训练] 4.小强开启饮料时,瓶起子可视为一个杠杆,如图所示。下列能正确表示其工作原理的是( ) A A B C D 29 5.晚饭后,妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板,如图所示,转轴相当于杠杆的　 　,妹妹和妈妈的总重力比小涛的重力大,跷跷板水平平衡时,小涛应比妈妈离转轴　 　(选填“远”或“近”)些;若妈妈放下怀抱中的妹妹(妈妈的位置不变),为了保持跷跷板水平平衡,小涛应适当　 　(选填“远离”或“靠近”)转轴。 支点 远 靠近 30 6.科学探究(2024河北)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,小明使用可绕O点自由转动,刻度均匀的杠杆,以及多个重力为0.5 N的钩码进行了以下操作: (1)不挂钩码时,杠杆在如图甲所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端,发现杠杆右侧还略向下倾斜,此时小明应向　 　(选填“左”或“右”)调节杠杆右边的螺母。使杠杆水平并静止,达到平衡状态。  左 甲 31 (2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2,测出杠杆水平平衡时的动力臂L1和阻力臂L2,多次实验并把数据填入表中。 实验 次数 动力 F1/N 动力臂 L1/m 阻力 F2/N 阻力臂 L2/m 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0 0.15 1.5 0.1 3 0.1 3.0 2.0 0.15 4 2.0 0.15 1.5 0.2 … 32 小明分析表格中的数据发现,第　 　次实验数据有误,剔除这一组数据后,初步得出杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂。  (3)第4次实验结束后,小明撤去右侧钩码,改用弹簧测力计继续实验。如图乙所示,他在左侧A点悬挂三个钩码,再用弹簧测力计(未画出)在B点拉杠杆。杠杆重新在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数可能为 　 　(选填序号)。   ①2.0 N　②2.5 N　③3.0 N　④3.5 N 3 ②③④ 乙 33 (4)筷子是中国传统餐具,体现了我国古代劳动人民的智慧。用筷子夹东西时,所属的杠杆类型与第　 　次实验时的杠杆类型相同。  (5)小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”游戏时,用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来,图丙为筷子稳定时的俯视图,筷子MN的重心在O′点,此时　 　(选填“MO′”或“O′N”)段更重一些。  4 O′N 丙 34 【拓展】(6)如图丁所示,小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽,将细杆分成6等份,并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0、1、2、3、4、5、6”,然后在两端对称安装合适的螺母。支架(未画出)支撑在任一标记处时,都要重新调节螺母,使细杆不挂物体时在水平位置平衡。现把重为2 N的物体悬挂在标记“6”处,仅在其他标记处放置支架和悬挂最大容积为800 mL、重为1 N的小桶,通过改变支架支撑的位置和小桶悬挂的位置,并调整小桶内的水量,可以有　 　种方案使细杆在水平位置平衡。(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)  11 丁 35 [例3] 如图所示,用一个动滑轮使重 10 N 的物体在5 s 内匀速升高0.2 m,绳子自由端所用的拉力F为6 N。求: (1)绳子自由端移动的速度。 (2)拉力F做的功。 做功的判断和功的计算 (2)拉力F做的功W=Fs=6 N×0.4 m=2.4 J。 答案:(1)0.08 m/s　(2)2.4 J 36 [针对训练] 7.下列情境中,人对物体做功的是( ) A.人用力搬石头没有搬动 B.人将货物从地面拉到高处 C.人用力推车没有推动 D.人搬箱子沿水平方向做匀速直线运动 B 37 8.(2024绵阳期末)如图所示,用同一个滑轮匀速将同一重物M提升相同的高度,两次施力分别是F1、F2,对应所做的功W1、W2(不计绳重和摩擦),则( ) C 甲　　 乙 A.F1<F2 B.F1=F2 C.W1<W2 D.W1>W2 38 9.如图所示为某盘山公路。汽车沿着公路,可以驶上高耸入云的山峰。为什么盘山公路要修成S形呢?因为盘山公路相当于斜面,省力而安全。若从山底到山顶的盘山公路长6 000 m,山高900 m,一辆5 t的小型货车以恒定功率165 kW,匀速沿盘山公路从山底开上山顶,用时10 min。在货车从山底到山顶的过程中,阻力大小不变。(g取10 N/kg)求: (1)货车克服重力做的功和发动机对货车做的功。 (2)货车所受阻力大小。 答案:(1)4.5×107 J　9.9×107 J (2)9 000 N 39 [例4] (2024扬州)如图所示,工人用动滑轮匀速提升重为400 N的窗玻璃,所用的竖直拉力为250 N,窗玻璃上升的高度为10 m,用时50 s。求: (1)所做的有用功W有用。 功、功率和机械效率的计算 解析:(1)由题意可知,克服窗玻璃的重力做的功即为有用功W有用= G物h=400 N×10 m=4 000 J。 答案:(1)4 000 J 40 (2)工人所用拉力的功率P。 答案:(2)100 W 41 (3)动滑轮的机械效率η。 答案:(3)80% 42 43 (3)对于功、功率和机械效率的综合计算的解题思路 ①认真审题,剖析题意确定各量间的关系。 ②根据已知量和待求量的关系,结合相应的公式或物理规律建立关系式。 ③逐步分析、计算中间的物理量,直至导出所求量。 44 [针对训练] 10.(2024甘孜期末)用如图所示的装置探究影响滑轮组机械效率的因素,下列因素会影响机械效率的是( ) A.重物上升的速度 B.重物上升的高度 C.定滑轮的重力 D.动滑轮的重力 D 45 11.用如图所示滑轮组,将一质量为50 kg的物体,在10 s内匀速向上提升2 m,已知拉力300 N。(g取10 N/kg)在此过程中,下列说法正确的是( ) A.绳子自由端移动的距离为6 m B.拉力F的功率为60 W C.人所做的额外功为300 J D.该滑轮组的机械效率约为83.3% D 46 12.用如图甲所示的滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”的实验。实验中把不同的磁体吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重,每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10 cm。不计绳重,实验数据如表所示。 甲 次数 G物/ N G动/ N F/ N η/% 1 6.0 0.3 2.2 90.9 2 6.0 1.0 ▲ ▲ 3 6.0 1.9 2.9 69.0 4 6.0 3.2 3.4 58.8 47 (1)每次实验绳端移动距离为　 　cm。  (2)第2次实验中拉力F的示数如图乙所示,读数为　 　N,第2次实验滑轮组的机械效率为　 　%。分析数据可知:在物重不变的情况下,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越　 　。  30 乙 2.5 80 低 48 (3)实验中若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将　 　。 (4)本实验中,在物重不变的情况下,动滑轮变重时,由摩擦引起的额外功占总额外功的比例　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 不变 变小 49 13.科学思维(2024达州)如图所示,一重为200 N底面积为0.4 m2的方形玻璃缸(玻璃缸壁的厚度忽略不计),玻璃缸中装有重1 000 N的水。上方有一轻质杆OA,在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动,现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20 N,滑轮组上悬挂着重300 N的物体甲,将浸没的重物甲缓慢拉离水面后,玻璃缸中水位下降了5 cm,(忽略物体带出的水,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求: 50 (1)当重物甲拉离水面后,玻璃缸对地面的压强。 (2)重物甲浸没在水中时所受的浮力。 (3)滑轮组的绳子不会断裂,当∠CAO=30°时,杆OA刚好水平,若绳子AC能承受的最大拉力FA=620 N时,利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率。(不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦) 答案:(1)3 000 Pa　(2)200 N　(3)95% 51 14.(2023荆州)在某比赛场地建设过程中,工人利用长度L=3 m的斜面把质量为240 kg的重物匀速推到h=1 m的高处,如图所示,工人所用推力F=1 000 N。g取10 N/kg。求: (1)推力做的有用功。 解析:(1)推力做的有用功是W有用=Gh=mgh=240 kg×10 N/kg×1 m= 2 400 J。 答案:(1)2 400 J 52 (2)斜面的机械效率。 答案:(2)80% 53 (3)工人将另一质量为300 kg的重物匀速推到同一高度,为了省力,换用长度为5 m的斜面,此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5,共用时20 s,工人推力做功的功率。 54 答案:(3)210 W 55 谢谢观赏！ 56 ×100% 根据η=× 解析:(1)由题图知,n=2,当物体升高 0.2 m 时,绳子自由端移动的 距离s=2h=2×0.2 m=0.4 m, 绳子自由端移动的速度 v===0.08 m/s。 解析:(2)由图可知,该动滑轮有2段绳子,所以绳子自由端移动的距离为s=10 m×2=20 m, 所以工人所用拉力做的功为 W总=Fs=250 N×20 m=5 000 J, 拉力的功率为P===100 W。 解析:(3)由机械效率公式可得动滑轮的机械效率为η=×100%= ×100%=80%。 (1)功、功率、机械效率的联系 ⇒η=×100% (2)功、功率与速度、牵引力的关系 ⇒P=P=Fv 解析:(2)推力做的总功是W总=FL=1 000 N×3 m=3 000 J, 斜面的机械效率为η=×100%=×100%=80%。 解析:(3)原来斜面做的额外功为W额外=W总-W有用=3 000 J-2 400 J= 600 J, 原来重物受到斜面的摩擦力为f===200 N, 重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5,则此时的摩擦力为f′=f×=200 N×=240 N, 此时斜面的长度为5 m,则额外功为W额外′=f′L′=240 N×5 m= 1 200 J, 工人将另一质量为300 kg的重物匀速推到同一高度,做的有用功是W有用′=m′gh=300 kg×10 N/kg×1 m=3 000 J, 此时的总功为W总′=W额外′+W有用′=1 200 J+3 000 J=4 200 J, 工人推力做功的功率是P===210 W。 $$