第8章 简单机械 功和能（复习课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

第8章 简单机械 功和能 八年级下册•沪科版 五四•学制 3 000 多年前我们的祖先就能使用舂、桔槔等机械劳作。如今，工业机器人的应用提高了生产的精度和效率，人类发明、使用的机械遍布生活各个方面。本章我们将学习简单机械、机械功与机械能的相关知识。 通过本章内容的学习，你将了解杠杆、机械功、机械能和机械效率等基本知识，知道动能和势能的相互转化；经历探究杠杆平衡条件的过程，发展基于数据的分析论证能力；感悟机械的运用对社会生产力发展的重要作用；初步建立能量观念。 单元复习 致老师同学 视频资源 制作 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了 高质量编辑，故资源比较大，课件大小约150MB. 视频资源 清单 ①动画讲解—《杠杆总结》 ②动画讲解—《滑轮的几种使用方法分析》 ③动画讲解—《机械能》 第8章 简单机械 功和能 杠杆 01 滑轮 02 功与功率 03 目录 机械能及其转化 04 机械效率 05 第8章 简单机械 功和能 视频集锦 第8章 简单机械 功和能 ①动画讲解—《杠杆总结》 ②动画讲解—《滑轮的几种使用方法分析》 ③动画讲解—《机械能》 第1节 杠杆 第8章 简单机械 功和能 知识一、杠杆 1. 杠杆的概念 一根在力的作用下绕固定点转动的硬棒，把它叫做杠杆。 2. 描述杠杆特征的“五要素” ①支点：杠杆绕着转动的点O. ②动力：使杠杆转动的力F1. ③阻力：阻碍杠杆转动的力F2. ④动力臂：从支点到__________的距离l1. ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2. 动力作用线 知识一、杠杆 透析杠杆五要素 ①支点：一定在杠杆上；同一杠杆，使用方法不同，支点位置可能改变。 ②动力与阻力：作用点都在杠杆上，分别使杠杆向相反方向转动，动力和阻力是相对的。 ③力臂：支点到力的作用线的距离，不是支点到作用点的距离；力臂不一定在杠杆上（如图中l1和l2）；若力的作用线过支点，则力臂为0。 知识一、杠杆 3. 力臂的画法 第一步：先确定支点O和动力F1、阻力F2的方向；如图所示。 第二步：确定动力和阻力的作用线。从动力、阻力作用点沿力的方向（或反方向）分别画虚线，即为动力、阻力的作用线，如图所示。 第三步：画出动力臂和阻力臂。由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力臂与阻力臂的符号“l1”、“l2”，如图所示。 F1 F2 l1 l2 F1 F2 O O 知识二、杠杆的平衡条件 1. 杠杆的平衡 （1）杠杆的平衡状态 如果杠杆静止不动或绕支点匀速转动，杠杆就处于平衡状态。 2. 探究杠杆的平衡条件 （2）方案 ① 如图（a）所示，将带刻度的横杆支在铁架台上，做成一杠杆，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置保持平衡。 ② 如图（b）所示，将两组钩码分别挂在杠杆的两侧，通过调节钩码的位置，使杠杆在水平位置仍保持平衡。记录动力F1、动力臂l1和阻力F2、阻力臂l2。 改变钩码的数量，重复上述操作。 知识二、杠杆的平衡条件 ③ 如图（c）所示，将一组钩码挂在杠杆上，在同一侧通过细线用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，使杠杆在水平位置仍保持平衡。把弹簧测力计对杠杆的拉力作为动力F1，钩码对杠杆的拉力作为阻力 F2，记录动力F1、动力臂 l1 和阻力F2、阻力臂l2。 改变钩码的数量，重复上述操作。 大量实验表明，杠杆的平衡条件为 动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1 L1 = F2 L2 实验结论 知识二、杠杆的平衡条件 3. 杠杆的平衡条件 （1）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2 或变形式: 即：作用在杠杆上两个力的大小与他们的力臂成反比。 （2）注意 ①应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要用牛（N），动力臂和阻力臂的单位要相同（cm或m）。 ②杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。 知识三、生活中的杠杆 杠杆分类 力臂关系 力的大小关系 省费距离情况 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 F动＜F阻 F动＞F阻 F动=F阻 l动＞l阻 l动＜l阻 l动=l阻 费距离 省距离 不省距离 也不费距离 1. 杠杆的分类 知识三、生活中的杠杆 2. 分析省力杠杆 如图所示，动力臂 l1大于阻力臂l2 ，动力 F1小于阻力F2，即省力。动力作用点移动的距离AAʹ大于阻力作用点阻力移动的距离BBʹ ，即费距离。 F1 F2 l1 l2 知识三、生活中的杠杆 3. 分析费力杠杆 甲图所示是赛艇的船桨，乙图是船桨的杠杆模型。 划船时船桨绕着支点O转动，手的作用力F1为动力，作用点为A点；水对船桨的力F2为阻力，作用点为B点。因为动力臂l1小于阻力臂l2，所以是费力杠杆，但划船时手只要移动较小的距离就能使桨在水中移动较大的距离。 甲 乙 丙 知识三、生活中的杠杆 4. 分析等臂杠杆 如图所示的等臂杠杆，动力臂l1等于阻力臂l2，动力F1等于阻力F2；使用时，动力作用点移动的距离等于作用点阻力移动的距离，不省距离也不费距离。 题型一、杠杆与杠杆作图 典例解析 【例题1】有关杠杆的说法正确的是（　　） A．作为杠杆一定要有支点，而且支点一定在杠杆上，杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的 B．杠杆的长度一定等于动力臂与阻力臂之和 C．使用杠杆可以省力，有的杠杆既可省力，又可省距离 D．从杠杆的支点到动力作用点的距离叫做动力臂 A 题型一、杠杆与杠杆作图 典例解析 【解析】A．杠杆一定有支点，而且支点一定在杠杆上；杠杆可以是直棒，也可以是弯曲的，但杠杆一定是硬棒，故A正确； B．力臂是指支点到力的作用线的垂线段，因此动力臂与阻力臂之和不一定等于杠杆的长度，故B错误。 C．杠杆分省力杠杆，费力杠杆，等臂杠杆，既省力又省距离的杠杆是没有的，故C错误； D．力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离，故D错误。故选A。 题型一、杠杆与杠杆作图 典例解析 【例题2】 “节约用水，人人有责”，如图所示是用水后及时关闭水龙头的情景，水龙头手柄可以视为一根杠杆。请画出阻力F2的力臂l2以及施加在A点的最小动力F1的示意图。 【解析】延长F2的作用线，过O点作阻力F2作用线的垂线，即为阻力F2对支点O的力臂l2；在阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，OA为最长动力臂时，动力最小，阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，连接支点O与A点，过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，如图所示。   题型一、杠杆与杠杆作图 典例解析 【例题3】如图，杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态，L1为F1的力臂，请在图中作出力F1和F2的力臂L2。 【解析】过动力臂L1的末端做垂直于动力臂的作用线交杠杆与A点，则F1为动力，过支点作垂直于阻力F2作用线的垂线段，即为阻力臂L2，如图所示。 方法技巧 题型一、杠杆与杠杆作图 1. 力臂作图（画力臂的方法） （1）找到支点，确定力的作用点和方向；（2）作出力的作用线；（3）从支点向力的作用线作垂线段；（4）标出力臂。 2. 画力臂的注意事项 （1）力的作用点一定在杠杆上，但力臂不一定在杠杆上。对于直杠杆而言，当力的作用线垂直于杠杆时，力臂与杠杆重合。 （2）当表示力的线段比较短时，可将力的作用线延长，延长部分要用虚线表示。 （3）力臂通常有三种表示方法。 方法技巧 题型一、杠杆与杠杆作图 3. 最小力作图 找最长动力臂的方法：根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最大力臂。 （1）如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂； （2）如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距离即为可作出的最长的动力臂。 题型二、探究杠杆的平衡条件 典例解析 【例题4】在探究杠杆平衡条件的实验中： （1）实验器材有带有刻度的横杆、铁架台、钩码、线（弹簧夹）和__________等。如图所示杠杆静止，它__________平衡状态（选“是”或“不是”）。 （2）实验前需向______（选填“左”或“右”）调节平衡螺母使它在水平位置平衡；实验中通过改变钩码的______或_____使杠杆水平位置平衡，其目的是__________ 。 便于测量力臂 刻度尺 是 左 位置 个数 题型二、探究杠杆的平衡条件 典例解析 （3）如图所示，小明在A位置挂一个弹簧测力计，在B位置挂了2个钩码。现将弹簧测力计从C位置移到D位置，在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡，则弹簧测力计示数_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 变小 题型二、探究杠杆的平衡条件 典例解析 【解析】（1）实验时要用弹簧测力计测量力的大小。杠杆静止在如图所示位置，因为此时杠杆处于静止状态，所以杠杆是处于平衡状态。 （2）由图可知，杠杆左端偏高，可将杠杆两端的平衡螺母向左调节，使杠杆在水平位置平衡。 实验中则通过改变钩码的位置或个数（改变力和力臂的大小）使杠杆水平平衡，因重力方向竖直向下，根据力臂的定义，此时力臂的大小等于力的作用点与支点的距离，其目的是便于测量力臂。 （3）图丙中，现将弹簧测力计从C位置移到D位置，要保持杠杆仍在水平位置平衡，则拉力F将变小，这是因为，当拉力由倾斜变成垂直时，阻力、阻力臂不变，拉力F力臂变大，相应的力会变小，这样才能继续平衡。 题型二、探究杠杆的平衡条件 实验注意事项 1. 在挂钩码时，左、右两侧钩码数量一般不要相同。 2. 实验过程中，不能再调节杠杆两端的平衡螺母，否则会破坏杠杆原来的平衡。 3. 实验时让杠杆在水平位置平衡的目的： 让杠杆的重心刚好在支点，以消除杠杆的重力对实验的影响，且便于测量力臂。 方法技巧 题型三、杠杆的应用 典例解析 【例题5】如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，在A点悬挂物体，在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡，拉力为F。下列说法正确的是（　　） A．F的大小为物重的2倍 B．物重增加5N，F的大小也增加5N C．物体悬挂点右移，拉力F会增大 D．将F改为沿图中虚线方向，拉力F会减小 C　 题型三、杠杆的应用 典例解析 【解析】A．由图知，OA=AB，根据杠杆的平衡条件可知F×OB=G×OA，由于OB=2×OA，所以拉力F的大小为物重的二分之一，故A错误； B．若物重增加5N，根据杠杆的平衡条件得，（F+ΔF）×OB= （G+5N）×OA 解得ΔF=2.5N； 故B错误； C．当悬挂点右移时，阻力不变，阻力臂变大， 动力臂不变，则动力F将变大，故C正确； D．保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F转至 虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故D错误。 故选C。 题型三、杠杆的应用 典例解析 【例题6】在杭州第19届亚运会皮划艇静水项目上，中国代表队以9枚金牌的优异成绩完美收官。如图所示，运动员用船桨划水时船桨是________杠杆；为了更省力，应________ （选填“增大”或“减小）两只手之间的距离；使用船桨的好处是可以省________ （选填“力”“功”或“距离”）。 费力 增大 距离 【解析】运动员一手支撑住桨柄的末端，将桨柄的末端视为支点，另一手用力划桨，使用船桨时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 据杠杆平衡条件F1L1 =F2L2，为了更省力，应增大动力臂，即增大两手之间的距离。 费力杠杆费力但是省距离，所以使用船桨的好处是可以省距离。 题型三、杠杆的应用 典例解析 【例题7】如图所示是一款轻质悬挂式晾衣杆，OA为晾衣杆，AB为悬线，已知悬线能承受的最大拉力为20N，在悬线拉力F1作用下，晾衣杆保持水平平衡。已知OA=1m，OC=0.5m，在C点悬挂衣物的质量为2kg，求： （1）悬线拉力F1的大小； （2）若想将悬挂衣服的位置移至A点， 请通过计算判断是否可行。 题型三、杠杆的应用 典例解析 【解析】（1）作出拉力F1的力臂如下图所示， 拉力的力臂为 在C点悬挂衣物的重力为 G=mg=2kg×9.8N/kg=19.6N 根据杠杆平衡条件可得F1l1​=F2​l2​ 带入数据为F1×0.5m=20N×0.5m 解得F1=20N （2）若将悬挂衣服的位置移至A点，根据杠杆平衡可得F1' l1=Gl2' 带入数据可得F1'×0.5m=20N×1m 解得F1'=40N，已知悬线能承受的最大拉力为20N，因此不可行。 题型三、杠杆的应用 典例解析 【例题8】如图所示，杆秤砣的质量为0.5kg，秤钩悬挂处A与秤纽O间的距离为6cm，挂上重物后，秤砣移至距O点24cm的B处时，秤杆正好水平，求： （1）秤砣受到的重力（g=10N/kg）； （2）被称物体的重力； （3）若秤杆长60cm，则这把秤最大能称量多少kg的物体？ 题型三、杠杆的应用 典例解析 【解析】 （1）秤砣受到的重力为 G=mg=0.5kg×10N/kg= 5N （2）由杠杆平衡条件可得 G物体×AO=G秤砣×BO 代入数据得 G物体×6cm=5N×24cm 解得 G物体=20N （3）若秤杆长60cm，则 BO'=60cm-6cm=54cm 由杠杆平衡条件 Gʹ物体×AO=G秤砣×BOʹ 可得 Gʹ物体×6cm=5N×54cm 解得 Gʹ物体=45N 则这把秤最大能称量的物体质量为 题型三、杠杆的应用 方法技巧 利用杠杆平衡条件解决实际问题的步骤 1. 转化：分析受力情况，找出支点，然后找出动力和阻力、动力臂和阻力臂，将实际物体转化成杠杆模型； 2. 标量：画出杠杆模型示意图，在图中标明动力、阻力、动力臂、阻力臂； 3. 计算：根据已知条件，利用杠杆平衡条件分析求解。 题型三、杠杆的应用 方法技巧 判断杠杆种类的方法 1. 通过动力臂和阻力臂的大小关系判断：对于较复杂的杠杆，可先在图上找到动力臂和阻力臂，然后比较力臂的大小关系； 2. 从应用目的上进行判断：省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用，以达到省力的目的，而费力杠杆在阻力不大的情况下使用，目的是省距离。 第2节 滑轮 第8章 简单机械 功和能 知识一、定滑轮 1. 定滑轮 （1）定滑轮：工作时，轴固定不动的滑轮称为定滑轮。 （2）定滑轮的特点 不省力F=G；不省距离s=h ；能改变力的______。 （3）定滑轮的实质——等臂杠杆 如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r。它实质上可以看成是能够连续转动的等臂杠杆；所以使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。 方向 知识一、定滑轮 （4）用平衡力的知识研究定滑轮的特点 分析：如图，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F作用，由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，大小相等，即F=G。 物体向上运动，用力的方向却是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。 F G 结论：使用定滑轮不省力，可以改变力的方向. 知识二、动滑轮 2. 动滑轮 （1）动滑轮：工作时，轴随物体一起运动的滑轮称为动滑轮。 （2）动滑轮的特点： 省力F＜G；费距离s绳=2h物，不能改变力的______。 方向 （3）动滑轮的实质——动力臂是阻力臂2倍的杠杆 如图所示，定滑轮O为支点，动力臂l1为滑轮的直径，阻力臂l2为滑轮的半径，在不计摩擦和动滑轮重时，动力是阻力的一半。 知识二、动滑轮 （4）用平衡力的知识研究动滑轮的特点 F F G G动 同一根绳上的两个拉力相等 在忽略动滑轮的重力和摩擦的情况下，物体受到重力G和两段绳子的两个拉力F的作用。 由于物体匀速上升，所以两个拉力F跟物体的重力G是平衡力。则： 2F＝G，F 若考虑动滑轮的重力，忽略绳重、摩擦的情况下，由于物体匀速上升，所以四个力平衡，满足： 2F＝（G+G动），拉力 F 典例解析 题型一、定滑轮与动滑轮 【例题1】如图所示，重为1N的滑轮一端用细绳固定在地面，细绳另一端挂着一个10N重的物体，在拉力F的作用下10s内物体匀速上升2m，不计绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．拉力F＝21N B．滑轮的速度为0.1m/s C．拉力F做功42J D．绳对物体做功20J C 【解析】A．对动滑轮进行受力分析，受到上端绳子向上的拉力，竖直向下的重力，重物的重力和下端绳子向下的拉力，且重物的重力和下端绳子向下的拉力相等。物体匀速上升，处于平衡状态，故向上的拉力等于向下的力，为 故A正确，不符合题意。 B．由动滑轮知识可知，此时物体上升的距离是滑轮的2倍，即滑轮上升1m，则滑轮的速度为v=s/t=1m/10s=0.1m/s故B正确，不符合题意。 C．拉力F的距离与动滑轮运动的距离相等，为1m，则拉力做功为 W=Fs=21N×1m=21J 故C错误，符合题意。 D．绳对物体拉力等于物体的重力，则绳对物体做功为 故D正确，不符合题意。故选C。 典例解析 题型一、定滑轮与动滑轮 典例解析 题型一、定滑轮与动滑轮 【例题2】如图所示，物体A以2cm/s的速度，在水平地面上做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为3牛，水平拉力F=____牛，物体A受到的摩擦力f=____牛，2秒内物体移动的距离为____厘米，拉力的作用点移动的距离为____厘米。（不计滑轮重力以及轮与绳之间的摩擦） 4 6 3 8 【解析】水平拉力F与弹簧测力计的示数相等，则拉力大小为3N。 动滑轮省一半力，拉力F是摩擦力的一半，所以摩擦力为f=2F=2×3Ν=6Ν 2秒内物体移动的距离为s物=2×2cm/s=4cm 拉力的作用点移动的距离为s=ns物=2×4cm=8cm 题型一、定滑轮与动滑轮 方法技巧 1. 判断滑轮类型的方法 判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。 2. 用平衡法分析动滑轮受力情况 不考虑绳重、摩擦，考虑滑轮重力时拉力、物重 与滑轮自重三者的关系如图所示。由图可知，动滑轮 静止或匀速直线运动时，滑轮在竖直方向上处于平衡 状态，则 2F=G物+G动 典例解析 题型二、探究定滑轮与动滑轮的特点 【例题3】 用如图所示装置研究动滑轮的特点。 （1）实验中，应尽量竖直向上_____拉动弹簧测力计，且在_______（选填“静止”或“拉动”）时读数。 （2）记录数据如表，分析数据发现： ①使用动滑轮可以_________； ②弹簧测力计的示数F大于物重G的一半，与课本结论存在差异， 其原因是____________。 动滑轮的重力和摩擦是客观存在的 次数 物重G/N 测力计的示数F/N 1 1.00 0.65 2 1.50 0.90 3 2.00 1.15 匀速 拉动 省力 典例解析 题型二、探究定滑轮与动滑轮的特点 【解析】（1）在实验中，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使整个装置处于平衡状态，且在拉动时，读出测力计的示数，否则测力计的示数不包含机械之间的摩擦力，导致测力计示数偏小。 （2）由表格中数据可知，三次实验中，弹簧测力计的示数F均小于物体重力，即三次实验中，拉力小于物体重力，故能得出：使用动滑轮可以省力。 “使用动滑轮能省一半力”是在不考虑动滑轮重力和摩擦的理想情况下才成立的，在实际实验中，动滑轮的重力和摩擦是客观存在的，故弹簧测力计的示数F大于物重G的一半，与课本结论存在差异。 典例解析 题型二、探究定滑轮与动滑轮的特点 【例题4】某小组同学研究“使用动滑轮匀速提起物体时，所用竖直向上拉力F的大小与哪些因素有关”。他按图所示方式用两个重力不同的滑轮进行实验，并将相应的滑轮重G滑、物体重G物和拉力F的大小记录在表一、二中。 实验序号 G物（牛） F（牛） 1 1 1.5 2 2 2.0 3 4 3.0 4 6 4.0 5 8 5.0 实验序号 G物（牛） F（牛） 6 2 3.0 7 4 4.0 8 6 5.0 9 8 6.0 10 10 7.0 表一 G滑= 2牛 表二  G滑= 4牛 典例解析 题型二、探究定滑轮与动滑轮的特点 ①分析比较表一或表二中F与G物的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体， ； ②分析比较实验序号 的数据及相关条件，可得出的初步结论是：使用动滑轮匀速提起物体，当G物相等时， G滑越大，F越大； ③分析比较表中F与 G滑、G物的数据及相关条件，可发现其满足的数学关系式为 ，由可此判断：按图所示方式使用动滑轮匀速提起物体，若要省力，需满足的条件是 。 G物大于G滑 动滑轮的重力不变时，G物越大，F越大 2、6或3、7或4、8或5、9 典例解析 题型二、探究定滑轮与动滑轮的特点 【解析】分析表一或表二中动滑轮的重力相同，被提升的物重不同，且G物越大，拉力F越大，可得初步得到结论：使用动滑轮匀速提起物体，当动滑轮的重力不变时，G物越大，F越大。 由表格知实验序号2、6（或3、7或4、8或5、9）被提升的物重相同，动滑轮重力不同，且G滑越大，F越大。 分析比较表一、二中F与G滑、G物的数据及相关条件可发现，所用竖直向上拉力F的大小等于动滑轮G滑和所拉的物重G物之和的一半，即满足的数学关系式为 根据表一、二中前三列的数据及相关条件可知，当G物=G滑时，F=G物，当G物>G滑时，F<G物，故若要省力，需满足G物大于G滑这个条件。 题型一、定滑轮与动滑轮 方法技巧 1. 判断滑轮类型的方法 判断滑轮类型的方法判断滑轮是定滑轮还是动滑轮，关键看它的轴是否和被拉物体一起移动，若一起移动，则滑轮为动滑轮；若不一起移动，则为定滑轮。另外，定滑轮常常会固定在其他不动的物体上，我们也可依据这一特点来判断滑轮是否为定滑轮。 2. 用平衡法分析动滑轮受力情况 不考虑绳重、摩擦，考虑滑轮重力时拉力、物重 与滑轮自重三者的关系如图所示。由图可知，动滑轮 静止或匀速直线运动时，滑轮在竖直方向上处于平衡 状态，则 2F=G物+G动 第3节 功与功率 第8章 简单机械 功和能 知识一、功 1. 功 （1）概念：物理学中规定，如果一个力作用在物体上，并使物体在这个力的方向上移动了一段距离，就称这个力对物体做了机械功，简称做功。 （2）大小：力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 （3）定义式：W=Fs （4）单位：在国际单位制中：力F的单位是牛（N），距离s的单位是米（m） ，则功W的单位是牛米；它有一个专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号是 J。 1J=1N•m 知识一、功 2. 做功的两个必要条件 （1）做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动的距离。 （2） 没有做功的三种情况 ①物体由于惯性而运动一段距离，如抛出的物体继续向前运动的过程中，人对物体不做功。 ②物体在力的作用下没有运动。如同学提箱子而没有提起，人对箱子不做功。 ③物体运动的方向与力的方向垂直。如物体在水平面上运动的过程中，物体的重力不做功；又如物体放在斜面上向下滑动的过程中，斜面对物体的支持力不做功。 重力G不做功 支持力F不做功 知识二、功率 1. 功率 （1）物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量。 （2）定义：功与做功所用的时间之比叫做功率，它在数值上等于力（或物体）在单位时间内所做的功。 （3）定义式： P （4）单位 ①国际单位制：焦/秒（J/s），又称为瓦特 （W），1W=1J/s ②工程技术上常用单位：千瓦(kW). 1kW=103W 知识二、功率 （5）功率的推导式： P=Fv F 表示作用在物体上的力，v表示物体在力F方向上运动的速度。 推导式表明，当P一定时，F与v成反比，即减小速度可以增大动力。汽车在上坡时要减速，在汽车功率一定时，减小速度就可以增大汽车的牵引力，使汽车容易上坡。 知识二、功率 2. 估测上楼时的功率 （1）原理：P 上楼时，人克服自身重力做功。当人匀速上楼时，楼梯对人的支持力F=G=mg，W=mgh， P = （2）比较同学上楼时功率大小的方案 方案一：做功相同时，比较做功时间的多少； 方案二：做功时间相同时，比较做功的多少； 方案三：比较做功与做功时间比值的大小. （3）直接测量的物理量及其测量工具 用体重计测出人的质量m，用卷尺测出人 上楼的高度h，用秒表测出人上楼的时间t. （4）记录数据的表格 姓名 李同学 王同学 同学的质量m/kg 上楼的高度h/m 上楼的时间t/s 上楼的功率P/W 知识二、功率 3. 功和功率的比较 项目  功 功率 概念 力与物体在力的方向上移动的距离乘积 功与做功所用时间之比 物理意义 表示物体做功的多少 表示物体做功的快慢 符号 W P 计算公式 W=Fs P=W/t 决定因素 力F、物体在力F方向上移动的距离s 功W、做功所用时间t 单位 焦耳（J） 瓦特（W） 联系 W=Pt 题型一、做功的两个必要条件 典例解析 【例题1】运动赛场上中国运动员为国争光，在下图所示体育运动中，有关力对物体做功的说法中正确的是（　　） A．甲图中，运动员下落的过程中，重力做了功 B．乙图中，离手后的冰壶向前滑行，此过程中运动员的推力对冰壶做了功 C．丙图中，跳水运动员在下落的过程中，没有力对运动员做功 D．丁图中，运动员举着杠铃保持静止的过程中，举力对杠铃做了功 A 题型一、做功的两个必要条件 典例解析 【解析】A．甲图中，运动员下落的过程中，运动员受到重力作用，并且在重力方向上通过了距离，所以重力对运动员做了功，故A正确； B．离手后的冰壶向前滑行，此过程中运动员对冰壶没有推力，推力没有对冰壶做了功，故B错误； C．丙图中，跳水运动员在下落的过程中，运动员受到重力作用，并且在重力方向上通过了距离，所以重力对运动员做了功，故C错误； D．丁图中，运动员举着杠铃保持静止的过程中，杠铃没有在举力的方向上通过距离，所以举力没有对杠铃做了功，故D错误。 故选A。 题型一、做功的两个必要条件 1. 判断力是否做功的两个必要因素（作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离）是否同时存在； 2. 看是否符合三种不做功的情况，即有距离无力、有力无距离、有力有距离但力的方向与物体移动的方向垂直。 判断力对物体是否做功 方法技巧 题型二、功的计算 典例解析 【例题2】如图所示，质量分别为m和2m的两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离。下列结论正确的是（　　） A．图甲中F做的功小于图乙中F做的功 B．图甲中F做的功等于图乙中F做的功 C．图甲中F做的功大于图乙中F做的功 D．条件不足，无法确定图甲、乙中F做的功哪个多 B 【解析】根据题意可知，两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离s，根据W=Fs可知，甲图中F做的功等于乙图中F做的功，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。 题型二、功的计算 典例解析 【例题3】如图所示，重为800牛的送餐机器人沿水平地面做匀速直线运动，在某段时间内它前进的距离为30米，已知它受到的阻力f 始终为其重力的0.05倍。求： （1）驱动机器人前进的动力F的大小； （2）这段时间内动力F所做的功W。 【解析】（1）送餐机器人沿水平地面做匀速直线运动，受力平衡，则驱动机器人前进的动力F的大小为F=f=0.05G=0.05×800N=40N （2）这段时间内动力F所做的功为W=Fs=40N×30m=1200J 题型二、功的计算 方法技巧 比较做功的大小需注意以下两点 1. 要运用公式W=Fs来比较； 2. 注意力做功的大小只与F和s的乘积有关，与运动面的粗糙程度、运动的路径等因素无关。 题型三、功率的概念 典例解析 【例题4】秋雨过后，秦岭烟雨蒙蒙，群山浮动尽显“云海秋色”。小丽和妈妈一起爬翠华山，她们沿相同路线，从山脚爬到山顶，小丽用时更短。妈妈体重比小丽大，则下列说法正确的是（　　） A．爬到山顶时，小丽做的功比妈妈做的功多 B．爬到山顶时，妈妈做的功比小丽做的功多 C．小丽做功的功率一定比妈妈做功的功率大 D．妈妈做功的功率一定比小丽做功的功率大 B 【解析】AB．妈妈的重力大于小丽的重力，从山脚出发，爬到山顶，高度相同，由W=Gh可知，妈妈做的功比小丽做的功多，故A错误，B正确； CD．但妈妈用的时间比小丽长，所以，根据P=W/t无法比较妈妈做功的功率与小丽做功的功率，故CD错误。故选B。 题型三、功率的概念 典例解析 【例题5】在自由下落过程中物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC，如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是（　　）     A．W1＜W2     P1＜P2 B．W1＝W2    P1＞P2 C．W1＝W2     P1＜P2 D．W1＞W2    P1＞P2 C 【解析】已知AB=BC，根据W=Gh可知，物体在AB段和BC段做的功相等，即W1=W2；由于小球在自由下落时做加速运动，根据得t=s/v可知，小球在BC段运动的时间短，根据公式P=W/t可知，物体在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1˂P2。故选C。 题型三、功率的概念 比较做功的快慢 1. 比较做功的快慢，不能片面地认为做功多的一定做功快，也不能片面地认为做功所用时间短的做功一定快； 2. 特别是在功和做功时间都不同时，要通过比较单位时间内所做的功（W/t）来比较做功的快慢。 方法技巧 题型四、功率的计算 典例解析 【例题6】上海大众汽车厂生产的帕萨特轿车的部分技术数据如下表所示： 若帕萨特轿车在高速公路上以额定功率（发动机正常工作时的功率称为额定功率）匀速行驶半小时，轿车受到的阻力为4000牛。求： ①轿车所做的功； ②轿车行驶的路程； ③轿车行驶的速度。 发动机排量（升） 1.78 60千米/时等速耗油量（升/100千米） 6.9 额定功率（千瓦） 80 90千米/时等速耗油量（升/100千米） 8.2 【解析】 ①由表中数据可知，以额定功率匀速行驶的发动机功率 P=80kW=8.0×104W 行驶时间为t=0.5×3600s=1800s 发动机所做的功W=Pt=8.0×104W×1800s=1.44×108J ②因为轿车匀速直接行驶，根据二力平衡条件，所以轿车发动机的牵引力 F=f=4000N 由W=Fs得轿车行驶的路程 ③轿车行驶的速度 题型四、功率的计算 典例解析 题型四、功率的计算 典例解析 【例题7】在物理实践课上，同学们组织了一场爬楼梯比赛，如下是甲、乙两位同学爬楼梯比赛的相关记录，请通过计算判断： （1）甲乙两位同学哪位同学爬楼梯过程中做功较多? （2）甲乙两位同学哪位同学爬楼梯过程中做功较快? 甲 乙 姓名 质量m（kg） 登楼高度h（m） 登楼时间t（s） 甲 50 15 60 乙 60 12 48 【解析】 （1）甲做功 W甲=G甲h甲=m甲gh甲=50kg×10N/kg×15m=7.5×103J 乙做功 W乙=G乙h乙=m乙gh乙=60kg×10N/kg×12m=7.2×103J W甲>W乙，所以甲同学做功较多； （2）甲做功的功率  乙做功的功率 P甲<P乙，则乙同学爬楼梯过程中做功较快。 题型四、功率的计算 典例解析 第4节 机械能及其转化 第8章 简单机械 功和能 知识一、能量 1. 概念：物体能够对外做功，就说这个物体具有能量。 2. 单位：能的单位与功的单位相同，都是焦耳（J）。 3. 理解能量 ①能量的实质：物体做功的过程就是能量的转化过程。功是能量变化的量度，一个物体能够做的功越多，即表示这个物体的能量越大。所以能量是表示物体做功本领的物理量。 ②“能够对外做功”的含义：物体“能够对外做功”并不等同于正在做功。有能量的物体不一定做功，但能够做功的物体一定有能量。 知识二、动能 1. 动能 物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切运动的物体都具有动能。 2. 影响动能大小的因素 物体的动能大小与它的速度和质量都有关系。质量相同的物体，速度越大，动能越大；速度相同的物体，质量越大，动能越大。 知识二、动能 3. 与动能有关的现象及解释 如图所示是一些道路的标示牌：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。 为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？ 【分析】同一辆汽车，质量不变，速度越大，具有的动能越大，危害性越大。所以限制机动车的最高行驶速度才能保证机动车行驶的安全性。 车型不同，车的载重量就不同，也就是说，车的质量有大有小。如果车的行驶速度相同，质量大的，动能大，在道路上行驶时，危险性就大。因此，在同样的道路上，交通管理部门会对不同车型设定不同的最高行驶速度。 知识二、动能 4. 探究物体的动能跟哪些因素有关 探究一：探究动能大小与速度的关系 ①控制钢球的质量m不变。 ②让同一钢球A分别从不同的高度 由静止开始滚下，撞击木块B。 ③观察并测量木块被撞出的距离s。 探究二：探究动能大小与质量的关系 ①控制速度不变，即固定钢球 在滑槽上的释放位置的高度h。 ②改变钢球的质量m。 ③观察并测量木块被撞出的距离s。 知识二、动能 实验结论 物体动能的大小跟速度、质量有关，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 知识三、重力势能 1. 重力势能 把物体由于受重力作用而具有的与高度有关的能量叫做重力势能。 2. 影响重力势能大小的因素 物体的重力势能与其质量和所处位置的高度有关。高度相同的物体，质量越大，重力势能越大；质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。 知识三、重力势能 设计并进行实验 探究一：探究重力势能的大小与位置高度的关系 让同一物体分别从不同的高度由静止开始下落，观察桌腿在沙坑下陷的深度。 探究二：探究重力势能大小与质量的关系 让质量不同的物体分别从同一高度由静止开始下落，观察桌腿在沙坑下陷的深度。 3. 探究决定重力势能大小的因素 知识三、重力势能 物体重力势能的大小跟位置高度、质量有关，质量相同的物体，位置越高，它的重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。 实验结论 知识四、弹性势能 1. 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 2. 影响弹性势能大小的因素 影响弹性势能大小的因素是物体本身的材料和弹性形变的程度。在材料相同时，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 知识五、机械能及其转化 1. 机械能 动能、重力势能和弹性势能统称为______能。机械能是和物体的运动紧密联系的能量。机械能的单位是焦耳（J）。 2. 动能和势能的转化 （1）动能和重力势能的转化 如图所示，摆球在竖直平面内摆动，在A、C点 时最高，在B点时最低，所以摆球的运动可分为 下降段和上升段。 单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。 机械 知识五、机械能及其转化 （2）动能和弹性势能的转化 木球压缩弹簧时，动能转化为弹性势能；弹簧把木球弹回，弹性势能转化为动能。 结论：动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化. 题型一、动能和势能的大小 典例解析 【例题1】如图所示，青蛙从跳起到落地的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．最高处时，动能为零 B．起跳过程中，重力势能减小 C．动能先减小后增大 D．重力势能先减小后增大 C 【解析】A．青蛙在最高处时，竖直方向速度为零，但水平方向速度不为零，所以动能不为零，故A错误； BCD．青蛙起跳过程中，速度逐渐减小，高度逐渐增大，所以动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，故B错误； 落地的过程中，高度逐渐减小，速度逐渐增大，所以动能增大，重力势能减小，即动能先减少后增大，重力势能先增大后减小，故C正确，D错误。故选C。 题型一、动能和势能的大小 典例解析 【例题2】如图所示为一座高山的等高线图，一名登山运动员从A点匀速向B攀登，此过程中他的高度________，重力势能_______，动能_______（以上三空均选填“增加”、“减少”或“不变”）；若该运动员和随身携带的装备总质量为80千克，则从A点到达B点时，运动员已克服重力做功_______ 焦。 7.84×105 增加 增加 不变 【解析】一名登山运动员从A点匀速向B攀登，此过程中他的高度增加，质量和速度不变，则重力势能增加，动能不变。 由图可知，A、B两点高度差为h=2000m-1000m=1000m 则克服重力做功为W=Gh=mgh=80kg×9.8N/kg×1000m=7.84×105J 题型一、动能和势能的大小 1. 动能 动能的大小与物体的质量和速度有关，对于同一个物体，只要质量和速度不变，其动能就保持不变。 2. 重力势能 重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关，改变其中一个量，物体的重力势能就要发生变化。 判断物体的动能和重力势能的变化问题 方法技巧 题型二、探究影响动能大小的因素 典例解析 【例题3】“探究物体动能大小的影响因素”实验装置如图所示，小西同学让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚落，观察木块B被撞击后移动的距离S，回答下列问题： （1）小西同学在研究动能大小与___________的关系，实验中他控制了钢球的________不变； （2）钢球沿斜面滚下的过程中，其________能转化为动能； （3）观察木块被撞击的距离是为了比较______________，若水平面绝对光滑，本实验将_________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。理由是：_________ 。 不能 若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小车和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到比较距离来比较动能的目的了 速度大小 质量 重力势 钢球的动能大小 题型二、探究影响动能大小的因素 典例解析 【解析】（1）由题意知，同一钢球的质量相同，从不同的高度滚下时，到达水平面的速度不同，可以探究动能大小与物体速度的关系，控制了钢球的质量不变。 （2）钢球沿斜面滚下过程中，因为质量不变，高度减小，所以重力势能减小，又因为速度增大，所以动能增大，因此是将重力势能转化为动能。 （3）实验中运用转换法，通过观察木块被撞击后滑行的距离的大小来间接判断物体动能的大小。 若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小车和木块将永远一直运动下去，没有运动距离的远近之分，就不能达到比较距离来比较动能的目的了。 题型三、探究影响重力势能大小的因素 典例解析 【例题4】在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，小明采用三个体积相同而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示。（ ） （1）分析实验___________________（选填序号），正在研究当物体_______相同时，重力势能与高度是否有关； （2）分析实验（a）与（b）与（c）及观察到的现象，可归纳得出初步结论是：当物体的_______相同时，_______越大，重力势能越大。 （a）、（d）、（e） 质量 质量 高度 题型三、探究影响重力势能大小的因素 典例解析 【解析】 （1）分析实验（a）、（d）、（e），物体的质量相同，高度不同，根据控制变量法，探究的是当物体质量相同时，重力势能与高度是否有关。 （2）分析实验（a）与（b）与（c），三球的高度相同，质量不同，（a）中钢球质量最大，则花泥上凹陷的程度越大，可得：当物体的高度相同时，质量越大，重力势能越大。 题型三、探究影响重力势能大小的因素 在探究实验中，需要探究影响重力势能的三个因素，应用到了控制变量法。 （1）当研究物体的重力势能与物体质量关系时，需要保持下落高度和运动路径相同，改变物体质量； （2）研究物体重力势能与下落高度的关系时，需要保持物体质量和运动路径相同，改变下落高度； （3）当研究物体重力势能与运动路径的关系时，需要保持物体质量和下落高度相同，改变运动路径。据此分析解答。 探究影响重力势能大小因素的方法——控制变量法 方法技巧 题型四、动能和势能之间的转化 典例解析 【解析】滚摆下降过程中，质量不变，高度减小，则重力势能减小，而滚摆的速度增大，即动能增加，故B正确。 故选B。 【例题5】如图所示，将滚摆从顶端自由释放，若不计空气摩擦，则下降过程中滚摆的（　　） A．动能减少，重力势能增加 B．动能增加，重力势能减少 C．动能不变，重力势能减少 D．动能减少，重力势能减少 B 题型四、动能和势能之间的转化 典例解析 【例题6】有弹簧发射器的小车如图1，小球被弹簧弹起，其位置从M到N的过程中，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的弹性势能保持不变 B．弹簧的弹性势能一直变大 C．小球的重力势能一直变大 D．小球的重力势能保持不变 C 【解析】AB．小球被弹簧弹起，其位置从M到N的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度减小，则弹簧的弹性势能减小，故AB错误； CD．小球被弹簧弹起，其位置从M到N的过程中，小球高度上升，质量不变，则小球的重力势能一直变大，故C正确，D错误。故选C。 题型四、动能和势能之间的转化 1. 动能与重力势能间的转化 看到下落，学生就容易习惯性的认为重力势能转化为动能，当当物体匀速下落时，速度不变，物体的动能不变，此时重力势能没有转化为动能。 2. 动能与弹性势能间的转化 关键是确定哪个阶段物体做加速运动，哪个阶段小球做减速运动。加速运动时：弹性势能转化为动能；减速运动时：动能转化为弹性势能。 3. 动能、重力势能、弹性势能间的转化 在分析动能、重力势能和弹性势能之间的转化时，根据物体运动情况，可以把物体的运动的整个过程进行分段。考虑每段运动过程中，物体运动速度的变化情况，物体的形变情况，即可分析重力势能和弹性势能的变化规律，以及动能与重力势能和弹性势能之间的转化。 方法技巧 第5节 机械效率 第8章 简单机械 功和能 知识一、机械的三种功 【设计实验】 （1）用力传感器将钩码缓慢地提升0.5m，如图所示，计算不用机械所做的功。 （2）用力传感器和一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同高度，如图所示，计算使用机械所做的功。 1. 研究使用动滑轮是否省功 【实验结论】使用动滑轮提升重物比直接用手提升重物并不省功。 知识一、机械的三种功 迄今为止，人类所有的实践表明，为了达到同一效果，使用机械所做的功都不会少于不用机械所做的功，也就是使用任何机械都不能省功。这是一个普遍的结论（功的原理），对任何机械都适用。对机械的研发和应用而言，这具有重要的指导意义。 2. 功的原理 知识一、机械的三种功 （1）有用功：使重物上升所做的功是有用的，是必须做的功，这部分功叫做有用功W有用。 （2）额外功：用动滑轮提升钩码时，我们还不可避免地要克服动滑轮本身所受的重力以及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做额外功W额外。 （3）总功：最终拉力所做的功是有用功与额外功的总和，叫做总功W总，即 W总=W有用+W额外 3. 机械的三种功 知识二、机械效率 2. 机械效率 （1）机械效率 物理学中，把有用功与总功之比叫做机械效率。 （2）计算公式：机械效率 η= ×100% （3）理解机械效率 ①物理意义：机械效率是标志机械做功性能的物理量，有用功在总功中所占比例越大，机械对外界输入能量的利用程度就越高，也就是机械工作的效率越高。 知识二、机械效率 ②机械效率只有大小，没有单位。 ③机械效率总小于1。由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率通常用百分数表示。 ④机械效率的高低与省力情况无关。 机械效率的高低与机械省力多少无关，不要认为机械越省力其机械效率越高。 知识二、机械效率 3. 提高机械效率的方法 影响因素 分析 改进措施（提高效率） 同一机械，被提升物体的重力越大，做的有用功越多，机械效率越大. 在机械承受的范围内，尽可能增加被提升物体的重力. 有用功不变时，减小提升机械时做的额外功，可提高机械效率. 机械自身部件的摩擦力越大，机械效率越低. 改进机械结构，使其更合理、更轻巧. 对机械按照技术规程经常保养，使机械处于良好的状态. 被提升 物体的重力 机械自身 的重力 机械转动 部件间的摩擦 题型一、有用功、额外功和总功 典例解析 【例题1】如图所示，用不同的方法把同一个重物搬运到同样高度的车厢内。从做功的 角度分析，两种方法_______ 一定相同，______可能不同 （选填“有用功”或“总功”）。 总功 有用功 【解析】两种方法中，物体重力G相同、被提高的高度h也相同，由W=Gh可知，两种方法有用功一定相同，而两种方法中，人对物体的作用力大小无法确定，所以所做的总功无法确定，所以总功可能不同。 题型一、有用功、额外功和总功 典例解析 【例题2】用如图所示的电动起重机将6000N的重物匀速提升了4m，起重机的功率为5000W，此过程用时10s。该起重机做的有用功是_________J，总功_________。 2.4×104 5×104 【解析】该起重机做的有用功是W有=Gh=6000N×4m=2.4×104 J 该起重机做的总功是W总=Pt=5000W×10s=5×104 J 题型一、有用功、额外功和总功 分析三种功的注意事项 1. 动力做的功为总功，机械对物体做的功为有用功。 2. 分析滑轮组提升重物所做的有用功时，只考虑物重和提升的高度，不必考虑做功的路径、方式。 3. 分析额外功时，凡是克服机械本身的摩擦力而做的功，或克服机械本身重力而做的功都是额外功。 方法技巧 题型二、机械效率 典例解析 【例题3】下列办法中，能提高如图滑轮组机械效率的是（　　） A．增大摩擦 B．增大定滑轮重力 C．增大动滑轮重力 D．增大被提升物体重力 【解析】A．增大摩擦，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故A不符合题意； B．增大定滑轮重力，不会改变额外功和有用功，即机械效率不变，故B不符合题意； D C．增大动滑轮重力，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，故C不符合题意； D．增大被提升物体重力，增大有用功在总功所占比值，使机械效率增大，故D符合题意。 故选D。 题型二、机械效率 典例解析 【例题4】斜拉桥是一种常见的桥梁结构。图a所示的斜拉桥，可逐步简化成图b、c、d的模型； （1）为了减小钢索对桥的拉力，可适当_______（选填“升高”或“降低”）钢索悬挂点在桥塔上的高度，理由是： _______ 。 （2）如图是造桥时使用的某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊3000N物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是__________J，拉力F的功率是__________W。 2.5×103 见详解 升高 3×104 题型二、机械效率 典例解析 【解析】（1）根据杠杆平衡条件F1 l1=F2 l2，在F2（桥及桥上物体重力，可看作阻力）和l2（阻力臂）不变时，升高钢索悬挂点在桥塔上的高度，会使F1的力臂l1增大，那么钢索对桥的拉力F1就会减小。 （2）起重机所做有用功为W有=Gh=3000N×10m=3×104J 拉力F做功 则拉力F的功率 题型二、机械效率 典例解析 【例题5】如图所示，在斜面上将一个重为15N的物体匀速从斜面底端拉到顶端，沿斜面向上的拉力F＝6N，斜面长s＝1.2m、斜面高h＝0.3m。下列说法正确的是（ ） A．克服物体重力做功7.2 J B．额外功为1.8 J C．物体受到的摩擦力为2.25 N D．斜面的机械效率为37.5 % C 题型二、机械效率 典例解析 【解析】 A. 克服物体重力做功： W有=Gh=15N×0.3m=4.5J，故A错误； B. 拉力做的总功：W总=Fs=6 N×1.2 m=7.2J， 则额外功：W额＝W总-W有＝7.2 J-4.5 J=2.7J，故B错误； C. 物体受到的摩擦力：f=W额/s=2.7J/1.2m=2.25N，故C正确； D. 斜面的机械效率：η=W有/W总=4.5J/7.2J=62.5%，故D错误。 所以选C. 题型二、机械效率 1. 理解机械效率的三点注意 （1）机械效率越高，这个机械的性能就越好。 （2）机械效率的高低与是否省力、具体做功的多少、物体提升高度、速度等无关。 （3）由=可知，若额外功一定，则有用功越大，机械效率η越高。 方法技巧 题型二、机械效率 2. 区别功率和机械效率 功率和机械效率都是机械本身性能的重要参数，但它们是完全不同的物理量，表示机械完全不同的两个方面，功率表示做功快慢，机械效率表示有用功占总功的比值。 （1）机械效率和功率之间没有任何关系。 （2）比较功率大小时要同时考虑功和时间。 （3）在比较机械效率的大小时，只考虑有用功或只考虑总功都是错误的。 方法技巧 题型二、机械效率 方法技巧 4．提高滑轮组机械效率的方法 （1）减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。 （2）增大有用功在总功中所占的比例。在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。 （3）换用最简单的机械。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $