专题03 功与机械能和简单机械（期末知识清单）八年级物理下学期新教材沪科版

专题03 功与机械能和简单机械 【清单01】机械功 一、力学中的功 1. 功的定义： 如果有 作用在物体上，并且物体在这个 移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。 2.做功的两个必要因素： （1）有 作用在物体上。（2）物体在力的方向上通过了 。 3.不做功的几种情况： （1）有力无距离（劳而无功）： 有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过 。例如，人用力推车没有推动。 （2）有距离无力（不劳无功）： 物体因为 通过一段距离，在运动方向上没有力对物体做功（离开力说 功是无意义的）。例如，冰壶在光滑的冰面上滑行。 （3）力与运动距离的方向垂直（垂直无功）： 物体受到了力的作用，也通过了距离，但通过的距离与力的方向 ，物体在力的方向上没有通过距离，这个力对物体没有做功（力的作用没有成效）。例如，提着滑板 在水平路面前进。 二、功的计算 1.功的计算公式： 力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 功＝力×距离 F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功。 2.功的单位： 在国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，则功的单位是N•m，它有一个专门的名称叫做 ，简称焦，符号是 。1 J＝1 N•m 把1个鸡蛋举高2m，做的功大约是1J。 3. 关于克服阻力做功和克服重力做功： 物体在力的作用下发生运动，如果运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。例如，在水平面上推动物体前进时，要克服 做功；提高物体时要克服 做功；人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直高度h，即W=Gh。 【清单02】功率 一、比较做功快慢的方法 1.相同时间比 ：相同时间内做功多的做功快。 2.相同做功比 ：做相同功用时短的做功快。 3.若做功或时间都不相同：比较 。 （即：比较功与时间之比：功率） 二、功率 1.物理意义：表示物体做功的 。 2.功率的定义：功与完成这些功所用时间 叫做功率。 3.公式： 功率= 符号表示： 4.单位：①国际单位——焦/秒，叫做 ，符号 ，1W=1J/s ②常用单位—— （kW） 1kW= W 5功率的推导公式： （1）推导：如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动，则力F的功率： F表示物体受的力，v表示物体的运动速度。即拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。 适用条件：物体做匀速直线运动，F与v在同一条直线上。 （2）应用P=Fv应注意 ① 力F和物体运动速度v方向一致。 ② 计算时，F的单位是N，v的单位是m/s，这样算出的功率単位才是W。 （3）公式P=Fv的实际应用 ①汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度。因为机车发动机的最大功率是一定的。由P=Fv可知，牵引力的大小和运动速度成反比。汽车上坡时，需要 牵引力，所以就要 速度。 ②同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多。因为大货车在满载时，需要 牵引力，所以就要 速度。（以上均选填“增大”或“减小”） 【清单03】动能和势能 一、能量 1. 能做功的物体具有能量 （1）能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有 ，简称能。 （3）能量的单位：能的单位与功的单位相同，是 （J）。 2. 对能量的理解 能量是表示物体做功本领的物理量。物体做功过程实质上是能量转化或 的过程，物体能够做功越多，表示这个物体所具有的 越大。 3.功与能的关系： （1）功表示一个力对物体作用取得的成效。 （2）能量表示物体具有对外做功本领。 （3）物体做功的过程，就是能量的转化过程。物体做的功越多，就说明能量转化的越多。 （4）功与能的的单位相同：都是焦耳。 二、动能 1.动能的概念： 物体由于 而具有的能；一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞行的飞机、地上行驶的汽车、河水的流动等。 2.动能的影响因素： 。 （1）质量相同的物体，速度越大，动能越大； （2）速度相同的物体，质量越大，动能也越大。 三、势能 1.重力势能： （1）定义：物体由于被 而具有的能量。 （2）影响重力势能大小的因素： 。 A.质量相同的物体，高度越高，重力势能越大。 B.高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。 2.弹性势能： （1）定义：物体由于发生 而具有的能量。 （2）影响弹性势能大小的因素：物体的材料和弹性形变的大小。 同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。： 【清单04】机械能转化及其应用 一、机械能 1. 机械能定义： 统称机械能。 2.机械能的理解： 一个物体具有机械能可以表现为只有动能或只有势能或同时具有动能和势能。 3.单位： 。 二、动能和势能的转化 1. 机械能定义： ①单摆实验：单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。 运动过程 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 A→B 降低 减小 变大 增大 能转化为 能 B→C 升高 增大 变小 减小 能转化为 能 C→B 降低 减小 变大 增大 能转化为 能 B→A 升高 增大 变小 减小 能转化为 能 ②小球“砸”弹簧实验：动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。 研究的 过程 球的速度 球的动能 弹簧的 形变程度 弹簧的 弹性势能 能的转化 甲 木球 压缩弹簧 逐渐减小 直至为零 逐渐减小 直至为零 由小变大 逐渐增大 动能转化为 弹性势能 乙 弹簧把木球弹回 由零逐渐 增大 由零逐渐 增大 由大变小 逐渐减小 直至为零 弹性势能 转化为动能 动能和势能可以相互转化。动能和重力势能可以相互转化，动能和弹性势能可以相互转化。 ①动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且一定是此增彼减。 ②动能的增减变化要以 的变化来判断；重力势能的增减变化要以物体离地面 的变化来判断；弹性势能的增减要根据 大小的变化来判断。 三、机械能守恒 1.机械能守恒： 如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的 不变。或者说，机械能是 的。 2.机械能守恒的条件： 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化（即忽略摩擦力造成的能量损失，机械能守恒也是一种理想化的物理模型）。在物理学中常常出现“光滑的表面”、“不计空气阻力” 、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是 的。 3.用机械能守恒及其转化解释现象： （1）用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去又摆回来。但是铁锁摆回时不会碰到你的鼻子。原因是：铁锁下降的过程是重力势能转化为动能，上升的过程是动能转化为重力势能。在上升和下降的过程中，铁锁和空气之间存在 ，克服摩擦做功，一部分机械能转化为 能，机械能不守恒（减小），也就是重力势能的最大值越来越小，所以摆动的高度会越来越 ，不会达到鼻尖的。 （2）分析人造地球卫星的机械能转化 许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫 。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能 。卫星在远地点时 能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能减小， 能增大，速度也增大。当卫星从近地点向远地点运动时，它的 能减小， 能增大，速度也减小。 【清单05】探究：杠杆的平衡条件 一、杠杆 1.杠杆的概念：在力的作用下能绕着 转动的硬棒叫杠杆。 2.杠杆的五要素——组成杠杆示意图: （1）支点：杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。 （2）动力： 转动的力。用字母 F1 表示。 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。 （4）动力臂：从 的距离。用字母l1表示。 （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。 3.杠杆力臂的画法： （1） 确定支点O。 （2） 画力的作用线（延长线或反向延长线用虚线）。 （3） 画力臂（虚线，过支点作力的作用线的垂线，垂直符号不能少）。 （4）标力臂字母（大括号）。 3.杠杆平衡条件： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。 （公式 ） 二、生活中的杠杆 根据动力臂l1和阻力臂l2之间的大小关系及用途的不同，杠杆分为三类——省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂关系 L l2 l1 l2 l1 l2 力的关系 F1<F2 F1>F2 F1=F2 杠杆转动时移动距离的关系 动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离 特点 省力费 费力省 不省力也不省距离， 不费力也不费距离 应用 撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等 船桨、钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。 托盘天平、跷跷板、 定滑轮 【清单06】滑轮及其应用 一、定滑轮： 1.定义：工作时轴固定不动，并且不随物体运动的滑轮。 2.实质： 杠杆。 3.特点：使用定滑轮 ，但能改变 。 4.绳子自由端移动距离： S=h （V拉=V物）。 5.应用：旗杆顶端常用定滑轮。 二、动滑轮： 1.定义：工作时随重物一起移动的滑轮。 2.实质：动力臂为阻力臂2倍的 杠杆。 3.特点： 使用动滑轮能 ，但不能改变动力的方向。 （不计摩擦则：F= (G物+G动) /2。） 4.绳子自由端移动距离：S=2h （V拉=2V物） 5.应用：起重机用的滑轮。 三、滑轮组： 1.定义：定滑轮、动滑轮组合在一起构成滑轮组。 2.滑轮组特点： 使用滑轮组既能 ，又能 。 3.滑轮组省力情况： 不计摩擦，则拉力：F= (G物+G动) /n 4.绳子自由端移动距离：S=nh （V拉=nV物） 5.滑轮组组装方法： （1）首先根据公式n=(G物+G动) / F确定绳子的股数。 （2）然后根据“奇动偶定”的原则，结合题目的具体要求组装滑轮: A.“奇动”：承担物重的绳子段数为奇数，绳子起点系在动滑轮上。 B.“偶定”：承担物重的绳子段数为偶数，绳子起点系在定滑轮上。 C.另外，拉力的方向不同，需要定滑轮的个数也不同。 6.绳子股数n的确定方法： 用手挡住定滑轮，看图中与动滑轮直接接触的绳子段数，就是n值。 【清单07】机械效率 一、有用功、额外功和总功： 1.有用功： 将钩码提升一定的高度是我们的工作目的，动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功，用W有用表示。有用功是为了达到某一目的而必须要做的功。 2.总功： 弹簧测力计的拉力所做的功，叫作总功，用W总表示。W总=W有用+W额外。 3.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及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作 功，用W额外表示。额外功是对人们没有用但又不得不做的功。 种类 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 W有=Gh W有=Gh W有=Gh 额外功 克服杠杆本身重力、摩擦力所做的功 W额=W总-W有 克服动滑轮重、绳重摩擦力所做的功： W额=W总-W有；若不计绳重及摩擦W额=G动h 克服摩擦力f所做的功： W额=W总-W有；W额=fl 总功 W总=Fs W总=Fs W总=Fl 说明 G为被提升物体的重力；h为物体升高的高度；F为拉力（动力）；s为作用力F作用点移动的距离；G动为动滑轮的重力。 二、机械效率 1.概念：物理学中，将 叫做机械效率，用η表示。 2.计算公式：η＝ 3.对机械效率的理解： （1）机械效率总是小于 。这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功，所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。 （2）机械效率并不是固定不变的。机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。 （3）机械效率的高低与是否省力、做功多少、物体提升的高度等因素 。 （4）机械效率的高低是反映机械优劣的重要标志之一。机械效率越高，机械的性能越好。 4.提高机械效率的方法： （1）减小摩擦。 （2）增大物重。（相同机械，提升物体越重，机械效率越高） （3）减轻机械自重。（提升重物相同，动滑轮越重，机械效率越低） 【清单08】实验突破 实验一　功率的测量 测量人爬楼梯的功率 1.设计实验： 由P=W/t可知，要测量功率，必须测量爬楼梯所做的功W和所用的时间t。要测自已上楼的功，根据功的公式W=Gh，需要知道体重G和楼的高度h，需要测出自己的 、楼层的 。 2.实验器材： 体重计（或 ）、刻度尺、 。 3.测量方法： ①用体重计（或磅秤）测出自己的质量m。 ②用皮尺测出所登楼层的高度h。 ③用秒表测出自己上楼所用的时间t。 ④用公式P= W/t = mgh/t求出人上楼的功率P。 实验二　探究影响动能大小的因素 1.实验器材及作用： 两个不同质量的钢球（研究对象）；斜面：让钢球运动起来。木块；粗糙程度相同的水平面。 2.实验方法： 转换法：通过 反映钢球动能大小。 控制变量法： ①如下图控制钢球质量不变，改变球的 ，研究动能与速度的关系。 ②如下图控制钢球 不变，改变钢球的质量，研究动能与质量的关系。 2.实验结论： 动能的大小只跟 有关。（1）质量相同的物体，速度越大，动能越大。（2）速度相同的物体，质量越大，动能也越大。 3.交流与讨论： （1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度 释放（重力势能转化为动能）。 （2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的 （钢球的速度与质量无关）。 （3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的 。 （4）实验改进 ①若木块质量较大，为确保实验现象较明显，可增大钢球滚下的高度。 ②不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，用钢球在毛巾表面滚动的 来反映动能的大小。 （5）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大；使车辆的动能大，危险性大）。 实验三　探究影响重力势能大小的因素 1.实验器材： 小桌、沙子、质量不同的重物 2.设计并进行实验： （1）探究重力势能大小与质量的关系：如图甲丙所示，让质量不同的重物A、C分别从同一高度由静止开始下落，观察 。 （2）探究重力势能的大小与高度的关系：让质量相等的重物A、B分别从不同的高度由静止下落，观察小方桌陷入沙子的深度。 3.实验结论： 物体重力势能的大小跟 有关，物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。 实验四　实验探究：杠杆的平衡条件 1.实验步骤： （1）组装、调节杠杆，使杠杆在 位置平衡（左高向 调）。 （好处：方便 ） （2）用细线在杠杆左右两端悬挂数量不同的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，并记录数据。 （3）多次改变钩码个数和位置，重复实验。 2.实验记录表格点： 实验次数 动力 F1/N 动力臂l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm 1 2 10 1 20 2 3 10 2 15 3 4 5 1 20 3.杠杆的平衡条件：（杠杆原理） 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。 （公式 ） 4.其它常考点： （1）支点选在杠杆中点的原因： 。 （2）改变钩码个数和位置，多次实验的目的是： 。 （3）实验中，把钩码换成弹簧测力计的好处： A.可以改变 。 B.可以直接 。 （4）当弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆时： 弹簧测力计示数 。原因是 。 （5）注意：杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着乘积大的那端转动。 实验五　测量机械效率（η）： 1.实验器材： 、 、滑轮组、钩码等。 2.实验步骤： ①测出钩码重力。 ②组装滑轮组，记下测力计和钩码位置。 ③在竖直方向上匀速拉动弹簧测力计，读出测力计示数，记下测力计和钩码通过的距离。 ④算出机械效率。 ⑤改变钩码个数或换用不同装置重复实验。 3.实验记录表格： 实验 次数 钩码的 重力G物/N 提升 高度h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 绳端移动的 距离s/m 总功 W总功/J 机械 效率η 1 1.5 0.4 0.6 0.7 1.2 0.84 71% 2 3 0.4 1.2 1.2 1.2 1.44 83% 3 4.5 0.4 1.8 1.7 1.2 2.04 88% 4 1.5 0.4 0.6 0.6 1.6 0.96 62.5% 4.实验结论： （1）相同机械，提升物体越重，机械效率 。 （2）提升重物相同，动滑轮越重，机械效率 。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 功与机械能和简单机械 【清单01】机械功 一、力学中的功 1. 功的定义： 如果有力作用在物体上，并且物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功。 2.做功的两个必要因素： （1）有力作用在物体上。（2）物体在力的方向上通过了距离。 3.不做功的几种情况： （1）有力无距离（劳而无功）： 有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过 距离 。例如，人用力推车没有推动。 （2）有距离无力（不劳无功）： 物体因为 惯性 通过一段距离，在运动方向上没有力对物体做功（离开力说 功是无意义的）。例如，冰壶在光滑的冰面上滑行。 （3）力与运动距离的方向垂直（垂直无功）： 物体受到了力的作用，也通过了距离，但通过的距离与力的方向 垂直 ，物体在力的方向上没有通过距离，这个力对物体没有做功（力的作用没有成效）。例如，提着滑板 在水平路面前进。 二、功的计算 1.功的计算公式： 力学中，功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。 功＝力×距离 W = Fs F表示力，s表示沿力的方向移动的距离，W表示功。 2.功的单位： 在国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，则功的单位是N•m，它有一个专门的名称叫做焦耳，简称焦，符号是J。1 J＝1 N•m 把1个鸡蛋举高2m，做的功大约是1J。 3. 关于克服阻力做功和克服重力做功： 物体在力的作用下发生运动，如果运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。例如，在水平面上推动物体前进时，要克服 摩擦力 做功；提高物体时要克服 重力 做功；人在爬楼梯时，要克服自己的重力做功，计算做功的大小时，应该用人的重力G乘以楼梯的竖直高度h，即W=Gh。 【清单02】功率 一、比较做功快慢的方法 1.相同时间比做功：相同时间内做功多的做功快。 2.相同做功比时间：做相同功用时短的做功快。 3.若做功或时间都不相同：比较单位时间内做的功。 （即：比较功与时间之比：功率） 二、功率 1.物理意义：表示物体做功的 快慢 。 2.功率的定义：功与完成这些功所用时间 之比 叫做功率。 3.公式： 功率= 功/时间 符号表示： 4.单位：①国际单位——焦/秒，叫做瓦特，符号W，1W=1J/s ②常用单位——千瓦（kW） 1kW=103W 5功率的推导公式： （1）推导：如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动，则力F的功率： F表示物体受的力，v表示物体的运动速度。即拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。 适用条件：物体做匀速直线运动，F与v在同一条直线上。 （2）应用P=Fv应注意 ① 力F和物体运动速度v方向一致。 ② 计算时，F的单位是N，v的单位是m/s，这样算出的功率単位才是W。 （3）公式P=Fv的实际应用 ①汽车上坡时，司机经常用换挡的方法减小速度。因为机车发动机的最大功率是一定的。由P=Fv可知，牵引力的大小和运动速度成反比。汽车上坡时，需要 增大 牵引力，所以就要 减小 速度。 ②同样一辆机动车，在满载时的行驶速度一般比空载时小得多。因为大货车在满载时，需要 增大 牵引力，所以就要 减小 速度。（以上均选填“增大”或“减小”） 【清单03】动能和势能 一、能量 1. 能做功的物体具有能量 （1）能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有 能量 ，简称能。 （3）能量的单位：能的单位与功的单位相同，是 焦耳 （J）。 2. 对能量的理解 能量是表示物体做功本领的物理量。物体做功过程实质上是能量转化或 转移 的过程，物体能够做功越多，表示这个物体所具有的能量越大。 3.功与能的关系： （1）功表示一个力对物体作用取得的成效。 （2）能量表示物体具有对外做功本领。 （3）物体做功的过程，就是能量的转化过程。物体做的功越多，就说明能量转化的越多。 （4）功与能的的单位相同：都是焦耳。 二、动能 1.动能的概念： 物体由于运动而具有的能；一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞行的飞机、地上行驶的汽车、河水的流动等。 2.动能的影响因素： 质量、速度。 （1）质量相同的物体，速度越大，动能越大； （2）速度相同的物体，质量越大，动能也越大。 三、势能 1.重力势能： （1）定义：物体由于被举高而具有的能量。 （2）影响重力势能大小的因素：质量和高度。 A.质量相同的物体，高度越高，重力势能越大。 B.高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。 2.弹性势能： （1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量。 （2）影响弹性势能大小的因素：物体的材料和弹性形变的大小。 同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。： 【清单04】机械能转化及其应用 一、机械能 1. 机械能定义： 动能和势能统称机械能。 2.机械能的理解： 一个物体具有机械能可以表现为只有动能或只有势能或同时具有动能和势能。 3.单位： 焦耳（J）。 二、动能和势能的转化 1. 机械能定义： ①单摆实验：单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。 运动过程 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 A→B 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 B→C 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 C→B 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 B→A 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 ②小球“砸”弹簧实验：动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。 研究的 过程 球的速度 球的动能 弹簧的 形变程度 弹簧的 弹性势能 能的转化 甲 木球 压缩弹簧 逐渐减小 直至为零 逐渐减小 直至为零 由小变大 逐渐增大 动能转化为 弹性势能 乙 弹簧把木球弹回 由零逐渐 增大 由零逐渐 增大 由大变小 逐渐减小 直至为零 弹性势能 转化为动能 动能和势能可以相互转化。动能和重力势能可以相互转化，动能和弹性势能可以相互转化。 ①动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且一定是此增彼减。 ②动能的增减变化要以速度的变化来判断；重力势能的增减变化要以物体离地面高度的变化来判断；弹性势能的增减要根据弹性形变大小的变化来判断。 三、机械能守恒 1.机械能守恒： 如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。 2.机械能守恒的条件： 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化（即忽略摩擦力造成的能量损失，机械能守恒也是一种理想化的物理模型）。在物理学中常常出现“光滑的表面”、“不计空气阻力” 、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的。 3.用机械能守恒及其转化解释现象： （1）用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去又摆回来。但是铁锁摆回时不会碰到你的鼻子。原因是：铁锁下降的过程是重力势能转化为动能，上升的过程是动能转化为重力势能。在上升和下降的过程中，铁锁和空气之间存在摩擦，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能不守恒（减小），也就是重力势能的最大值越来越小，所以摆动的高度会越来越低，不会达到鼻尖的。 （2）分析人造地球卫星的机械能转化 许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能减小，动能增大，速度也增大。当卫星从近地点向远地点运动时，它的动能减小，势能增大，速度也减小。 【清单05】探究：杠杆的平衡条件 一、杠杆 1.杠杆的概念：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 2.杠杆的五要素——组成杠杆示意图: （1）支点：杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。 （2）动力：使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。 （4）动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母l1表示。 （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母l2表示。 3.杠杆力臂的画法： （1） 确定支点O。 （2） 画力的作用线（延长线或反向延长线用虚线）。 （3） 画力臂（虚线，过支点作力的作用线的垂线，垂直符号不能少）。 （4）标力臂字母（大括号）。 3.杠杆平衡条件： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。 （公式F1l1=F2l2 ） 二、生活中的杠杆 根据动力臂l1和阻力臂l2之间的大小关系及用途的不同，杠杆分为三类——省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 示意图 力臂关系 l1>l2 l1<l2 l1=l2 力的关系 F1<F2 F1>F2 F1=F2 杠杆转动时移动距离的关系 动力F1移动的距离大于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离小于阻力F2移动的距离 动力F1移动的距离等于阻力F2移动的距离 特点 省力费距离 费力省距离 不省力也不省距离， 不费力也不费距离 应用 撬棒、开酒瓶的起子、扳手、钢丝钳等 船桨、钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子等。 托盘天平、跷跷板、 定滑轮 【清单06】滑轮及其应用 一、定滑轮： 1.定义：工作时轴固定不动，并且不随物体运动的滑轮。 2.实质：等臂杠杆。 3.特点：使用定滑轮不省力，但能改变动力的方向。 4.绳子自由端移动距离： S=h （V拉=V物）。 5.应用：旗杆顶端常用定滑轮。 二、动滑轮： 1.定义：工作时随重物一起移动的滑轮。 2.实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 3.特点： 使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 （不计摩擦则：F= (G物+G动) /2。） 4.绳子自由端移动距离：S=2h （V拉=2V物） 5.应用：起重机用的滑轮。 三、滑轮组： 1.定义：定滑轮、动滑轮组合在一起构成滑轮组。 2.滑轮组特点： 使用滑轮组既能省力，又能改变动力的方向。 3.滑轮组省力情况： 不计摩擦，则拉力：F= (G物+G动) /n 4.绳子自由端移动距离：S=nh （V拉=nV物） 5.滑轮组组装方法： （1）首先根据公式n=(G物+G动) / F确定绳子的股数。 （2）然后根据“奇动偶定”的原则，结合题目的具体要求组装滑轮: A.“奇动”：承担物重的绳子段数为奇数，绳子起点系在动滑轮上。 B.“偶定”：承担物重的绳子段数为偶数，绳子起点系在定滑轮上。 C.另外，拉力的方向不同，需要定滑轮的个数也不同。 6.绳子股数n的确定方法： 用手挡住定滑轮，看图中与动滑轮直接接触的绳子段数，就是n值。 【清单07】机械效率 一、有用功、额外功和总功： 1.有用功： 将钩码提升一定的高度是我们的工作目的，动滑轮对钩码的拉力所做的功叫作有用功，用W有用表示。有用功是为了达到某一目的而必须要做的功。 2.总功： 弹簧测力计的拉力所做的功，叫作总功，用W总表示。W总=W有用+W额外。 3.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及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫作额外功，用W额外表示。额外功是对人们没有用但又不得不做的功。 种类 杠杆 滑轮组 斜面 图示 有用功 W有=Gh W有=Gh W有=Gh 额外功 克服杠杆本身重力、摩擦力所做的功 W额=W总-W有 克服动滑轮重、绳重摩擦力所做的功： W额=W总-W有；若不计绳重及摩擦W额=G动h 克服摩擦力f所做的功： W额=W总-W有；W额=fl 总功 W总=Fs W总=Fs W总=Fl 说明 G为被提升物体的重力；h为物体升高的高度；F为拉力（动力）；s为作用力F作用点移动的距离；G动为动滑轮的重力。 二、机械效率 1.概念：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。 2.计算公式：η＝ 3.对机械效率的理解： （1）机械效率总是小于1。这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功，所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。 （2）机械效率并不是固定不变的。机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。 （3）机械效率的高低与是否省力、做功多少、物体提升的高度等因素无关。 （4）机械效率的高低是反映机械优劣的重要标志之一。机械效率越高，机械的性能越好。 4.提高机械效率的方法： （1）减小摩擦。 （2）增大物重。（相同机械，提升物体越重，机械效率越高） （3）减轻机械自重。（提升重物相同，动滑轮越重，机械效率越低） 【清单08】实验突破 实验一　功率的测量 测量人爬楼梯的功率 1.设计实验： 由P=W/t可知，要测量功率，必须测量爬楼梯所做的功W和所用的时间t。要测自已上楼的功，根据功的公式W=Gh，需要知道体重G和楼的高度h，需要测出自己的质量m、楼层的高度h。 2.实验器材： 体重计（或磅秤）、刻度尺、停表。 3.测量方法： ①用体重计（或磅秤）测出自己的质量m。 ②用皮尺测出所登楼层的高度h。 ③用秒表测出自己上楼所用的时间t。 ④用公式P= W/t = mgh/t求出人上楼的功率P。 实验二　探究影响动能大小的因素 1.实验器材及作用： 两个不同质量的钢球（研究对象）；斜面：让钢球运动起来。木块；粗糙程度相同的水平面。 2.实验方法： 转换法：通过木块被撞击后移动的距离反映钢球动能大小。 控制变量法： ①如下图控制钢球质量不变，改变球的运动速度，研究动能与速度的关系。 ②如下图控制钢球运动速度不变，改变钢球的质量，研究动能与质量的关系。 2.实验结论： 动能的大小只跟速度、质量有关。（1）质量相同的物体，速度越大，动能越大。（2）速度相同的物体，质量越大，动能也越大。 3.交流与讨论： （1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度 静止 释放（重力势能转化为动能）。 （2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的 初速度 （钢球的速度与质量无关）。 （3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的 初速度 。 （4）实验改进 ①若木块质量较大，为确保实验现象较明显，可增大钢球滚下的高度。 ②不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，用钢球在毛巾表面滚动的 距离 来反映动能的大小。 （5）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大；使车辆的动能大，危险性大）。 实验三　探究影响重力势能大小的因素 1.实验器材： 小桌、沙子、质量不同的重物 2.设计并进行实验： （1）探究重力势能大小与质量的关系：如图甲丙所示，让质量不同的重物A、C分别从同一高度由静止开始下落，观察小方桌陷入沙子的深度。 （2）探究重力势能的大小与高度的关系：让质量相等的重物A、B分别从不同的高度由静止下落，观察小方桌陷入沙子的深度。 3.实验结论： 物体重力势能的大小跟高度、质量有关，物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。 实验四　实验探究：杠杆的平衡条件 1.实验步骤： （1）组装、调节杠杆，使杠杆在水平位置平衡（左高向左调）。 （好处：方便直接读出力臂） （2）用细线在杠杆左右两端悬挂数量不同的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，并记录数据。 （3）多次改变钩码个数和位置，重复实验。 2.实验记录表格点： 实验次数 动力 F1/N 动力臂l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm 1 2 10 1 20 2 3 10 2 15 3 4 5 1 20 3.杠杆的平衡条件：（杠杆原理） 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。 （公式F1l1=F2l2 ） 4.其它常考点： （1）支点选在杠杆中点的原因：避免杠杆自重影响实验结果。 （2）改变钩码个数和位置，多次实验的目的是：得出普遍规律。 （3）实验中，把钩码换成弹簧测力计的好处： A.可以改变力的方向。 B.可以直接读出拉力大小。 （4）当弹簧测力计从竖直拉杠杆变成倾斜拉杠杆时： 弹簧测力计示数变大。原因是拉力的力臂逐渐变小。 （5）注意：杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着乘积大的那端转动。 实验五　测量机械效率（η）： 1.实验器材： 弹簧测力计、刻度尺、滑轮组、钩码等。 2.实验步骤： ①测出钩码重力。 ②组装滑轮组，记下测力计和钩码位置。 ③在竖直方向上匀速拉动弹簧测力计，读出测力计示数，记下测力计和钩码通过的距离。 ④算出机械效率。 ⑤改变钩码个数或换用不同装置重复实验。 3.实验记录表格： 实验 次数 钩码的 重力G物/N 提升 高度h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 绳端移动的 距离s/m 总功 W总功/J 机械 效率η 1 1.5 0.4 0.6 0.7 1.2 0.84 71% 2 3 0.4 1.2 1.2 1.2 1.44 83% 3 4.5 0.4 1.8 1.7 1.2 2.04 88% 4 1.5 0.4 0.6 0.6 1.6 0.96 62.5% 4.实验结论： （1）相同机械，提升物体越重，机械效率越高。 （2）提升重物相同，动滑轮越重，机械效率越低。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $