第2章 机械与动力工程（复习课件）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学单元复习课件聚焦“机械与动力工程”，通过单元知识图谱系统梳理简单机械（斜面、杠杆、滑轮、轮轴）、动力机械（热机等）及交通工程应用，构建“基础工具-能量转换-综合应用”的逻辑知识网络。 其亮点在于采用“考点串讲-难点剖析-创新应用”模式，如杠杆五要素辨析结合人体骨骼杠杆实例，机械效率计算分竖直、水平、斜面场景建模，培养科学思维与模型建构能力。针对训练分层设计，从基础计算到综合应用，助力学生巩固知识，教师可精准把握复习重点。

单元复习课件 第2章 机械与动力工程 浙教版 九年级下册 单元知识图谱 2 单元复习目标 1 3 考点串讲 针对训练 5 考点剖析 4 6 课堂总结 学习内容导览 单元学习目标 重点 难点 1.杠杆五要素与力臂作图；杠杆平衡条件及计算；定、动滑轮、滑轮组特点与拉力计算；斜面省力规律；有用功、总功、机械效率计算。 2.热机能量转化；汽油机四冲程工作过程；汽油机与柴油机核心区别。 3.交通工具中简单机械与热机的综合应用；燃油交通的能源与环境问题。 4.机械改变力的大小与方向，热机实现能量转化，二者结合支撑交通工程。 1.正确判断力臂、画出最小动力；滑轮组绳子段数判断；水平滑轮组、斜面机械效率综合计算；区分有用功与额外功。 2.区分内燃机四个冲程气门、活塞运动状态；理解仅做功冲程输出动力，其余冲程依靠飞轮惯性；热机效率损耗来源分析。 3.综合运用力学、热学知识完整解析交通工具整套工作系统；辩证分析传统交通与新能源交通的优劣。 4.力学机械效率与热机能量转化跨模块综合计算题。 单元知识图谱 考点串讲 一、简单机械 1.斜面的概念 斜面是一个与水平面成一定角度的倾斜平面。 如搭在车厢与地面之间的长硬板、金字塔的斜坡都是斜面。 2.斜面的作用 1. 用弹簧测力计沿斜面拉住静止物体的力小于物体的重力。 2. 相同长度的斜面，斜面高度越高，拉力越大，或者说斜面坡度越大，拉力越大。即斜面坡度越小越省力。 3.斜面的核心原理：通过增加移动距离来减小要施加的力。 （一）斜面 考点串讲 3.生活、工程中的斜面应用 ①金字塔修建：堆沙土斜面搬运巨石，减小人力拉力。 ②大桥螺旋引桥：桥面高度固定，螺旋加长斜面，减小车辆爬坡牵引力，节省地面空间。 ③螺丝钉：螺纹为环绕斜面，螺纹越密斜面越长，拧螺丝更省力。 ④京张铁路“之字形”线路：山体陡峭无法修长直斜面，折返延长路程、降低坡度，让火车顺利上坡。 一、简单机械 1．在测量斜面机械效率的实验中，斜面长1.0m、高0.4m，现将一重为6N的物体用沿斜面向上的拉力F由底部匀速拉至顶部，F的大小为4N（忽略绳子的重力），则下列说法错误的是（     ） A．图中所示拉力克服物体重力做有用功为2.4J B．斜面的机械效率为60% C．物体受到的摩擦力为1.6N D．只增加物体在斜面上运动的长度，所测斜面的机械效率将变小 针对训练 D 考点串讲 一、简单机械 （二）杠杆 1.定义：一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动，这根硬棒叫作杠杆。 杠杆是人们在生产和生活中普遍使用的一种简单机械。 杠杆形状各异，可以是直的，也可以是弯的。但必须是硬棒。 成为杠杆的条件 (1)要有力的作用。如：撬棒在没有使用时就不能称为杠杆。 (2)能绕着固定点转动。这两个条件缺一不可。 注意 考点串讲 一、简单机械 （二）杠杆 2.杠杆的五要素 杠杆五要素：支点 、动力、动力臂、阻力、阻力臂。 支点 杠杆绕着转动的固定点O 叫做支点 动力 能够使杠杆转动的力F1 叫做动力 阻力 阻碍杠杆转动的力F2 叫做阻力 动力臂 从支点到动力作用线的距离L1 叫做动力臂 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离L2 叫做阻力臂 考点串讲 一、简单机械 3.对杠杆的五要素的理解 （二）杠杆 支点 一定在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置 同一杠杆，使用方法不同，支点的位置也可能不同 不一定与动力作用点和阻力作用点在同一直线上，也不一定在动力作用点和阻力作用点之间 在杠杆转动时，支点的位置是固定的 考点串讲 一、简单机械 3.对杠杆的五要素的理解 （二）杠杆 对杠杆都是杠杆受到的力，都作用在杠杆上 分别使杠杆向相反的方向转动，但两者的方向不一定相反 两者是相对而言的，一般把人对杠杆施加的作用力称为动力 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 力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，力的方向不同，力臂一般不同 动力和阻力 力臂 点拨： 两个力在支点的同一侧时，两个力的方向相反，两个力分别在支点两侧时，两个力的方向相同 (口诀：同侧反，异侧同)。 考点串讲 一、简单机械 4.探究杠杆平衡条件 （二）杠杆 杠杆的平衡条件是：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂 即：F1×L1=F2×L2 1、为什么要调节杠杆在水平位置平衡，而不使它处于倾斜状态平衡。 避免杠杆自重对杠杆平衡的影响，便于测量力臂。 2、杠杆调平的方法是什么? 左边高向左调，右边高向右调 考点串讲 一、简单机械 （二）杠杆 5.杠杆的分类 杠杆类型 力臂关系 两力关系 特点 省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 L1＞L2 F1＜F2 L1 ＜ L2 F1 ＞F2 L1 = L2 F1 = F2 费力、省距离 省力、费距离 不省力、不省距离 说明：判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小。 考点剖析 一、简单机械 通过对省力杠杆和费力杠杆的分析，可以发现： 使用省力杠杆虽然省了力，但动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离大； 使用费力杠杆虽然费了力，但动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离小。 F阻一般是不能改变的。 由杠杆平衡条件得：F动×L动=F阻×L阻 减小动力的方法： 1、减小阻力臂L阻 2、增大动力臂L动 （二）杠杆 5.杠杆的分类 针对训练 2．皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨。下列说法正确的是（　　） A．桨为费力杠杆，为减小划桨的力，可将用力划桨的手远离支点 B．桨为省力杠杆，为减小划桨的力，可将用力划桨的手靠近支点 C．桨为省力杠杆，为省距离，可将用力划桨的手远离支点 D．桨为费力杠杆，将用力划桨的手靠近支点，既能省力又能省距离 【详解】AB．运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨。根据杠杆平衡条件 可知，船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。为省力，可将用力划桨的手远离支点，故A正确，B错误； C．船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C错误； D．船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，为省距离，可将用力划桨的手靠近支点，但费力省距离，故D错误。 A 针对训练 3．“加拿大一枝黄花"再现浙江，为了拔除这一外来物种。农业专家自制如图轻质拔草器，将投草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株。手施力最小的是（　　） 【详解】由图知道，拔草器相当于一个杠杆，拔草时支点在O点，若拔同一植株，则草对拔草器的阻力一定，由杠杆平衡条件 知道，阻力臂越小，动力臂越大，动力越小，A图中的阻力臂更小，所以A图动力更小，故A符合题意，BCD不符合题意。 A 考点剖析 一、简单机械 6.杠杆的应用 （二）杠杆 骨—— 一根硬棒； 肌肉收缩——动力的来源； 两根骨之间可以活动的关节——支点； 移动肢体或物体——阻力的来源。 省力杠杆 考点剖析 一、简单机械 7.杠杆平衡条件的应用 （二）杠杆 F1l1=F2l2 F1 → 动力（N） l1 → 动力臂（m） F2 → 阻力（N） l2 → 阻力臂（m） 变形公式 适用条件 杠杆静止或匀速转动 注意： 应用公式计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要统一，动力臂和阻力臂的单位要统一。 针对训练 5．“试弓定力”是《天工开物》中记载的一种用杆秤测量弓最大弹力的方法。如图所示，提起杆秤的提纽，在杆秤秤钩上挂上弓，并在弓的下方悬挂重物，逐渐增加重物的重力直至弓被拉满，随后移动秤砣直至秤杆水平平衡，就可以测算出弓的最大弹力。下列说法不正确的是（　　） A．弓的最大弹力越大，称量时秤砣悬挂点离提纽越远 B．测同一弹力时，若秤砣质量增加，秤砣悬挂点需向提纽靠近 C．若要提高杆秤的测量精度，可采取的方法是增大秤砣的质量 D．在弓的弹性限度内，弓悬挂的重物的重力越大，弓的弹性势能越大 C 【解析】杆秤以提纽为支点，根据杠杆平衡条件可得 整理得 其中F为弓的弹力，L1是阻力臂（固定不变），L2是秤砣到提纽的距离，是秤砣质量。 A．弓的最大弹力F越大，L2越大，即秤砣悬挂点离提纽越远，故A正确，不符合题意； B．测同一弹力时不变，若秤砣质量增加，由公式 得L2减小，因此秤砣悬挂点需向提纽靠近，故B正确，不符合题意； C．提高测量精度需要相同的弹力变化对应更大的距离变化，由公式可知：减小秤砣质量才能让距离变化更明显，提高精度；增大秤砣质量会让刻度变密，降低精度，故C错误，符合题意； D．弹性势能大小和弹性形变程度有关，在弹性限度内，重物重力越大，弓的形变越大，弹性势能越大，故D正确，不符合题意。 针对训练 6. 图1为停车场的电子闸杆，其结构图如图2所示，闸杆和摇杆组成一根可绕转轴O转动的杠杆，闸杆质量分布均匀，摇杆质量不计。当力F作用于A点时，闸杆恰好开始向上转动，下列说法正确的是（    ） A．图2中F为最小升闸动力 B．减少OA距离可以减少升闸动力 C．轻质闸杆可以减少升闸动力 D．该杠杆是省力杠杆 C 【详解】A．根据杠杆原理，最小动力对应最长动力臂。最长动力臂为OA，只有当F垂直于OA时动力臂才等于OA；图中F斜向，动力臂小于OA，因此F不是最小升闸动力，故A错误； B．减少OA距离会减小动力臂长度，阻力和阻力臂不变时，根据杠杆平衡条件，升闸动力会增大，故B错误； C．该杠杆的阻力是闸杆的重力，轻质闸杆减小了阻力大小，动力臂、阻力臂不变时，升闸动力会减小，故C正确； D．闸杆重心在闸杆段OB的中点，阻力臂（重心到O的距离）大于动力臂（F的力臂最大为OA，OA远小于阻力臂），动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。 考点剖析 一、简单机械 （三）滑轮和滑轮组 1.定义：滑轮是一种周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。 2.分类： 使用滑轮时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分为定滑轮和动滑轮两类。 定滑轮的轴固定不动， 动滑轮的轴随钩码一起移动。 定滑轮 动滑轮 考点剖析 一、简单机械 （三）滑轮和滑轮组 3.定滑轮和动滑轮的作用： 使用定滑轮不能省力，但能够改变力的作用方向。 使用动滑轮可以省一半力，但不能改变力的作用方向，而且动力作用点移动的距离大于钩码上升的距离。 由于滑轮与转动轴间摩擦力的存在，实际所用的力要大一些。 考点剖析 一、简单机械 （三）滑轮和滑轮组 滑轮实质上是杠杆。 定滑轮相当于一根等臂杠杆，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 动滑轮相当于动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。（不改变拉力的方向） 使用滑轮组时，拉力的大小究竟与什么因素有关? 实际应用时，常常将定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。 滑轮组不仅可以省力，还可以改变力的方向。 考点剖析 一、简单机械 （三）滑轮和滑轮组 4.滑轮组的作用： 使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一。 1 n F＝ G S=nh 使用简单机械时， 省力的就要费距离，且力是几分之一、距离就是相应的几倍； 费力的就可以省距离，且力是几倍、距离就是几分之一。 考点剖析 一、简单机械 （三）滑轮和滑轮组 考点剖析 一、简单机械 （四）轮轴 1.认识轮轴 轮轴：由“轮”和“轴”中的轮轴组成的系统，该系统能绕共同的轴旋转。习惯上，半径较大的是轮，半径较小的是轴。 2.轮与轴的受力关系 沿切线拉动轮轴时，拉力大小与作用方向无关； 动力作用在轮上省力，动力作用在轴上费力； 满足轮轴平衡条件：F轮R=F轴r 考点剖析 一、简单机械 3.轮轴的平衡条件 （四）轮轴 轮轴的实质是可以连续旋转杠杆。 根据杠杆的平衡条件有： 动力×轮半径=阻力×轴半径 用公式表示： FR=Gr 由于轮半径总大于轴半径，因此 当动力作用于轮上时，轮轴为省力费距离杠杆。 当动力作用于轴上时，轮轴为费力省距离杠杆。 针对训练 7．智能健身器材中带有滑轮，用多模式提拉重物来达到健身效果，以下简化的模拟图中，物体重G，每个滑轮重 （不计摩擦阻力和绳子自重），拉力大小为（    ） C 针对训练 8.如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F大小为20N B．该装置的机械效率为66.7% C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功 D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s B 考点剖析 一、简单机械 （五）机械效率 （1）有用功（W有） 有用功是人们提升重物过程中必须要做的功， 即使用机械时对人们有用的功。 (2)额外功（W额外） 利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。 (3)总功（W总）： 在实际使用机械做功时,总功等于有用功和额外功之和，即: W总=W有用+W额外 利用机械时,人们对机械所做的功叫总功。有用功与额外功的总和。 由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。 1、有用功、额外功、总功 考点剖析 一、简单机械 由于存在额外功，因此，总功必定大于有用功。也就是说，我们多消耗了能。以利用动滑轮提升重物为例。 有用功= 重物增加的势能 W有＝ G物h 额外功 总功= 人提供的能量 W总= F动力 S动力 动滑轮增加的势能 W动＝ G动h 摩擦产生的内能 W总-W有 -W动 因此，这里存在一个利用机械做功的效率问题。 使用机械做功时，有用功在总功中所占的比例越大，说明利用机械工作的效率就越高，或者说机械工作时能的利用率越高。 （五）机械效率 1、有用功、额外功、总功 考点剖析 一、简单机械 （1）定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率（η） η= W有 W总 ×100% （2）表达式为： η 为希腊字母，汉语拼音读做yita，机械效率习惯上用百分比表示。 ①机械效率通常用百分率表示没有单位 。 ②有用功总小于总功，所以机械效率总小于100% 即：η<1 在使用机械时，总是尽可能减小额外功以提高机械效率，因为这意味着少做额外功、少消耗能。因此，提高设备的机械效率有着重要的现实意义。 2、机械效率 （五）机械效率 考点剖析 一、简单机械 3、机械效率的意义 滑轮组的械效率是78%，它表示什么意思？ 使用滑轮组提升重物时所做的有用功跟总功的比值是78%，也可以说有用功在总功中占有78 %，另外的22％是额外功。 机械效率是表示机械性能的一项重要指标。一般的滑轮组的机械效率为50%~70%，起重机的机械效率是40%~50%，抽水机的机械效率为60%~80%。 （五）机械效率 考点剖析 一、简单机械 机械功率与机械效率有什么区别？ （五）机械效率 考点剖析 一、简单机械 5、机械效率的计算 （五）机械效率 考点剖析 一、简单机械 斜面 杠杆 5、机械效率的计算 （五）机械效率 针对训练 9．如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯的工作情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在10s内将重20N的轿箱连同内部5N的物品一起匀速升高了1m，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．拉力F做功的功率为1.5W B．滑轮组的机械效率为16.7% C．与电动机相连的绳端移动的速度为0.3m/s D．与电动机相连的绳端拉力大小为12.5N B 针对训练 10．小科用图中装置提升重为400牛的物体，绳子自由端施加250N拉力，在5s内将绳子匀速拉过1米，下列说法正确的是（    ） A．人将绳子拉过1米，物体也上升1米 B．动滑轮重为100N C．物体匀速上升时，拉力做的有用功为400J D．滑轮组的机械效率是80% D 考点剖析 二、动力机械 发展历程与热机 1. 技术演进：从自然力到内燃机的跨越 人力 / 自然水力驱动 蒸汽机 (外燃机) 内燃机 (高效动力) 喷气发动机 🔥 能量转化本质：燃料化学能 → 燃烧产生内能 → 机械运动能 外燃机代表：瓦特蒸汽机 燃料在汽缸外部燃烧加热水产生蒸汽。瓦特的关键改良是增加了独立冷凝器，解决了气缸反复冷却加热的能耗问题，使热效率提升了3倍以上，成为工业革命的动力源。 内燃机代表：汽车发动机 燃料直接在密闭汽缸内燃烧，爆发力强、能量利用率更高。分为汽油机（轻便、转速高）和柴油机（扭矩大、经济性好），广泛应用于现代交通与工程机械领域。 💡 核心考点：区分“外燃”与“内燃”的本质区别在于燃烧位置； 瓦特改良蒸汽机的核心创新点是独立冷凝器的设计。 考点剖析 二、动力机械 汽油机四冲程详解 01 吸气冲程 • 气门：进气开，排气关 • 活塞：向下运动 • 能量：无转化，吸入油气 02 压缩冲程 • 气门：双气门全关 • 活塞：向上运动 • 能量：机械能 → 内能 03 做功冲程 • 气门：双气门全关 • 活塞：向下运动 • 能量：内能 → 机械能 （唯一对外做功冲程） 04 排气冲程 • 气门：排气开，进气关 • 活塞：向上运动 • 能量：无转化，排出废气 拓展视野：两种喷气发动机的核心差异 空气喷气发动机 依赖大气中的氧气助燃，需在大气层内工作。结构相对简单，经济性好，广泛应用于民航客机、战斗机等航空领域。 火箭喷气发动机 自带燃料和氧化剂，不依赖外界空气，可在真空环境工作。推力巨大，是运载火箭、导弹及深空探测的核心动力。 针对训练 11．如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验：在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞密封玻璃管，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。实验中“点火，橡皮塞飞出的过程”是模拟下列冲程中的（    ） C C 【详解】电子点火器点火，橡皮塞向上弹出。此过程将酒精燃烧产生的内能转化为橡皮塞的机械能，模拟的是内燃机的做功冲程。故选C。 针对训练 12．某兴趣小组的同学用图甲所示的装置探究“改变物体内能的方式”，向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，将传感器采集的数据经电脑处理后得到如图乙所示的图像。图乙中BC段能量变化相当于热机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【详解】图乙BC段气体温度降低，内能减少，塞子被烧瓶内酒精蒸气推出，即该过程中消耗蒸气的内能，获得机械能，是将内能转化为机械能的过程，与内燃机的做功冲程相类似，故ABD不符合题意，C符合题意。 C 考点剖析 三、交通与运输工程 1.1769 年瓦特改进蒸汽机，开启交通工具快速发展时代。 2.古代陆路交通工具代表：秦铜车马（秦铜车马）；水上古代运输通道京杭大运河。 3.现代汽车分为燃油汽车与电动汽车，电动汽车分为纯电动、油电混合动力、燃料电池汽车。 4.铁路轨道演变顺序：木轨→包铁木轨→铁轨；我国高铁动车组分为和谐号、复兴号。 5.气压小车依靠反冲力前进；打气次数越多，瓶内气压越大，滑行距离越远。 6.地面越粗糙，小车受到摩擦力越大，滑行距离越短；车身越重，滑行距离越短。 教 寄 师 语 细究材料性质，巧造万物便利生活 浙教版 九年级下册 $