第十章机械与人单元复习.docx

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第十章机械与人单元复习

第十章机械与人单元复习

【要点突破·典例分析】

类型一：

杠杆的分类

1.如图所示是生活中几种常见的杠杆其中属于费力杠杆的是（）

A.道钉撬B.钢丝钳C.开瓶扳手D.筷子

【总结归纳】我们可以根据以下两种方法来对杠杆进行分类：

（1）根据力臂大小关系：

对于较为复杂的杠杆，最好在图上找到支点、动力、阻力，然后画出动力臂和阻力臂进行比较

（2）根据杠杆在生活中的实际应用情况：

在生活中使用杠杆的目的是不同的，为了省力，则该杠杆是省力杠杆，为了省距离，则该杠杆是费力杠杆，既不省力又不费力的则是等臂杠杆.

（3）常见的省力杠杆：

撬棍，扳手，钳子，拔钉器，开瓶器，铁皮剪刀，钢丝钳等。

费力杠杆：

镊子，钓鱼杆，理发用的剪刀，筷子，火钳，划桨等。

【易错警示】

（1）杠杆可以是直的，也可以是弯曲的.

（2）动力和阻力都是杠杆自身受到的力，而不是杠杆对其他物体的作用力.

（3）要注意力臂是从支点到力的作用线的距离，而不是从支点到力的作用点的距离.

（4）既省力又省距离的杠杆是不存在的.

类型二：

力臂的画法

1.在图中画出拉力F的力臂L（O为支点）。

【总结归纳】

（1）首先确定支点

（2）画出动力和阻力的作用线（3）过支点向力的作用线做垂线，从支点到垂足的距离就是力臂。

类型三：

最小力臂的画法

1.一重为G的均匀杠杆，可绕O点上下转动，若让杠杆静止在如图所示的位置，请画出作用在A点的最小作用力F和F的力臂L．

2.在甲图中，O为支点，画出使杠杆保持平衡的最小力F（保留作图痕迹）．

【总结归纳】求解最小动力的方法

（1）动力作用点要选在杠杆上距支点最远处；

（2）连接动力作用点和支点（用虚线）；

（3）以动力作用点为垂足，作动力作用点与支点连线的垂线，则此垂线即为动力作用线；

（4）根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反，确定动力的方向.

类型三：

杠杆平衡条件的应用

1.如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至B，在这个过程中，力F的大小将（）

A.不变B.变小C.变大D.先变大后变小

2.如图所示,杠杆AOB用细线悬挂起来,分别在A、B两端分别挂

上质量为m1、m2的重物时,杠杆平衡,此时AO恰好处于水平位置,AO=BO,不计杠杆重力,则m1、m2的关系为（）

A.m1>m2B.m1

3.如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是（）

A．杠杆仍能平衡B．杠杆不能平衡，左端下沉C．杠杆不能平衡，右端下沉D．无法判断

4.搬运砖头的独轮车，车厢和砖头所受的总重力G=1400N。

独轮车有关尺寸如图所示。

该独轮车是一个杠杆，动力F=。

为了

更省力，工人师傅可以采取的措施是（写一条即可）

【总结归纳】F1l1=F2l2的应用

（1）判断力或力臂的变化：

根据F1l1=F2l2，通过一组力与力臂乘积的变化，判断另一个力或力臂的变化。

题图中动力的力臂不变，阻力大小不变，力臂先变大后变小，故动力先变大后变小。

（2）求大小：

利用F1l1=F2l2求解。

（3）判断杠杆是否平衡：

若F1l1=F2l2，杠杆平衡。

若F1l1≠F2l2，杠杆向力与力臂乘积大的方向偏转。

类型四：

做功的两个必要条件

1.如图所示的情景中，人对物体做功的是（）

A.小车在拉力作用下向前运动B.提着水桶在水平路面上匀速前进

C.小孩推车，车未动D.踢出去的足球在地面上滚动一段距离

2.下列有关力做功的说法中正确的是（）

A．用水平力推着购物车前进，推车的力做了功

B．把水桶从地面上提起来，提水桶的力没有做功

C．书静止在水平桌面上，书受到的支持力做了功

D．挂钩上的书包静止时，书包受到的拉力做了功

【总结归纳】

1.做功必须满足两个必要条件

（1）必须有力作用在物体上.

（2）这个受力物体必须在这个力的方向上通过了一段距离.

2.几种常见的没有做功的情况（如图）

（1）缺力无功：

物体靠惯性通过了一段距离，此情况有距离无力.

（2）缺距离无功：

有力作用在物体上，但物体没有移动距离.

（3）垂直无功：

有力作用在物体上，物体也移动了一段距离.但力的方向与物体移动方向垂直.

【延伸拓展】功的原理：

使用任何机械都不省功.省力的机械必定费距离，省距离的机械必定费力，省力又省距离的机械是不存在的，但是使用机械可以省力、改变动力的方向或者省距离，给人们带来方便.这是人们使用机械的目的.功的原理适用于任何机械.

类型五：

功和功率的计算

1.如图，重为150N的物体在大小为40N的水平拉力F作用下，向右匀速运动了10m，所用的时间为20s，则拉力做的功是J，拉力做功的功率为W。

2.如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离SAB=SCD，比较两种情况下拉力F所做的功及其功率（）

A．AB段做功较多B．CD段做功较多

C．AB段与CD段做的功一样多D．AB段的功率比CD段的功率大

【总结归纳】

1.功的理解

（1）W=Fs的应用：

F表示作用在物体上的力，s表示物体在力的方向上通过的距离.这个公式适用于所有力做功的计算.

（2）W=Gh的应用：

在竖直方向上把物体举高，这时所用的举力为F=G，物体在举力方向上通过的距离s=h，在竖直方向上所做的功就为W=Fs=Gh.W=Gh适用于竖直方向上的功的计算.

2.功率的理解

（一）物理意义：

（1）含义：

功率的大小反映的是做功的快慢，功率大表示做功快，即做相同的功所用的时间少，或是在相同的时间内做功多.

（2）与功的关系：

做功多的机械，功率不一定大，同样做工少的机械，功率不一定小，功率的大小还要看另一个因素——时间.

（二）公式应用：

（1）基本公式：

已知三个物理量中的任意两个，可求第三个①

②

③W=Pt

（2）推导公式：

由公式可知，功率与牵引力及速度有关，速度一定，牵引力越大，功率越大，牵引力一定，速度越大，功率越大.

类型六：

理解机械效率

1.（多选）利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为Ｗ甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（）

Ａ．F甲＜F乙η甲=η乙Ｂ．F甲＞F乙η甲＞η乙

Ｃ．Ｗ甲＞W乙P甲＞P乙Ｄ．Ｗ甲=W乙P甲=P乙

2.两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了10m，不计绳重和摩擦，以下判断正确的是（）

A．甲的机械效率大于乙的机械效率B．甲的机械效率小于乙的机械效率

C．F1和F2做的功相等D．F1做的功大于F2做的功

【总结归纳】

1.物理意义：

机械效率是有用功占总功的百分比，它只有大小，没有单位.

2.规律：

使用机械时，不得不做一些额外功，所以机械效率η总小于1,通常用百分数来表示.

3.影响滑轮组机械效率的因素：

只与被提升物体的重力和动滑轮的重力有关。

4.提高机械效率的方法：

（1）当有用功（W有用）一定时,额外功（W额外）越小,则机械效率（η）越大.因此设法减小额外功可以提高机械效率.如减轻动滑轮（做额外功的机械）本身的重量,加润滑油以减小摩擦,用轻质材料制作机械,都可以不同程度地减小额外功,提高机械效率.

（2）当额外功（W额外）一定时，有用功（W有用）越大，机械效率（η）越大，因此增大有用功可以提高机械效率.如增加物重可以提高机械效率.

5.与功率的区别：

功率表示做功的快慢，功率越大的机械，单位时间内做的功越多.机械效率表示机械做功的效率.有用功在总功中所占的比例越大，效率越高.故不能说，功率越大，效率越高.

类型七：

滑轮与滑轮组的应用

1.用如图所示的滑轮组提升重物，要求绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2倍，请在图上画出绕线的方法.

2.如图所示，用滑轮组提升物体，请在图中画出最省力的绕法.

【总结归纳】

1．绳子的段数指与动滑轮接触的绳子段数

2．滑轮组的组装

（1）首先确定承担物重的绳子段数n，有两种方法:

①已知物重G和动力F且不计摩擦和绳重时，则n=G/F

②已知绳子自由端移动的距离s和重物移动的距离h，则n=s/h

（2）然后根据承担物重的绳子段数n的奇偶性确定绳子固定端的位置，即“奇动偶定”：

①n为奇数，绳子的固定端在动滑轮上；

②n为偶数，绳子的固定端在定滑轮上.

（3）绕线方法：

绕绳时，先固定绳子的固定端，然后按照从动滑轮到定滑轮（或从定滑轮到动滑轮）、从小轮到大轮、从内到外的顺序绕绳.

类型八：

机械效率的计算

1.用如图所示的滑轮组。

将重为16N的物体以0.2m/s的速度提升，滑轮组的机械效率为80%，若不计绳重及摩擦，拉力F为N，拉力的功率为W，动滑轮的重力为N.

2.如图所示，用F=50N的力通过滑轮组水平拉重为80N的物体，使其向左匀速运动，在这过程中拉力F做功为40J，已知物体受到水平地面的摩擦力为60N，则物体运动的距离为______m，该滑轮组的机械效率为______。

（忽

略绳子和动滑轮的重力）

3.用如图所示滑轮组将货物缓慢提升3m,已知货物重850N，所用拉力F为300N（不计摩擦和绳重带来的影响）求：

（1）有用功W有；

（2）总功W总；（3）额外功W额；（4）动滑轮的重力；（5）滑轮组的机械效率η

【解题总结】

1.计算机械效率的两个变形公式

2.计算机械效率的两种情况

（1）竖直方向提升物体：

①有用功：

W有=Gh②总功：

W总=FS，

如图甲。

（2）匀速水平拉动物体：

W有=fS物,W总=FS绳，

如图乙

所用到的公式：

①有用功：

W有=Gh②总功：

W总=FS，③绳子移动距离S=nh（n为绳子股数）④动滑轮重G动=nF-G物⑤拉力

⑥拉力功率

⑦拉力速度

⑧重物上升速度

类型九：

斜面的机械效率：

1.将一个重240N的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为120N，如图所示，物体沿斜面移动的距离S=3m，上升的高度h=1.2m，则人对物体做的有用功是J,斜面的机械效率是。

【总结归纳】

1.计算斜面有用功、额外功、总功的方法：

（1）W有用=Gh；

（2）W额=W总-W有用；（3）W总=Fs（F是沿斜面匀速拉动物体的拉力，s是斜面的长度）

2.计算摩擦力的方法：

在探究斜面的机械效率时，物体受到的摩擦力f不能直接测出来，要计算摩擦力需要先计算额外功W额=W总-W有用，然后再利用W额=fS计算出摩擦力（f表示摩擦力）.

类型十：

机械能及其转化

1.如图所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的（）

A．动能不变，势能不变，机械能不变B．动能不变，势能减少，机械能减少

C．动能增加，势能不变，机械能增加D．动能增加，势能增加，机械能增加

2.火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星，下列叙述正确的是（）

A．卫星的机械能总量不变B．卫星的机械能总量增加

C．卫星的动能增加，重力势能不变D．卫星的动能不变，重力势能增加

3.直升飞机在空中匀速下降的过程中（忽略燃油的变化），关于直升飞机的动能和重力势能的变化情况描述正确的是（）

A．动能减小，重力势能减小B．动能不变，重力势能增大

C．动能不变，重力势能减小D．动能增大，重力势能不变

4.将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压（如图），放手后笔会向上弹起一定高度．下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是（）

A．向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小B．向下按笔的过程中，笔的重力势能增大

C．笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大D．笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大

【归纳总结】

1.判断物体具有什么形式的机械能及不同形式的机械能是如何转化时，关键要分析物体的速度、高度及形变程度如何变化.具体转化过程如下:

2.

（1）具有能量的物体一定具有做功的能力，但不一定正在做功．

（2）物体的动能和势能在相互转化过程中，如果机械能没有与其他形式的能之间发生转化，即只有动能和势能的转化，机械能的总和保持不变．若考虑摩擦阻力等，机械能的总量变小，这是因为部分机械能转化成其他形式的能．

【实验探究】

探究滑轮组的机械效率

1.实验器材：

弹簧测力计、刻度尺、钩码、滑轮组、细绳等．

2.实验方法：

控制变量法.

3.实验原理：

4.实验结论：

滑轮组的机械效率与动滑轮重、物重有关（忽略摩擦力）,与物体提升的高度、绳子段数无关.

5.问题探究

（1）能否直接测量滑轮组的额外功？

提示：

不能，克服绳重、动滑轮的重力及摩擦力所做的功都是额外功,这些额外功很难直接测量．

（2）应该怎样拉动弹簧测力计？

为什么？

提示：

应该匀速拉动弹簧测力计．当物体“变速”上升时，物体受到的力不是平衡力，弹簧测力计的示数不稳定，无法正确读出拉力的大小.

（3）当钩码静止时，从弹簧测力计上读出拉力的大小，是否可以？

为什么？

提示：

不可以，由于绳子与滑轮之间的摩擦，钩码匀速上升时弹簧测力计的示数大于静止时的示数，所以应该在匀速拉动的过程中读出拉力的大小．

（4）在钩码上升的高度h和拉力移动的距离s中，如果只测出其中一个，能否算出滑轮组的机械效率？

提示：

能，因为s=nh，所以不管测出h或s，都可以算出另外一个．

（5）如果没有刻度尺，该实验能否测出滑轮组的机械效率？

提示：

能．