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

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教科版（2024）物理八年级下册第11章 机械与功 章末复习提升机械与功三种功定义有用功额外功总功其他简单机械轮轴斜面螺旋机械对世界的影响五要素平衡条件杠杆分类定滑轮动滑轮滑轮组做功的两个必要条件计算公式 W = Fs做功的快慢知识结构功的原理杠杆是最简单的机械。巩固复习知识点1 杠杆：1. 定义：我们把这种利用直杆或曲杆，在力的作用下绕杆上一固定点转动的简单机械叫作杠杆。2. 杠杆的五要素支点动力 F1阻力 F2动力臂L1阻力臂 L2支点：杠杆绕着转动的固定点动力：使杠杆转动的力阻力：阻碍杠杆转动的力动力臂：支点到动力作用线的距离阻力臂：支点到阻力作用线的距离3.杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂F1L1=F2L2针对训练例1 如图所示，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）。C例2 小强在探究“杠杆的平衡条件”时： （1）为了便于测量力臂，他先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在______位置平衡； （2）下表是小强的实验记录，在这两组数据中，他发现实验序号为____的一组数据是错误的。经检查，结果是测量阻力臂时读错了，阻力臂的实际值应为____m；通过探究，小强得到杠杆的平衡条件是___________。水平10.6F1L1=F2L2例3 如图所示，不计重力的杠杆 OB 可绕 O 点转动，重为 6 N 的物体 P 悬挂在杠杆的中点 A 处，拉力 F1 与杠杆成 30° 角，杠杆在水平位置保持平衡。此状态下拉力 F1 = _____N。试作出 F1 的力臂 L1。L161. 定滑轮（1）定义：轴固定不动的滑轮。（2）实质：等臂杠杆。（3）特点：可以改变力的方向，但不省力也不费距离。（4）F与G物的关系：F=G物（忽略绳重和摩擦）（5）s与h距离关系：s=h知识点2 滑轮：2.动滑轮（1）定义：滑轮跟物体一起运动的滑轮。（2）实质：动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。（3）特点：可以改变力的大小，但不改变力的方向也费距离。2.动滑轮（4）F与G物的关系：（5）s与h距离关系：s = 2h①忽略绳重和摩擦：②忽略绳重、动滑轮重和摩擦：3.滑轮组（1）定义：由定滑轮和动滑轮组合在一起。（2）特点：既可以改变力的大小，也可以改变力的方向。（3）F与G物的关系：①忽略绳重和摩擦：②忽略绳重、动滑轮重和摩擦：（4）s与h距离关系：s=nh3.滑轮组（5）承担总重的绳子段数n的判断：①盖住定滑轮或在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将动滑轮和定滑轮分开，则滑轮组中承重绳子的股数，就是跟动滑轮直接接触的绳子段数。②绳子的绕法(奇动偶定法)。例4 如图所示，图中是一个______滑轮，如果物体在水平面上做匀速直线运动，拉力 F 为 10 N，物体受到的摩擦力大小为______，若 F 拉滑轮运动的速度是 1 m/s，则物体 A 移动的速度是_______。动5 N2 m/s针对训练例5 如图所示，滑轮下挂重 500 N 的物体 G，滑轮重 40 N，绳和杠杆都是轻质的。要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的 A 点所加的竖直向上的力 F 应是（杠杆上标度的间距相等）（ ）。A. 270 N B. 360 N C. 540 N D. 720 NB物体在力的方向上移动的距离s功W=Fs作用在物体上的力F典型不做功的三种情况知识点3 功 功率：例6 在如图的四种情境中，人对物体做功的是( )A.提着水桶在水平地面上匀速前进B.扛着米袋慢慢爬上楼梯C.用力推汽车，汽车没动D.举着杠铃原地不动未在力的方向上移动距离×人扛着米袋爬上楼梯，米袋在力的作用下，斜向上运动，人克服米袋的重力做了功√××B针对训练例7 一列质量为 1×103 t 的火车，以 180 km/h 的速度在平直轨道上匀速行驶，整列火车受到的阻力是 9×103 N。（1）火车的牵引力多大？解：由火车在平直轨道上匀速行驶得 F牵 = f = 9×103 N（2）火车行驶 1 min 时间内，重力做了多少功？机车牵引力做了多少功？牵引力的功率多大？解：火车在重力方向上没有移动距离，故 WG = 0 。因为 180 km/h = 50 m/s，1 min = 60 s，所以火车在 1 min 时间内行驶的距离 s = vt = 50 m/s×60 s = 3×103 m，机车牵引力做的功：W牵 = F牵 s = 9×103 N×3×103 m = 2.7×107 J，牵引力的功率 在用动滑轮提升重物时，动滑轮对物体所做的功是有用的，是必须做的，这部分功叫作___________________。（W有用）有用功 提升重物时，不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦做功，这部分功叫作________________。额外功（W额外）有用功与额外功的总和叫作________________。总功（W总）W总=W有用+ W额外知识点4 机械效率：1. 定义：物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率，用符号η表示。2. 计算公式：3. 特点： 使用任何机械都不可避免地要做额外功，有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于1，机械效率通常用百分数表示。4. 提高机械效率的方法：减轻机械自重;减小机械间的摩擦(加润滑油);允许情况下增加物重。5. 影响滑轮组机械效率的因素：1.滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）2.所提升的物重（物重增加，机械效率也提高）3.动滑轮的自重（减少动滑轮的重力，机械效率也提高）例8 在物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料。若他用 250 N 的拉力在 20 s 内将 450 N 的材料提升了 10 m，不计绳重和摩擦，g 取 10 N/kg。求：（1）拉力的功率是多少？（2）提升 450 N 材料时，此滑轮组的机械效率是多少？（3）若绳子能承受的最大拉力为 400 N 时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少？针对训练解：（1）承担物重的绳子段数 n = 3，则绳子自由端移动的距离 s = nh = 3×10 m = 30 m，拉力做的功 W总= Fs = 250 N×30 m =7 500 J，则拉力做功的功率为（2）有用功 W有用= Gh = 450 N×10 m =4 500 J，机械效率（3）由 可得，动滑轮的重力G动 = nF – G = 3×250 N – 450 N = 300 N。绳子能承受的最大拉力为 400 N，则最大物重 G' = nF' – G动 = 3×400 N – 300 N = 900 N， 此时滑轮组的机械效率最大，最大机械效率知识点5 改变世界的机械：1.轮轴（1）定义：由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。（2）原理：动力作用在轮上，轮轴是一个省力杠杆，费距离。轮轴实质可看做是一个可以连续转动的杠杆。FR = Gr（3）主要功能：①改变用力大小；②改变物体的运动速度是与水平面成一定夹角的的倾斜平面。2.斜面：（2）原理：根据功的原理，如果不计物体与斜面之间的摩擦：FL = Gh。即，利用斜面可省力，但要费距离。（3）特点：斜面与平面的倾角越小，斜面越长，越省力，但费距离，机械效率低。斜面与平面的倾角越大，斜面较短，越费力，但省距离，机械效率高。（1）定义：是与水平面成一定夹角的倾斜平面。3.螺旋：特殊的斜面针对训练例9 [江西中考]如图所示，物重为 G 的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是__________________。L1 = L2F1 L1 = GL2F1 = Gn = 3F3 = 2GL = 2hFL = GhF2 < F4 < F1 < F31. 如图所示是我国古代汲水装置桔槔水平静止时的简化模型，此时配重物重为G1，水桶重为G2，l1：l2 = 2：1，若不计杆重，则G1：G2 = ________。本章复习题1：22. 如图所示是古人搬动巨木的劳作场景，他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上滚木，以便将其移到其他地方，请分析：（1）支架上的横杆是_____杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）；（2）如果他们无法将巨木抬起，请你提出一个抬起巨木的改进方案：_____________________________。省力将支架靠近巨木或将人们压杠杆的力的作用点远离支点/将人们压杠杆的力的作用点远离支点的同时将支架靠近巨木3. 如图所示，用拉力F通过滑轮组匀速提升重为G的物体，若物体被提升的距离为h，则拉力F的作用点移动的距离为______，所做总功的大小为______，滑轮组的机械效率为______，由此可知滑轮组的机械效率与物体被提升的距离______（选填“有关”或“无关”）。3h3Fh无关4. 在体育课的跳绳测试中，小明 1 min 跳了 180 次，若他的质量为 50 kg，每次跳起的高度约为 4 cm，求：（1）小明跳一次绳所做的功；（2）小明跳绳 1 min 的功率。解：（1）小明所受的重力：G = mg = 50 kg×9.8 N/kg = 490 N小明跳一次绳做的功：W = Gh = 490 N×4×10–2 m = 19.6 J（2）小明 1 min 内做的总功：W总 = nW = 180×19.6 J = 3528 J则小明跳绳 1 min 的功率：5. 如图所示，斜面长 3 m，高 0.6 m。工人在 6 s 内将重 600 N 的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是 150 N。求此过程中工人做功的功率和斜面的机械效率。解：（1）工人做的总功：W总= Fs = 150 N×3 m = 450 N工人做功的功率：工人做的有用功：W有用 = Gh = 600 N×0.6 m = 360 J斜面的机械效率：谈谈你在这节课中，有什么收获？课堂小结