107機械與人復(fù)習(xí)學(xué)案

第十章機械與人復(fù)習(xí)學(xué)案（滬科版）、課標要求知道簡單機械。通過實驗，探究并了解杠桿的平衡條件。知道機械功和功率。用生活中的實例說明機械功和功率的含義。3知道機械效率。了解提高機械效率的途徑和意4.義解人類使用機械的歷程。了解機械的使用對社會發(fā)展的作用。5知道動能、勢能和機械能。通過實驗，了解動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。舉例說明機械能和其他形式能.量的相互轉(zhuǎn)化。二、知識結(jié)構(gòu)圖1?杠桿一點、二力、二力臂。平衡條件：FjLjF2L2。簡單機械①省力杠桿:I三種杠桿②費力杠桿:③等臂杠桿:>L化。二、知識結(jié)構(gòu)圖1?杠桿一點、二力、二力臂。平衡條件：FjLjF2L2。簡單機械①省力杠桿:I三種杠桿②費力杠桿:③等臂杠桿:>L阻7①撬棒②鉗子。<L陽7①鑷子②筷子。阻孔阻7&天平②定滑輪。J-概念：周邊有槽，可繞著裝在框子里的軸轉(zhuǎn)動的小輪。2.滑輪一實質(zhì)：等臂杠桿。定_優(yōu)點：不省力，但改變用力方向。類型:動滑輪實質(zhì)：省力杠桿。優(yōu)點：省力一半，不改變力的方向。由定滑輪和動滑輪組成?；喗M優(yōu)點：省力且改變力的方向。機械與人1?概念：力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。2.符號：W。3?單位：隹八，、4?計算公式：換算關(guān)系(J) 1J=1N-m。 力-距離I 功 5?物體做了功必須同 ①物體必須受到力的作用。時滿足2個條件②物體必須在力的方向上通過一段距離。1物理意義：表示物體做功快慢的物理量。定義：單位時間內(nèi)物體做功的多少。?符號：P單位：瓦（W）千瓦（kW）。計算公式：PW3.4.機械效率機械能機械與人5機械效率機械能機械與人5.結(jié)論:①速度越大的物體具有的動能越

大。1.有用功的計算：W有用=G物h。2.總功的計算：W總二FsW=W有用+W額。心 ①物體自重。影響因素 ②機械自重（動滑輪）。3機械效率 ③機械摩擦（繩與滑輪間的摩擦）。I計算公式n -有用一1 W總'ill、能的概念：如果一個物體能夠?qū)e的物體做功，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。 功和能可以相互轉(zhuǎn)1.化。定義：物體由于運動具有的能。影響因素：①質(zhì)量，②速度。實驗：動能的大小跟什么因素有關(guān)。探究方法：控制變量法。，1?定義：物體由于被舉高具有的能。2.影響因素:2.影響因素:重力勢能高度。質(zhì)量。3?實驗：重力勢能大小跟哪些因素有結(jié)論「4.結(jié)論：物體舉得越高，重力勢能越大。質(zhì)量越大，物體重力勢能越大。3?實驗：重力勢能大小跟哪些因素有結(jié)論「4.結(jié)論：物體舉得越高，重力勢能越大。質(zhì)量越大，物體重力勢能越大。動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。三、舉例分析例題1?如例圖1所示，平靜的湖面上有兩艘小船，繩的一端拴在甲船上，繞過乙船上的滑輪，站在船上或岸上的人均用100N的力拉繩子的自由端。如果A、B圖中甲船在20s內(nèi)向右勻速移動了10m,同時乙船向左移動了4m,則A、B圖中人拉繩子的功率分別IV?■IV?■.■亙ri 一…一 一一 ■■鼻旦垂■叵.「些旦一■童豆旦''旦Im例圖1解析：求例圖1中人拉繩子的功率，必須知道人拉繩子移動的距離。分析例圖1A:甲乙兩船相對地面都在運動，而我們需要知道繩子相對人的手運動的距離，所以，這時選擇甲船為參照物最好，乙船相對甲船向左移動了14m，又因為此時滑輪是動滑輪，所以，繩子相對人的手運動的距離是SA28m,人拉繩子做的功是WaFsa100N28m2800J人拉繩子的功率是P2800J人拉繩子的功率是PAWA2谿140Wt分析例圖分析例圖1B:因為人站在岸邊不動，所以，此時選擇岸邊為參照物，先認為乙船不動，甲船向右勻速移動了10m，這時滑輪是定滑輪，繩子相對人的手運動的距離是甲船向右勻速移動了10m，這時滑輪是定滑輪，繩子相對人的手運動的距離是10m，在分析甲船不動，乙船向左移動了4m，這時滑輪是動滑輪，繩子相對人的手運動的距離就是8m,綜合分析B圖中，18m,人拉繩子做的功是墨90W繩子相對人的手運動的距離就是SBWbFSb100N18m1800J,人拉繩子的功率PBWb答：A、答：A、B圖中人拉繩子的功率分別140W和90W。例題2.在青島九中新校區(qū)建設(shè)工地上，需要利用滑輪組裝置和機車把低處5000N的重物提升到高處,滑輪組裝置如例圖2滑輪組裝置如例圖2所示。當機車牽引繩子的拉力F按例圖3所示隨時間變化時，重物的速度間變化時，重物的速度v和上升高度h隨時間t變化的關(guān)系圖像分別如例圖4和例圖圖4和例圖5所示，若重物與地面的接觸面積S=4m2,不計摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求:輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求:(1）在2?3s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機械效率(2）在1?2s內(nèi)，拉力F做的功W(3）在0?1s內(nèi)，重物對地面的壓強P(1）在2?3s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機械效率(2）在1?2s內(nèi)，拉力F做的功W(3）在0?1s內(nèi)，重物對地面的壓強P例圖21UU0例圖3例圖4例圖522SO1800解析：（1）動滑輪是由 3段繩子承擔。拉力移動距離是重物上升高度的3倍，即s=3h。拉力繩子移動的速度也是重物上升速度的 3倍，在2?3s內(nèi)，根據(jù)例圖3可知，由例圖4可知重物勻速上升速度是 2.5m/s,拉力是1800N，拉力F的功率是：P拉內(nèi)拉1800N32.5m/sL35104W?；喗M的機械效率是:100%售100%100%93%1.25m，拉力F做的功是:(2)在12s內(nèi)，由例圖31.25m，拉力F做的功是:WFs2250N31.25m8437.5J。（3）設(shè)動滑輪的重力是G動。由例圖4可知，在1?2s內(nèi)，重物加速上升，合力向上，在 2?3s內(nèi)，重物勻速上升，合力為零，所以，在 2?3s內(nèi)，對動滑輪和重物整體受力分析有：繩子拉力 F=1800N,并且有3段繩子向上的拉力；動滑輪的重力是 G動；重物的重力 G物=5000N，因此，動滑輪的重力是：G動3FG物31800N-5000N 400N。在0?1s內(nèi)，由例圖4和例圖5可知，重物靜止。由例圖3可知，拉力是1000N。對動滑輪和重物整體受力分析有：繩子拉力F=1800N,并且有3段繩子向上的拉力；動滑輪的重力是G動;重物的重力G物=5000N,地面對重物的支持力Fn，因為靜止，合力為零，所以有：FnG物G動-3F 5000N400N-31000N 2400N。根據(jù)物體間力的作用是相互的，重物對地面的壓力大小等于支持力的大小，所以有：F壓fn2400N,重物對地面的壓強是： P二警瞑600Pa。4m答：（1）拉力F的功率是1.35X104W，滑輪組的機械效率是 93%。（2） 在1?2s內(nèi)，拉力F做的功是8437.5J。（3） 在0?1s內(nèi)，重物對地面的壓強是600Pa。四、習(xí)題練習(xí)（一）選擇題圖1所示的四種情景中，所使用的杠桿屬于費力杠桿的是（羊角錘 核桃夾 食品夾把上緊發(fā)條的玩具車放置在水平桌面上，玩具車由靜止開始加速跑動，此過程中玩具車能量的變化情況是（彈性勢能減小，動能增大 B.彈性勢能減小，動能減小C?彈性勢能增大，動能增大 D.彈性勢能增大，動能減小3?下列過程，哪個情況小明對桶做了功 （A.小明提著桶站立不動B?小明提著桶站在勻速水平運動的車廂內(nèi)c.小明提著桶水平移動D.小明提著桶站在勻速向上運動的電梯內(nèi)圖24.如圖2是天宮一號”飛行器運行軌道的示意圖；若天宮一號”飛行器沿橢圓軌道繞地球運行的過程中機械能守恒，則它從遠地點向近地點運行的過程中（圖2重力勢能增加、動能減小重力勢能減小、動能增加重力勢能增加、動能增加重力勢能不變、動能不變?nèi)鐖D3所示，延平區(qū)溪源庵中巖一瀑布的落差（瀑布頂端和底端的高度差）約為20m。在2s內(nèi)有10kg的水從瀑布頂端下落到瀑布底端。質(zhì)量為 iokg|1<'<從頂端落到底端的過程中，這些水的重力的功率約為（ ） ，9?10N/kg）A.10W B.100WC.1000W D.10000W如圖4所示，足球以初速度v沿著凹凸不平的草地從a運動到山A.在 兩點動能相等B.在a、d兩點動能相等C?從 c的過程機械能減少 「,』4D?從 d的過程重力勢能減少7?如圖5所示，套圈”出手后，從a點到c點的過程中（不計空氣阻力），下列說法正確的是（套圈”由a到b過程中，動能逐漸增大套圈”在b點的機械能大于a點的機械能套圈”由b到c過程中，機械能逐漸變小套圈”由a到b再到c過程中，重力勢能先變大后變小受高空落物傷人的啟示，美軍正在研制一種名為上帝之杖”的太空武器。上帝之杖”實質(zhì)就是高密度、耐高溫的金屬棒，它要依托太空平臺的搭載，借助小型火箭助推和高空下落產(chǎn)生的巨大動能，對地球戰(zhàn)略目標實施打擊，破壞力巨大。它攻擊目標的巨大能量主要來源于（）。B.與大氣摩擦產(chǎn)生的能量D.B.與大氣摩擦產(chǎn)生的能量D.下落過程重力勢能轉(zhuǎn)化為動能C.上帝之杖”本身的內(nèi)能工人們?yōu)榱税徇\一個笨重的機器進入廠房，他們設(shè)計了如圖 6所示的四種方案（機器下方的小圓表示

）。心*、叢對在高速公路上行駛的汽車要進行限速，、其實質(zhì)是限制了汽車的（并排放置的圓形鋼管的橫截面）。其中最省力的方案是（ ）。）。A.摩擦力 B.勢能 C.動能D.慣性11.某同學(xué)的質(zhì)量約為50kg,他以正常速度從教學(xué)樓的一樓走上二樓。請估算在此過程中該同學(xué)上樓的功率最接近于（A.1W B.10W C.100W D.1000W12.灑水車在水平路面上勻速行駛并向地面灑水的過程中，其機械能的變化是（A?減小 B.保持不變 C?增大 D.先減小后增大13.山區(qū)的公路多修成環(huán)繞山坡的盤山公路，這樣車輛向上行駛時可以（A.提高功率B?提高機械效率C?減小所做的功D?減小所必需的牽引力C?減小所做的功D?減小所必需的牽引力14.小明體育課在做 引體向上”下列說法中正確的是（A.身體懸掛不動時，勢能為零A.身體懸掛不動時，勢能為零B.身體上升時，勢能減少C.身體下降時，勢能增加（C.身體下降時，勢能增加（二）、填空題、作圖題15.小明將放在水平桌面上重為3ND.身體上升時，勢能增加的物理課本，水平勻速拉動0.5m。所用的水平拉力為 1N，則課本重力做功J,水平拉力做功重力做功J,水平拉力做功J。16.16.如圖9所示，質(zhì)量分布均勻的長方體磚， 平放在水平地面上，第一次用豎直向上的力F】只作用于ab的中點，第二次用豎直向上的力使它們在豎直方向上慢慢向上移動 h（h<abvbc），則在上述過程中F2作用于F1（選填大于”、小于”或等于”）;F1所做的功F向上的力F】只作用于ab的中點，第二次用豎直向上的力使它們在豎直方向上慢慢向上移動 h（h<abvbc），則在上述過程中F2作用于F1（選填大于”、小于”或等于”）;F1所做的功F1F.be的中點，都F2所做的功（選填大圖7于”、小于”或等于”）；第一次克服重力所做的功第二次克服重力所做的功（選鎮(zhèn)大于”、小于”或等于”）。17.為提高學(xué)生安全自救和使用滅火器的能力，學(xué)校開展消防安全演習(xí)。（1）如圖8是一種泡沫滅火器局部示意圖，當按壓控制桿時,控制桿繞點0轉(zhuǎn)動，可打開閥門。滅火器的控制桿相當于簡單機械中的（2）演習(xí)過程中，小明用60N豎直向上的力將滅火器從地面提高0?5m，則小明對滅火器所做的功為Jo圖818.如圖9所示，秤砣的質(zhì)量為100g,秤桿的質(zhì)量忽略不計。秤桿水平靜止時， OA=5cm,OB=25cm，則被測物的質(zhì)量為 kg?！ㄌ钚∮凇?、等于”或大于”）被入『若秤砣有缺損時，則桿秤所示的質(zhì)量值測物的真實質(zhì)量值。19.在一次軍事演習(xí)中，一架飛機沿水平方向一邊勻速飛行一邊投放軍用物資，在此過程中飛機的動能（選填變大”變小”或不變”，物資在加速下落過程中，動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化情況是：TOC\o"1-5"\h\z在趣味運動會中，小敏和小王分別把圖 10甲中三個質(zhì) 一I2J心頊敏和小王疊起這堆正方體泡沫塑料塊，每人至少要做功 If比賽中小敏快于小王完成堆疊，則堆疊過程中小敏做功的功率 圖10（選填大于”等于”或小于”小王。攀巖運動是從登山運動中派生來的新項目，它集健身、娛樂、競技于一體，以其獨有的登臨高處的征服感吸引了眾多愛好者。要測量某運動員在一次攀巖比賽中克服重力做功的功率，需要測量的物理量有該運動員的重力、如圖11所示的彎曲杠桿，在B點處掛一重物G,要在A點作用一個最小的力使杠桿平衡 ，在圖上畫出這個力F的方向。體育中考，男生新設(shè)引體向上項目。小云同學(xué)在半分鐘內(nèi)做了 12個規(guī)范的引體向上。已知小云的質(zhì)量為60kg，每次引體向上他能將自身重心提高 0.4m, 圖11則小云每做一次引體向上所做的功為 J，整個過程中的平均功率為量均為1kg、邊長為30cm的均質(zhì)正方體泡沫塑料塊按圖 10乙堆疊起來。小w°（g取10N/kg）一顆子彈在槍膛中所受平均推力約為 500N，槍管長1?2m，子彈從被擊發(fā)到離開槍口用時0.1s則推力做功為 J，做功的功率為在上海世博會上有個體驗項目，游客可在發(fā)電地板上踏上幾腳，也可蹦跳幾次，就能點亮周圍發(fā)光二極管燈泡，這個過程是發(fā)電地板把能轉(zhuǎn)化為能。（三）、簡答題如圖12所示，兩小兒之辯，關(guān)于機械省力，省功以及機械效率的辯論，你支持哪一方的說法？不支持另外一方的原因是什么？奩我?guī)v力「 7我的辦注不害-J P甲乙

甲乙（四）、實驗探究題小明在探究杠桿的平衡條件”實驗中，（1） 實驗前他應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，其目（2） 杠桿平衡后，小明在圖13甲所示的A位置掛上兩個鉤碼,可在B位置掛上 個鉤碼，使杠桿在水平位置平衡。（3） 他改用彈簧測力計在圖13乙所示的C位置斜向下拉，若每個鉤碼重1N。當杠桿在水平位置平衡時，測力計的示數(shù)將圖13（選填大于”等于”或小于”1NO如圖14所示滑輪組，不計繩重及摩擦，請回答以下問題:圖13（選填大于”等于”或小于”1NO（1） 在測滑輪組機械效率”的實驗中，應(yīng)向上一拉動彈簧測力計，使重物上升一定高度。（2） 利用滑輪組（甲）和（乙）將相同的重物提相同的高度，拉力對重物所做的有用功分別為 W甲、W乙，滑輪組的機械效率分別為 n乙，它們的大小關(guān)系是W乙，n甲n乙。（填、”、二”或N”）（3） 使用滑輪組總要做額外功，所以滑輪組的機械效率總是 1。（填大于”等于”或小于”）如圖15是豎直向上拋出的小球上升過程中每隔相等的時間曝光一次所得的照片。從圖中可以判斷：小球在a、b位置間的平均速（選填大于”小于”或等于”在C、d位置間的平均速度；在上升過程中，小球的重力勢能逐漸減小”或不變”。在探究滑輪組機械效率的實驗中，要用(T>2)14圖16（選填逐漸增大”、圖15.(T>2)14圖16（選填逐漸增大”、圖15.測量釣碼如圖16所示，捻動滾擺的軸使它升高后釋放，可以觀察到滾擺沿著懸線向下運動，此過程中，它的能減小，能增加。滾擺到最低點后又上升，每次上升的高度逐漸減小，這說明滾擺具有的機械能 （填減小”增大”或不變”。（五）、計算題某型號挖掘機在6s內(nèi)將裝滿鏟斗質(zhì)量為0.75t的泥石送到岸邊，挖掘深度 H=2mO（如圖17乙所示）求：（1） 挖掘機每挖一次泥土并水平移送到岸邊，對泥土做功多少？（2） 若發(fā)動機的總功率是20k