1、1第八章 功和机械能一、功：1、力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。2、不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。巩固： 某同学踢足球，球离脚后飞出 10m 远，足球飞出 10m 的过程中 人不做功。 （原因是足球靠惯性飞出） 。3、力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 公式：W=FS4、功的单位：焦耳，1J= 1Nm 。 把一个鸡蛋举高 1m ，做的功大约是 0.5 J 。5、应用功的公式注意：分清哪个力对物体做功，计算时 F 就是这个力；公式中 S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。功的单位“焦” （
2、牛米 = 焦） ，不要和力和力臂的乘积（牛米，不能写成“焦” ）单位搞混。二、功率：1、定义：单位时间里完成的功2、物理意义：表示做功快慢的物理量。3、公式： = Fv4、单位：主单位 W 常用单位 kW mW 马力 换算：1kW=10 3W 1mW=106 W 1 马力=735W某小轿车功率 66kW，它表示：小轿车s 内做功 66000J 5、机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。三、动能和势能1、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能理解：能量表示物体做功本领大
3、小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。2、知识结构：3、探究决定动能大小的因素：猜想：动能大小与物体质量和速度有关；实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量； ？如何判断动能大小：看小钢球能推动木块做功的多少？如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；？如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；得出
4、结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。4、机械能：动能和势能统称为机械能。理解：有动能的物体具有机械能；有势能的物体具有机械能；同时具有动能和势能的物体具有机械能。四、机械能及其转化1、知识结构：2、动能和重力势能间的转化规律：质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；P Wt=机械能势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素： 物体质量越大、举得越高，势能就越大弹性势能定义：发生形变的物体具有的能量。决定其大小的因素： 物体弹性形变越大、弹性势能就越大动能 定义：物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素：
5、物体速度越大、质量越大，动能就越大动能转化转化势能弹性势能重力势能2质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；3、动能与弹性势能间的转化规律：如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。4、动能与势能转化问题的分析：首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素 看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大 如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失） ，则动能势能
6、转化过程中机械能不变。题中如有“在光滑斜面上滑动”则“ 光滑 ”表示没有能量损失 机械能守恒 ；“ 斜面上匀速下滑 ”表示有能量损失 机械能不守恒 。水能和风能的利用1、 知识结构：2、水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。练习：水电站修筑拦河大坝的目的是什么？大坝为什么要设计成上窄下宽？第九章 简单机械一、杠杆及其平衡条件1、 定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。说明：杠杆可直可曲，形状任意。有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。2、 五要素组成杠杆示意图。支点：杠杆绕
7、着转动的点。用字母 O 表示。动力：使杠杆转动的力。用字母 F1 表示。阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母 F2 表示。说明 动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母 l1 表示。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母 l2 表示。画力臂方法： 找支点 O； 画力的作用线（虚线） ； 画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线） ； 标力臂（大括号） 。3、 研究杠杆的平衡条件： 杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠
8、杆上量出力臂。 结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力动力臂阻力阻力臂。写成公式F1l1=F2l2 也可写成：F 1 / F2=l2 / l1解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。 ）解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。4、应用：名称 结 构特 征 特 点 应用举例省
9、力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀OF1l1 l2F2机械能的天然资源风能水能拦河筑坝海水潮汐直接做功发电3费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力 天平，定滑轮说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。二、滑轮1、 定滑轮：定义：中间的轴固定不动的滑轮。 实质 ： 等臂杠杆特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦 ）F=G绳子自由端移动距离 SF(或速度
10、 vF) = 重物移动的距离 SG(或速度 vG)2、 动滑轮：定义：和重物一起移动的滑轮。 （可上下移动，也可左右移动） 实质 ： 动力臂为阻力臂 2 倍的省力杠杆。特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F= 1 2G 只忽略轮轴间的摩擦则拉力 F= 1 2(G 物 +G 动 )绳子自由端移动距离 S 绳 (或 v 绳 )=2 倍的重物移动的距离 S 物(或 v 物 )3、 滑轮组定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力 F= 1 n G 。只忽略轮
11、轴间的摩擦，则拉力F= 1 n (G 物 +G 动 ) 绳子自由端移动距离 SF(或 vF)=n 倍的重物移动的距离 SG(或 vG) 组装滑轮组方法：首先根据公式 n=(G 物 +G 动 ) / F 求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。三、功的原理：1、内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。2、说明：（请注意理想情况功的原理可以如何表述？）功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。使用机械虽然不能省功，但人类仍然使
12、用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）= 直接用手对重物所做的功（Gh ）3、应用：斜面理想斜面：斜面光滑理想斜面遵从功的原理；理想斜面公式：FL=Gh 其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为 f ，则：FL=fL+Gh；这样 F 做功就大于直接对物体做功 Gh 。四、机械效率：、有用功：定义：对人们有用的功。公式：W 有用 Gh （提升重物）=W 总 W 额 =W 总斜面：W 有用 = Ghl1
13、l2F2 F1F1l1F2l242、额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功公式：W 额 = W 总 W 有用 =G 动 h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W 额 =f L3、总功： 定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W 总 =W 有用 W 额 =FS= W 有用 斜面：W 总 = fL+Gh=FL4、机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。 公式： 斜 面： 定滑轮：动滑轮：滑轮组 有用功总小于总功，所以机械效率总小于 1 。用 百分数 表示。某滑轮机械效率为 60%表示有用功占总功的 60% 。提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。5、机械效率的测量：原理：应测物理量：钩码重力 G、钩码提升的高度 h、拉力 F、绳的自由端移动的距离 S器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：A. 动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。B. 提升重物越重，做的有用功相对就多。C. 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。 W 有 用W 总 = GhFL= GhFS= GhFh= GF= GhFS= GhF2h= G2F= GhFS= GhFnh= GnF= W 有 用W 总 = GhFS=
