【苏科版】九上物理 第十一章 简单机械和功 单元复习课件

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第一节 电阻第十一章 简单机械与功苏科版九年级上册物理单元内容学习目标学习目标重点难点重点难点知识图谱功的定义、公式、单位机械效率的定义、公式简单机械杠杆滑轮（实质是变形的杠杆）做功的多少—W做功的快慢—P做功的效率—η有用功、总功、额外功功省力杠杆 费力杠杆 等臂杠杆 定滑轮动滑轮滑轮组做功的两个必要因素功率的定义、公式、单位功率的物理意义机械效率的物理意义杠杆平衡条件第一节 杠杆第十一章 简单机械和功 知识一 杠杆1. 杠杆的概念：在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆。2. 描述杠杆特征的“五要素”①支点：杠杆绕着转动的点O. ②动力：使杠杆转动的力F1.③阻力：阻碍杠杆转动的力F2.④动力臂：从支点到动力作用线的距离l1.⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2.考点串讲（2）透析杠杆五要素①支点：一定在杠杆上；同一杠杆，使用方法不同，支点位置可能改变。②动力与阻力：作用点都在杠杆上，分别使杠杆向相反方向转动，动力和阻力是相对的。③力臂：支点到_____________的距离，不是支点到作用点的距离；力臂__________在杠杆上（如图中l1和l2）；若力的作用线过支点，则力臂为0。知识一 杠杆考点串讲力的作用线不一定 3. 力臂的画法第一步：先确定支点O和动力F1、阻力F2的方向；如图所示。第二步：确定动力和阻力的作用线。从动力、阻力作用点沿力的方向（或反方向）分别画虚线，即为动力、阻力的作用线，如图所示。第三步：画出动力臂和阻力臂。由支点向力的作用线作垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，并标明动力臂与阻力臂的符号“l1”、“l2”，如图所示。知识一 杠杆考点串讲知识二 杠杆的平衡条件1. 探究杠杆的平衡条件【实验与记录】（1）安装杠杆，调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡。（2）如图所示，在杠杆左边挂一定数量的钩码，用弹簧测力计在杠杆右边某一位置竖直拉住杠杆。设弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力F1是动力，动力臂为L1，钩码对杠杆的拉力F2是阻力，阻力臂为L2。当杠杆在水平位置平衡时，测量F1、L1、F2、L2的大小，并将数据记录在下表中。知识二 杠杆的平衡条件（3）在下列情况下使杠杆在水平位置平衡，将相关数据记录在表中：①保持钩码和弹簧测力计的位置不变，改变钩码的数量；②保持钩码的数量和位置不变，改变弹簧测力计的位置；③保持弹簧测力计的位置和钩码的数量不变，改变钩码的位置。考点串讲知识二 杠杆的平衡条件【交流与小结】分析表中的数据，找出它们之间的关系。你从中有什么发现？对实验中得到的每组数据，可尝试对它们进行加、减、乘、除等运算，以探求规律。【实验结论】杠杆平衡时，_________________________，即 F1l1＝F2l2　考点串讲动力×动力臂=阻力×阻力臂知识二 杠杆的平衡条件2. 杠杆的平衡条件 （1）杠杆的平衡条件 杠杆平衡时，动力×动力臂＝阻力×阻力臂（作用在杠杆上两个力的大小与他们的力臂成反比）。公式表示： F1 L1=F2 L2 杠杆的平衡条件也称为杠杆原理，最早是由古希腊学者阿基米德总结出来的。考点串讲知识二 杠杆的平衡条件（2）应用时注意：①应用公式 F1 L1=F2 L2 计算时，单位要统一，即动力和阻力的单位要用牛（N），动力臂和阻力臂的单位要相同（cm或m）。②杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；乘积相等就平衡；否则沿着乘积大的那端转动。考点串讲知识二 杠杆的平衡条件3. 我国古人对杠杆的研究和应用（1）战国时期的天平和砝码。（2）《墨经》中对秤的原理作了较为科学的描述。《墨经》将被称物品叫作“重”，砝码叫作“权”，支点到“重”的距离叫作“本”，支点到“权”的距离叫作“标”，如图所示。（3）《天工开物》中的碓、桔槔。考点串讲三、杠杆原理的应用F动＜F阻 F动＞F阻F动=F阻l动＞l阻l动＜l阻l动=l阻费距离 省距离不省距离也不费距离杠杆的分类 考点串讲题型一 杠杆与杠杆作图【例题1】有关杠杆的说法正确的是（　　）A．作为杠杆一定要有支点，而且支点一定在杠杆上，杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的B．杠杆的长度一定等于动力臂与阻力臂之和C．使用杠杆可以省力，有的杠杆既可省力，又可省距离D．从杠杆的支点到动力作用点的距离叫做动力臂A典例解析题型一 杠杆与杠杆作图典例解析【解析】A．杠杆一定有支点，而且支点一定在杠杆上；杠杆可以是直棒，也可以是弯曲的，但杠杆一定是硬棒，故A正确；B．力臂是指支点到力的作用线的垂线段，因此动力臂与阻力臂之和不一定等于杠杆的长度，故B错误。C．杠杆分省力杠杆，费力杠杆，等臂杠杆，既省力又省距离的杠杆是没有的，故C错误；D．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，故D错误。故选A。【例题2】图中，用直棒提升重物，画出图示位置所用最小力F1和阻力F2的力臂L2。题型一 杠杆与杠杆作图典例解析【解析】据杠杆的平衡条件，力F1最小，则力臂L1最大，连接OB为最大力臂，过B点作垂直于OB向上的力F1即为最小力；将F2的作用线反向延长，过O点作力F2的作用线的垂直线即为力臂L2。如图所示。  1. 力臂作图（画力臂的方法）（1）找到支点，确定力的作用点和方向；（2）作出力的作用线；（3）从支点向力的作用线作垂线段；（4）标出力臂。2. 画力臂的注意事项（1）力的作用点一定在杠杆上，但力臂不一定在杠杆上。对于直杠杆而言，当力的作用线垂直于杠杆时，力臂与杠杆重合。（2）当表示力的线段比较短时，可将力的作用线延长，延长部分要用虚线表示。（3）力臂通常有三种表示方法。方法技巧题型一 杠杆与杠杆作图题型一 杠杆与杠杆作图3. 最小力作图找最长动力臂的方法：根据杠杆平衡条件画出最小力的实质是寻找最大力臂。（1）如果动力作用点已经给出，则支点到动力作用点的距离就是可作出的最长的动力臂；（2）如果动力作用点没有确定，则选择杠杆上离支点最远的点作为动力作用点，支点到动力作用点的距离即为可作出的最长的动力臂。方法技巧题型二、探究杠杆的平衡条件【例题3】在探究杠杆平衡条件的实验中：（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。由表中数据可得， F1、F2、l1、l2之间的关系式是__________；F1 l1 =F2l2 　典例解析题型二、探究杠杆的平衡条件（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是________N；②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。 3　见解析　典例解析 题型二、探究杠杆的平衡条件典例解析题型三、杠杆的应用【例题4】如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，在A点悬挂物体，在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡，拉力为F。下列说法正确的是（　　）A．F的大小为物重的2倍B．物重增加5N，F的大小也增加5NC．物体悬挂点右移，拉力F会增大D．将F改为沿图中虚线方向，拉力F会减小C　典例解析【解析】A．由图知，OA=AB，根据杠杆的平衡条件可知F×OB=G×OA，由于OB=2×OA，所以拉力F的大小为物重的二分之一，故A错误；B．若物重增加5N，根据杠杆的平衡条件得，（F+ΔF）×OB= （G+5N）×OA 解得ΔF=2.5N； 故B错误；C．当悬挂点右移时，阻力不变，阻力臂变大，动力臂不变，则动力F将变大，故C正确；D．保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F转至虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故D错误。 故选C。题型三、杠杆的应用典例解析（2）图乙，若L1=1.2m，L2=5m，某次扳鱼过程中，支架全部露出水面后的总质量为30kg，则此时牵引力F1 N。题型三、杠杆的应用【例题5】图甲是明代《捕鱼图》中渔民用罾（zēng）捕鱼的情景。《捕鱼图》中的罾是扳罾，它用4根小毛竹作为支架把网撑开；再用一根毛竹作为主干，主干的小头把支架扎牢，再用一条较粗的绳子，一端固定在主干的尖端，一端在收网和放网时作牵引用。图乙是其简化受力分析图。（1）乙中的主干相当于 杠杆，如果想要收网时省力些，主干要选择 （选填“长”或“短”）一些。费力典例解析短1250题型三、杠杆的应用【解析】（1）由图乙知，支点为O，动力臂L1小于阻力臂L2，是费力杠杆。由图乙知，想要收网时省力些，就要增大动力臂L1，减小阻力臂L2，则主干要短一些。（2）支架的总重力G=mg=30kg×10N/kg=300N由杠杆平衡条件可得牵引力 题型三、杠杆的应用【例题6】如图所示，是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起。硬棒质量忽略不计，下列说法中正确的是（　　） A．向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆B．向下拉绳放下空桶时拉力为20NC．向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆D．向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N D典例解析题型三、杠杆的应用典例解析【解析】 A．向下拉绳放下空桶时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误；B．向下拉绳放下空桶时，根据杠杆的平衡条件可知G石·OA=（G桶+F）·OB 即40N×1.2m=（20N+F）×0.6m解之可得：F=60N，故B错误；C．向上提起装满水的桶时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；D．向上拉绳提起装满水的桶时，根据杠杆的平衡条件可知：G石·OA=（G桶+G水-Fˊ）·OB 即40N×1.2m=（20N+100N-Fˊ）×0.6m解得Fˊ=40N，故D正确。故选D。题型三、杠杆的应用【例题7】如图所示，杆秤砣的质量为0.5kg，秤钩悬挂处A与秤纽O间的距离为6cm，挂上重物后，秤砣移至距O点24cm的B处时，秤杆正好水平，求：（1）秤砣受到的重力（g=10N/kg）；（2）被称物体的重力；（3）若秤杆长60cm，则这把秤最大能称量多少kg的物体？典例解析题型三、杠杆的应用典例解析 题型三、杠杆的应用判断杠杆种类的方法1. 通过动力臂和阻力臂的大小关系判断：对于较复杂的杠杆，可先在图上找到动力臂和阻力臂，然后比较力臂的大小关系；2. 从应用目的上进行判断：省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用，以达到省力的目的，而费力杠杆在阻力不大的情况下使用，目的是省距离。方法技巧 二、滑轮第十一章 简单机械和功 知识一 定滑轮和动滑轮 1. 定滑轮（1）定滑轮：工作时，轴固定不动的滑轮称为定滑轮。（2）定滑轮的特点不省力F=G；不省距离s=h ；能改变力的______。（3）定滑轮的实质——等臂杠杆如图所示，定滑轮的轴心O为支点，动力臂l1与阻力臂l2都是滑轮的半径r。它实质上可以看成是能够连续转动的等臂杠杆；所以使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。方向考点串讲知识一 定滑轮和动滑轮 （4）用平衡力的知识研究定滑轮的特点分析：如图，在忽略摩擦的情况下，物体受到重力G和拉力F作用，由于物体匀速上升，所以拉力F跟物体的重力G是一对平衡力，大小相等，即F=G。物体向上运动，用力的方向却是向下，所以，使用定滑轮能改变力的方向。结论：使用定滑轮不省力，可以改变力的方向.考点串讲知识一 定滑轮和动滑轮 2. 动滑轮（1）动滑轮：工作时，轴随物体一起运动的滑轮称为动滑轮。（2）动滑轮的特点：省力F＜G；费距离s绳=2h物，不能改变力的______。方向（3）动滑轮的实质——动力臂是阻力臂2倍的杠杆如图所示，定滑轮O为支点，动力臂l1为滑轮的直径，阻力臂l2为滑轮的半径，在不计摩擦和动滑轮重时，动力是阻力的一半。知识一 定滑轮和动滑轮 （4）用平衡力的知识研究动滑轮的特点G动  考点串讲知识二 滑轮组    nn考点串讲知识二 滑轮组 奇动偶定动定考点串讲知识二 滑轮组  n=5  考点串讲知识二 滑轮组F＝Gs＝h不省力不省距离能改变力的方向 s＝2h省力、费距离，不能改变力的方向 s=nh（n为动滑轮上绳子段数）省力、费距离，能否改变力的方向和绕线方式有关  定滑轮、动滑轮、滑轮组的比较(不计绳重、摩擦)题型一、定滑轮与动滑轮【例题1】如图，甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上，不计滑轮重力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．甲、乙两人用力一样大 B．甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离C．乙用力比甲小 D．甲乙使绳索移动的距离相等C典例解析【解析】AC．甲是定滑轮，乙是动滑轮，不计滑轮重和摩擦，则甲的拉力等于物重，乙的拉力等于物重的1/2，所以乙用力比甲小，故A错误，C正确；BD．将同一物体拉到楼顶，即物体上升高度相同，甲使绳索移动距离等于物体上升的高度，乙使绳索移动距离等于物体上升高度的两倍，所以甲使绳索移动的距离小于乙使绳索移动的距离，故BD错误。故选C。题型一、定滑轮与动滑轮【例题2】如图所示，拉力F1和F2分别经过滑轮A和B使重为10牛的同一物体沿水平方向做匀速直线运动，若物体与水平面间的滑动摩擦力大小为5牛，则F1的大小为 牛。F2的大小为 牛，如果F2的作用点的运动速度为2米/秒，则物体的运动速度为 米/秒。（不计绳重、滑轮与绳之间的摩擦） 15 2.5 典例解析【解析】不计绳重、滑轮与绳之间的摩擦，由图可知，A为定滑轮，所以拉力F1=f=5NB为动滑轮，所以拉力 F2=f/2=5N/2=2.5N物体的运动速度为 题型一、定滑轮与动滑轮 典例解析题型二、滑轮组及其绕绳方式【例题3】如图所示，人站地面使用该滑轮组向下拉绳提升水桶，请画出绳子的绕法。典例解析【解析】对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意要用向下的力提升重物可知，是用两股绕线的这种方法，可从人的手开始，先绕过定滑轮，然后再依次绕过动滑轮和定滑轮的框架钩，此时有两段绳子承担物重，如图所示。题型二、滑轮组及其绕绳方式【例题4】一辆小汽车陷入泥中，请你画出图中滑轮组最省力的绕法。典例解析【解析】只有一个动滑轮，要求最省力，动滑轮绕3段绳，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示.题型二、滑轮组及其绕绳方式1. 滑轮组中末段绳子的作用滑轮组中绳子段数n为动滑轮上承担物重的绳子段数，最后那段从下面动滑轮拉上去的绳子承担物重，如图乙所示；而从上面定滑轮拉下来的那段绳子只起到改变力的方向的作用，不承担物重，如图甲所示。方法技巧题型二、滑轮组及其绕绳方式 2. 滑轮组的组装 （1）确定绕绳的有效段数：根据F=G/n可得绳子的有效段数为n=G/F，也可以根据s=nh得n=s/h，计算后本着“只入不舍”的原则取整数值n，即绳子的有效段数。（2）绕绳方式的判断—“奇动偶定”：如图甲所示，承重绳的股数n是偶数时，绳的起始端拴在定滑轮的挂钩上。如图乙所示，承重绳的股数n是奇数时，绳的起始端拴在动滑轮的挂钩上。方法技巧题型三、有关滑轮（组）的计算【例题5】如图所示，通过滑轮组用200N的拉力F把重为480N的物体以0.1m/s匀速提升10s，不计绳重和摩擦。求：（1）动滑轮重；（2）绳子自由端移动的距离；（3）若用此滑轮组将重为780N的物体竖直向上匀速提升，作用在绳子自由端的拉力F应为多大？典例解析 题型三、有关滑轮（组）的计算典例解析题型三、有关滑轮（组）的计算【例题6】将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60N，B重10N ，则A所受地面的摩擦力为_____N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为_____N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）20 40典例解析题型三、有关滑轮（组）的计算【解析】如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知B重10N，物体B恰好匀速下降，则A匀速向右运动，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力，即f=F拉=2GB=2×10N=20N 若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用：水平向左的拉力F，水平向右的拉力2GB， 水平向右的摩擦力20N，所以水平刚好使A匀速向左运动，则拉力F=f+F拉=f+2GB=20N+2×10N=40N题型三、有关滑轮（组）的计算【例题7】如图所示，G=80N，在力F的作用下，滑轮以0.4m/s的速度匀速上升，不计摩擦及滑轮重，则物体的速度和力F的大小分别是（　　）A．0.8m/s，160NB．8m/s，40NC．0.4m/s，160ND．2m/s，40NA典例解析【解析】根据图可知：该动滑轮的拉力作用在滑轮轴上时，不计摩擦及滑轮重，根据动滑轮的特点可知 F=2G=2×80N=160N相同时间内物体上升距离是拉力F和滑轮移动的距离的二倍，滑轮以0.4m/s的速度匀速上升，故物体上升速度为 v=2×0.4m/s=0.8m/s故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。题型三、有关滑轮（组）的计算1. 分析计算理想状态下滑轮组的问题理想状态下，是指不考虑绳重、动滑轮重及摩擦，所以可以直接使用公式F=G/n，s=nh，v绳=nv物进行相关分析计算。2. 分析计算非理想状态下滑轮组的问题在非理想状态下，需要考虑动滑轮自重，计算拉力的大小时要使用 ，但s=nh，v绳=nv物仍可以继续使用。方法技巧 三、功第十一章 简单机械和功 知识一 功1. 功 （1）概念：如果一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对这个物体做了功。（2） 定义：物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功，简称功。（3） 定义式：W=（4） 单位：在国际单位制中：力F的单位是牛（N），距离s的单位是米（m） ，则功W的单位是牛米；它有一个专门的名称叫做_________，简称焦，符号是 J。 1J=1N•m考点串讲焦耳Fs知识一 功2. 做功的两个必要条件 （1）做功的两个必要条件：对物体有_____的作用；物体在力的方向上通过一定的________。（2） 没有做功的三种情况①物体由于惯性而运动一段距离，如抛出的物体继续向前运动的过程中，人对物体不做功。②物体在力的作用下没有运动。如同学提箱子而没有提起，人对箱子不做功。③物体运动的方向与力的方向垂直。如物体在水平面上运动的过程中，物体的重力不做功；又如物体放在斜面上向下滑动的过程中，斜面对物体的支持力不做功。考点串讲力距离题型一、做功的两个必要条件典例解析【例题1】运动赛场上中国运动员为国争光，在下图所示体育运动中，有关力对物体做功的说法中正确的是（　　）A．甲图中，运动员下落的过程中，重力做了功B．乙图中，离手后的冰壶向前滑行，此过程中运动员的推力对冰壶做了功C．丙图中，跳水运动员在下落的过程中，没有力对运动员做功D．丁图中，运动员举着杠铃保持静止的过程中，举力对杠铃做了功A题型一、做功的两个必要条件典例解析【解析】A．甲图中，运动员下落的过程中，运动员受到重力作用，并且在重力方向上通过了距离，所以重力对运动员做了功，故A正确；B．离手后的冰壶向前滑行，此过程中运动员对冰壶没有推力，推力没有对冰壶做了功，故B错误；C．丙图中，跳水运动员在下落的过程中，运动员受到重力作用，并且在重力方向上通过了距离，所以重力对运动员做了功，故C错误；D．丁图中，运动员举着杠铃保持静止的过程中，杠铃没有在举力的方向上通过距离，所以举力没有对杠铃做了功，故D错误。故选A。题型一、做功的两个必要条件方法技巧1. 判断力是否做功的两个必要因素（作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离）是否同时存在；2. 看是否符合三种不做功的情况，即有距离无力、有力无距离、有力有距离但力的方向与物体移动的方向垂直。判断力对物体是否做功题型二、功的计算典例解析【例题2】现有甲、乙、丙三个质量不同的物体（m甲