簡單機(jī)械功和能復(fù)習(xí)(已修改)
2025-05-14 13:20 本頁面
【正文】 簡單機(jī)械 功和能【教學(xué)內(nèi)容與目的要求】理解力臂的概念 理解杠桿的平衡條件理解定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組的作用 常識性了解輪軸的作用理解做功的兩個(gè)必要因素 理解機(jī)械功的計(jì)算公式：W=FS理解功率的概念 知道功的原理知道有用功和總功，知道機(jī)械效率理解動(dòng)能、勢能的初步概念，知道彈性勢能，知道動(dòng)能、勢能可以相互轉(zhuǎn)化【重點(diǎn)與難點(diǎn)】理解力臂的概念，正確地在圖上畫出力臂，或根據(jù)題目所給條件判斷那一個(gè)是力臂。杠桿的平衡條件及應(yīng)用定滑輪、動(dòng)滑輪及滑輪組的作用功、功率的概念功的原理機(jī)械效率—知道有用功、額外功、總功和機(jī)械效率動(dòng)能、勢能的概念及機(jī)械能的概念動(dòng)能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的?！痉椒ㄖ笇?dǎo)與教材延伸】什么是杠桿 物理學(xué)上定義的杠桿是一根在力作用下能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒。所謂硬棒，就是要求在使用時(shí)棒不會變形，至于棒的形狀則并非一定要求是直的，比如滑輪、輪軸等都可看作是杠桿。在生產(chǎn)勞動(dòng)和日常生活中，常接觸到杠桿，如買菜使用的桿秤，實(shí)驗(yàn)室使用的天平。常用的剪刀、鑷子、羊角錘等實(shí)際都是杠桿的變形。正確理解力臂的概念 力臂是指從支點(diǎn)到力的作用線的距離，力對支點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)效果不僅與力的大小有關(guān)，還與支點(diǎn)到作用線的垂直距離有關(guān)。支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫動(dòng)力臂，支點(diǎn)到阻力作用線的距離叫做阻力臂。力的大小相同時(shí)，力臂是影響杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量。如圖甲所示，若分別在杠桿的A點(diǎn)和B點(diǎn)作用豎直向上的力F1和F2，使杠桿緩緩繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然用力F2較小，因?yàn)镕2的力臂較大。如圖乙中，若先后在杠桿同一點(diǎn)A作用垂直于杠桿的力F1和斜向下的力F2，使杠桿緩緩繞O轉(zhuǎn)動(dòng)，我們發(fā)現(xiàn)用力F1較小，原因同樣在于F1的力臂較大。 應(yīng)用中必須留心力臂的畫法。千萬不要把轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力作用點(diǎn)的連線誤認(rèn)為是力臂。圖乙中我們還可以看到，若作用點(diǎn)不變，力的方向發(fā)生改變，那么力臂也會隨著改變，F(xiàn)1的力臂是l1，F(xiàn)2的力臂是l2，而且力臂不一定在杠桿上（如l2）。杠桿平衡表示什么意思：平衡條件是什么。當(dāng)有兩個(gè)力或幾個(gè)力作用在杠桿上，能使杠桿分別按兩個(gè)不同方向（比如順時(shí)針或逆時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng)，若杠桿保持靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則我們說杠桿平衡了。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可確定杠桿平衡的條件是：即動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積。應(yīng)該注意所謂動(dòng)力與阻力并無嚴(yán)格區(qū)別，比如天平測量物體質(zhì)量時(shí)，被測物對底盤的壓力與砝碼對底盤的壓力根本無需分清哪個(gè)是動(dòng)力，哪個(gè)是阻力，它們在這里的區(qū)別僅在于使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同而已。滑輪的實(shí)質(zhì)是什么滑輪實(shí)質(zhì)是變形的，可連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。定滑輪的支點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)軸，動(dòng)力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，由杠桿的平衡條件可知，定滑輪是等臂杠桿，故使用定滑輪不能省力；動(dòng)滑輪的支點(diǎn)是那段上端固定的繩子與動(dòng)滑輪相切的點(diǎn)，動(dòng)力臂是滑輪的直徑，阻力臂是滑輪的半徑，由杠桿的平衡條件可知，動(dòng)滑輪的動(dòng)力臂是阻力臂的2倍，動(dòng)力就是阻力的，所以動(dòng)滑輪能省一半力。怎樣判斷滑輪組的用力情況？使用滑輪組提重物時(shí)，若忽略滑輪和軸之間的摩擦以及繩重，則重物和動(dòng)滑輪由幾段繩子承擔(dān)，提起重物的力就等于總重量的幾分之一，即F=。因此判斷用力情況的關(guān)鍵是弄清幾段繩子承擔(dān)動(dòng)滑輪和重物的總重。用“隔離法”，把重物和動(dòng)滑輪從滑輪組中“隔離”出來，就很容易弄清直接與動(dòng)滑輪連接的繩子的根數(shù)n，在圖甲中我們用虛線把重物和動(dòng)滑輪從滑輪組隔離，以重物和動(dòng)滑輪為研究對象，有四根繩子承擔(dān)動(dòng)滑輪及重物，所以用力F=。同理，分析乙圖可知，提起重物及動(dòng)滑輪的力F=。從上面還可以看出，同一個(gè)滑輪組，繩子的繞法不同，省力的情況也不同，繩端固定在動(dòng)滑輪上比固定在定滑輪上更省力。正確理解“功”的意義 物理學(xué)上引入功的概念，并定為：一個(gè)物質(zhì)受到力的作用，并在力的方向上通過一 段距離，稱這個(gè)力對物體作了功。 功和日常生活中常常講的“工作”很相似，但兩者并不相同?！肮ぷ鳌钡暮x比較廣泛，它是指用體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)來完成的任何一種活動(dòng)，物理學(xué)中功的含義要狹窄得多，但是比較嚴(yán)格。 功是由兩個(gè)因素決定的，一個(gè)是作用力，一個(gè)是作用力方向上物體通過的路程，兩者缺一不可。下列三種情況對物體都沒有做功：⑴物體移動(dòng)了一段距離，但沒有受到力的作用。例如物體在光滑水平面做勻速運(yùn)動(dòng)，在水平方向沒有受到阻力，也沒有受到動(dòng)力，物體由于慣性而運(yùn)動(dòng)，因而沒有力對物體做功。⑵物體受到力的作用,但沒有沿力的方向通過距離,例如,用力推車,車沒有推動(dòng)。推車的力沒有對物體做功。又如，一個(gè)人舉著重物不動(dòng)，他對重物的舉力沒有對重物做功。⑶物體受到了力的作用,手用豎直向上的拉力提水桶,沿水平方向移動(dòng)距離,水桶沒有在豎直方向上移動(dòng)距離,這個(gè)拉力也沒有對水桶做功。正確理解功率的概念 功率是表示物體做功快慢的物理量。功率和功是兩個(gè)不同的概念，做功多，不一定做功快；反之，做功快不一定做功多。
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