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第10章 机械与人 复习课
素养目标
1.认识杠杆,会利用杠杆平衡条件解决实际问题。
2.滑轮、滑轮组的认识及应用。
3.会进行功、功率及机械效率的计算。
4.知道机械能能够相互转化。
◎重点:杠杆平衡条件的应用;机械效率的计算。
思维导图
【单元达标】
达标点一 认识机械能及其转化
例1把一个铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁拉到自己的鼻子附近,稳定后松手,铁锁向前摆去,如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.铁锁摆回时一定会打到鼻子
B.铁锁的摆动不会停下来
C.铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能
D.铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受到重力作用
思路导引(1)动能大小的影响因素:质量和速度。质量越大,速度越大,动能越大;重力势能大小的影响因素:质量和高度。质量越大,高度越高,重力势能越大;(2)物体上升过程中动能转化为重力势能;物体下落时重力势能转化为动能;考虑空气阻力时,机械能会逐渐变小。
达标检测
1如图所示,小球从斜面上由静止滚下,最后停在粗糙水平面上的B点处。小球滚下过程中
能转化为动能。从A点到B点的运动过程中,小球的速度 (选填“变大”、“变小”或“不变”),原因是小球受到粗糙水平面对它的 力的作用。
【参考答案】
达标点一
例1　C
【解析】铁锁在摆动过程中,不断与空气摩擦,一部分机械能转化为内能,机械能减小,所以铁锁摆回时不会打到鼻子,故A错误;铁锁在摆动过程中,不断与空气摩擦,机械能不断转化为内能,机械能不断减小,当机械能全部转化为内能时铁锁就会停下来,故B错误;铁锁由高处摆到低处的过程中质量不变,高度降低,速度变大,则重力势能减少,动能增大,故将重力势能转化为动能,故C正确;铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受空气阻力的作用,机械能不断减小,高度不断减小,故D错误。
达标检测
1.重力势　变小　摩擦
【解析】小球从斜面上由静止滚下,小球的质量不变,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,重力势能转化为动能;在粗糙水平面滚动的过程中,小球由于受到摩擦力的作用,速度越来越小。
达标点二 杠杆的平衡条件及其应用
例2甲、乙两位同学一起做探究杠杆的平衡条件的实验,以杠杆中点为支点,如图甲、乙。
　　(1)支点位于杠杆中央的原因为 。
(2)如图乙,乙同学设计两种实验方案:第一种弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为F1;第二种弹簧测力计倾斜拉,其读数为F2。第 (选填“一”或“二”)种实验方案更方便,在同等条件下,两次弹簧测力计的读数F1 (选填“<”、“=”或“>”)F2。
思路导引(1)支点位于杠杆中央可以消除杠杆自重对实验的影响;(2)杠杆的平衡条件是:F1L1=F2L2;探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,此时力的方向与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来。
达标检测
2如图所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动,长度AC=CD=DB,左端重物G=12 N,拉力F的方向竖直向下。当以C点为支点,使杠杆AB保持水平位置平衡,拉力F的大小F1= N;当以D点为支点,使杠杆AB保持水平位置平衡,拉力F的大小F2= N;当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕 (选填“C”或“D”)点翻转。(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)
【参考答案】
达标点二
例2　(1)杠杆的重心在杠杆的中央,可以消除杠杆自重对实验的影响
(2)一　<
【解析】(1)支点位于杠杆中央的原因为杠杆的重心在杠杆的中央,可以消除杠杆自重对实验的影响;(2)力臂等于支点到力的作用线的距离,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来,因此第一种实验方案更方便,此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直,能从杠杆上直接读出力臂的长度;因为第一种方案的动力臂要大于第二种方案的动力臂,根据杠杆的平衡条件,在阻力和阻力臂都相同的情况下,动力臂越大的越省力,所以,F1达标检测
2.6　24　D
【解析】当以C点为支点时拉力最小,以D点为支点时拉力最大,则根据杠杆平衡条件可得:
F1×BC=G×AC,F2×BD=G×AD,
因为AC=CD=DB,
所以BC∶AC=2∶1,BD∶AD=1∶2,
可得:F1×2=12 N×1,F2×1=12 N×2,
解得,F1=6 N,F2=24 N;
当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕D点翻转。
达标点三 会计算功、功率及机械效率
例3用图甲所示的滑轮组运送货物至10 m高处,每次运送的量不定,图乙记录了滑轮组的机械效率随货物重力的增加而变化的图像(不考虑绳重和摩擦),求:
(1)动滑轮重力;
(2)在40 s内将重400 N的货物提升至10 m高处,自由端拉力的功率。
思路导引(1)由图乙可知,当货物重力为100 N 时,滑轮组的机械效率为50%,不考虑绳重和摩擦,克服货物重力做的功为有用功,克服货物重力和动滑轮重力所做的功为总功,则滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%,据此求出动滑轮的重力;(2)不考虑绳重和摩擦,在40 s内将重400 N的货物提升至10 m高处,根据W=(G+G动)h求出自由端拉力做的总功,利用P求出自由端拉力的功率。
达标检测
3如图所示,斜面长L=5 m,高h=2 m,某工人师傅用绳子沿此斜面将重为800 N的物体由斜面底端匀速拉到顶端,绳重不计,物体克服摩擦力做了400 J的功。试问:
(1)工人做的有用功是多少
(2)物体受到斜面的摩擦力f是多大
(3)斜面的机械效率是多少
(4)工人所用拉力F是多大
单元实践作业
了解我国古代在机械方面的运用
　　查阅资料,了解我国古代水磨、水碓等机械,写一篇弘扬中华优秀传统文化的调查报告
【参考答案】
达标点三
例3　解:(1)由图乙可知,当货物重力G=100 N时,不考虑绳重和摩擦,拉力做的有用功W有=Gh,拉力做的总功W总=(G+G动)h,
则滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=×100%=×100%=50%,
解得:G动=100 N;
(2)不考虑绳重和摩擦,在40 s内将重400 N的货物提升至10 m高处,自由端拉力做的总功:
W总'=(G'+G动)h'=(400 N+100 N)×10 m=5000 J
自由端拉力的功率:
P===125 W。
达标检测
3.解:(1)工人做的有用功:
W有用=Gh=800 N×2 m=1600 J
(2)已知W额=400 J,由W额=fL可得,
摩擦力f===80 N;
(3)W总=W额+W有用=400 J+1600 J=2000 J,
机械效率η=×100%=×100%=80%;
(4)由W总=FL可得,
工人所用拉力F===400 N。

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