第九章 机械和功 整理和复习 课件(共28张PPT)2024-2025学年北师大八年级物理下册

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第九章 机械和功 整理和复习 课件(共28张PPT)2024-2025学年北师大八年级物理下册

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(共28张PPT)
第九章 机械和功
整理与复习
北师·八年级物理下册
概念整合
机械和功
杠杆
滑轮

功率
使用任何机械都不能省功
机械效率
要素
平衡条件
分类
定滑轮
动滑轮
滑轮组
做功的快慢
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
W=Fs
知识回顾
一、杠杆
1. 定义:我们把这种利用直杆或曲杆,在力的作用下绕杆上一固定点转动的简单机械叫作杠杆。
2. 杠杆的五要素
支点
O
动力 F1
阻力
F2
动力臂L1
阻力臂
L2
支点:杠杆绕着转动的固定点
动力:使杠杆转动的力
阻力:阻碍杠杆转动的力
动力臂:支点到动力作用线的距离
阻力臂:支点到阻力作用线的距离
3.杠杆的平衡条件:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1L1=F2L2
杠杆的分类 特点概念 实例
省力杠杆 省力费距离 L动大于L阻 开瓶器、指甲剪、羊角锤等
费力杠杆 费力省距离 L动小于L阻 镊子、筷子等
等臂杠杆 不费力也不省距离 L动等于L阻 天平等
4. 轮轴:
(1)定义:由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成,大的称为轮,小的称为轴。
(2)原理:轮轴本质上是一个可以连续转动的杠杆。动力作用在轮上时,轮轴是一个省力杠杆,省力但费距离。
FR = Gr
(3)主要功能:
①省力;②改变物体的运动速度
例1 如图所示,正常使用时属于费力杠杆的是( )。
C
练习
例2 小强在探究“杠杆的平衡条件”时:
(1)为了便于测量力臂,他先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在______位置平衡;
(2)下表是小强的实验记录,在这两组数据中,他发现实验序号为____的一组数据是错误的。经检查,结果是测量阻力臂时读错了,阻力臂的实际值应为____m;通过探究,小强得到杠杆的平衡条件是___________。
实验序号 动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m
1 2 0.3 1 0.4
2 1 0.4 2 0.2
水平
1
0.6
F1L1=F2L2
例3 如图所示,不计重力的杠杆 OB 可绕 O 点转动,重为 6 N 的物体 P 悬挂在杠杆的中点 A 处,拉力 F1 与杠杆成 30° 角,杠杆在水平位置保持平衡。此状态下拉力 F1 = _____N。试作出 F1 的力臂 L1。
L1
6
拓展延伸:力臂的三种表示方法
O
F
L
O
F
O
F
L
L
二、滑轮
1. 定滑轮
(1)定义:轴固定不动的滑轮。
(2)实质:等臂杠杆。
(3)特点:可以改变力的方向,但不省力也不费距离。
(4)F与G物的关系:F=G物(忽略绳重和摩擦)
(5)s与h距离关系:s=h
2.动滑轮
(1)定义:滑轮跟物体一起运动的滑轮。
(2)实质:动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。
(3)特点:可以省力,但不改变力的方向也费距离。
2.动滑轮
(4)F与G物的关系:
(5)s与h距离关系:s=2h
①忽略绳重和摩擦:
②忽略绳重、动滑轮重和摩擦:
3.滑轮组
(1)定义:由定滑轮和动滑轮组合在一起。
(2)特点:既可以改变力的大小,也可以改变力的方向。
(3)F与G物的关系:
①忽略绳重和摩擦:
②忽略绳重、动滑轮重和摩擦:
(4)s与h距离关系:s=nh
3.滑轮组
(5)承担总重的绳子段数n的判断:
①盖住定滑轮或在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线,将动滑轮和定滑轮分开,则滑轮组中承重绳子的股数,就是跟动滑轮直接接触的绳子段数。
②绳子的绕法(奇动偶定法)。
1 2 3
n = 3
练习
例4 如图所示,图中是一个______滑轮,如果物体在水平面上做匀速直线运动,拉力 F 为 10 N,物体受到的摩擦力大小为______,若 F 拉滑轮运动的速度是 1 m/s,则物体 A 移动的速度是_______。

5N
绳子一端移动速度等于物体移动速度的2倍
2m/s
例5 如图所示,滑轮下挂重 500 N 的物体 G,滑轮重 40 N,绳和杠杆都是轻质的。要在图示位置使杠杆平衡,在杠杆的 A 点所加的竖直向上的力 F 应是(杠杆上标度的间距相等)( )。
A. 270 N B. 360 N
C. 540 N D. 720 N
G总·4l=F·3l
B
三、功和功率
物体在力的方向上移动的距离s

W=Fs
作用在物体上的力F
力的作用
显出成效
单位:
1 J=1 N·m
典型不做功的三种情况
做功的快慢
功率
单位:
1 W=1 J/s
P=Fv
例6 在如图的四种情境中,人对物体做功的是( )
A.提着水桶在水平地面上匀速前进
B.扛着米袋慢慢爬上楼梯
C.用力推汽车,汽车没动
D.举着杠铃原地不动
未在力的方向上移动距离
×
人扛着米袋爬上楼梯,米袋在力的作用下,斜向上运动,人克服米袋的重力做了功

×
×
B
练习
例7 一列质量为 1×103 t 的火车,以 180 km/h 的速度在平直轨道上匀速行驶,整列火车受到的阻力是 9×103 N。
(1)火车的牵引力多大?
(2)火车行驶 1 min 时间内,重力做了多少功?机车牵引力做了多少功?牵引力的功率多大?
解:(1)由火车在平直轨道上匀速行驶得
F牵 = f = 9×103N
(2)火车在重力方向上没有移动距离,故 WG = 0 。
因为 180 km/h = 50 m/s,1 min = 60 s,所以火车在 1 min 时间内行驶的距离
s = vt = 50 m/s×60 s = 3×103 m,
机车牵引力做的功:
W牵 = F牵 s = 9×103 N×3×103 m = 2.7×107 J,
牵引力的功率
四、机械效率
在用动滑轮提升重物时,动滑轮对物体所做的功是有用的,是必须做的,这部分功叫作________
___________。
(W有用)
有用功
提升重物时,不可避免地要对动滑轮本身做功和克服摩擦力做功,这部分功叫作________________。
额外功(W额外)
有用功与额外功的总和叫作________________。
总功(W总)
W总=W有用+ W额外
1. 定义:物理学中,将有用功跟总功的比值叫作机械效率,用符号η表示。
2. 计算公式:
3. 特点:
使用任何机械都不可避免地要做额外功,有用功总是小于总功,所以机械效率总是小于1,机械效率通常用百分数表示。
4. 提高机械效率的方法:
减轻机械自重;
减小机械间的摩擦(加润滑油);
允许情况下增加物重。
5. 影响滑轮组机械效率的因素:
1.滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦
(减小摩擦可以减少额外功,提高机械效率)
2.所提升的物重
(物重增加,机械效率也提高)
3.动滑轮的自重
(减少动滑轮的重力,机械效率也提高)
例8 在物理拓展课上,李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景,设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料。若他用 250 N 的拉力在 20 s 内将 450 N 的材料提升了 10 m,不计绳重和摩擦,g 取 10 N/kg。求:
(1)拉力的功率是多少?
(2)提升 450 N 材料时,此滑轮组的机械
效率是多少?
(3)若绳子能承受的最大拉力为 400 N 时,
此滑轮组的机械效率最大可提高到多少?
练习
解:(1)承担物重的绳子段数 n = 3,则绳子自由端移动的距离 s = nh = 3×10 m = 30 m,拉力做的功 W总= Fs = 250 N×30 m =7 500 J,则拉力做功的功率为
(2)有用功 W有用= Gh = 450 N×10 m =4 500 J,机械效率
(3)由 可得,动滑轮的重力
G动 = nF - G = 3×250 N – 450 N = 300 N。
绳子能承受的最大拉力为 400 N,则最大物重 G' = nF' – G动 = 3×400 N – 300 N = 900 N, 此时滑轮组的机械效率最大,最大机械效率
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