高中物理 第三章 第5節(jié) 機(jī)械課件 新人教版選修22.pptVIP

機(jī)械 第一部分 四種機(jī)械 一 杠桿 1 杠桿定義 一根在力的作用下可繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒 叫做杠桿 支點(diǎn) 杠桿繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)o 動(dòng)力 使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力f1 阻力 阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力f2 動(dòng)力臂 從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離l1 阻力臂 從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離l2 力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離 力的作用線 過力的作用點(diǎn)沿力的方向所畫的直線 2 五要素 什么叫力臂 從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離 怎樣找力臂 方法 1 點(diǎn) 應(yīng)先找出支點(diǎn)的位置 2 線 再沿動(dòng)力和阻力的作用方向畫出力的作用線 3 垂直 然后從支點(diǎn)作這些力的作用線的垂線 4 標(biāo)號(hào) 這個(gè)垂線就是力臂 下圖是一種常見活塞式抽水機(jī)的示意圖 在圖中畫出手柄所受動(dòng)力f1的力臂和阻力 3 動(dòng)力臂 阻力臂 費(fèi)力杠桿 費(fèi)力 省距離 1 動(dòng)力臂 阻力臂 省力杠桿 省力 費(fèi)距離 2 動(dòng)力臂 阻力臂 等臂杠桿 3 杠桿分類 例1 圖4是一種垃圾夾的結(jié)構(gòu)示意圖 拉繩的一端固定在手把上 另一端穿過空心管桿后與兩夾爪的一端相連接 當(dāng)用力捏手把時(shí) 夾爪在拉繩的作用下可夾持物體 同時(shí)彈簧被壓縮 當(dāng)松開手把時(shí) 夾爪在彈簧的作用下恢復(fù)原狀 在使用過程中 手把和夾爪分別是 a 省力杠桿費(fèi)力杠桿b 費(fèi)力杠桿省力杠桿c 省力杠桿省力杠桿d 費(fèi)力杠桿費(fèi)力杠桿 a 例2 汶川地震中 滾滾的山石擋住了道路 增援人員要用撬棒撬開山石 分別沿如圖所示的四個(gè)方向用力 其中最省力的是 a 沿f1方向b 沿f2方向c 沿f3方向d 沿f4方向 c 例3 如圖所示杠桿 在a端施一個(gè)始終與杠桿垂直的力f 當(dāng)杠桿由如圖實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)到虛線位置時(shí) f大小的變化情況是 a 大小不變b 由小變大c 先變大后變小d 先變小后變大 a c 例4 如圖6所示 長(zhǎng)1 6m 粗細(xì)均勻的金屬桿可以繞o點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng) 一拉力 位移傳感器豎直作用在桿上 并能使桿始終保持水平平衡 該傳感器顯示其拉力f與作用點(diǎn)到o點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖7所示 據(jù)圖可知金屬桿重a 5nb 10nc 20nd 40n 4 探究杠桿的平衡條件 1 杠桿的平衡是指杠桿靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)或杠桿勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 答 使杠桿自身的重力作用線通過支點(diǎn)上 這樣就抵消了杠桿自身的重力對(duì)杠桿平衡的影響 2 為什么要調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母使杠桿在水平位置平衡 3 為什么在杠桿兩邊掛上不同數(shù)量的鉤碼 調(diào)節(jié)鉤碼位置 使杠桿在水平位置重新平衡 答 便于測(cè)量力臂 探究杠桿的平衡條件 例5 在 探究杠桿平衡條件 的實(shí)驗(yàn)中 先把杠桿的中點(diǎn)支在支架上 杠桿停在如圖甲所示的位置 此時(shí)杠桿處于 填 平衡 或 不平衡 狀態(tài) 為了使杠桿在水平位置平衡 可以調(diào)節(jié)右端的平衡螺母 使它向 填 左 或 右 移動(dòng) 在杠桿上掛2n的重物 如圖乙所示 杠桿靜止時(shí)彈簧秤的示數(shù)為n 將所掛的重物往左移1格 杠桿重新平衡后 彈簧稱的示數(shù)會(huì) 填 變大 變小 或 不變 平衡 右 4 變大 二 滑輪 1 定滑輪的特點(diǎn) 使用定滑輪不能省力 但可以改變力的方向 2 動(dòng)滑輪的特點(diǎn) 使用動(dòng)滑輪能省 一半 力 但不可以改變力的方向 3 滑輪組的特點(diǎn) 既可省力 又可改變施力的方向 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 拉力f的大小與吊起動(dòng)滑輪的繩子股數(shù)n有關(guān) n 2 n 3 滑輪組的特點(diǎn)及作用 既可省力 又可改變施力的方向 不計(jì)繩重 動(dòng)滑輪重及摩擦 三 輪軸 1 實(shí)質(zhì) 省力杠桿 2 特點(diǎn) 省力 費(fèi)距離 四 斜面 1 作用 省力 2 特點(diǎn) 斜面坡度越小 越省力 第二部分 功功率 一 功 1 做功的兩個(gè)必要因素 1 有力作用在物體上 2 物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)一段距離 2 功的定義 力和物體在力的方向上移動(dòng)距離的乘積 3 功的計(jì)算 w fs w gh 二 功率 2 定義 功與做功所用時(shí)間的比值 1 意義 表示做功快慢 3 公式 p w t 4 人做功的功率幾十瓦到幾百瓦之間 例5 估測(cè)上樓時(shí)的功率 1 實(shí)驗(yàn)原理是什么 2 需要測(cè)哪些物理量 3 需要哪些器材 器材 磅秤 刻度尺 秒表 物理量 質(zhì)量m 高度h 時(shí)間s 例7 提高機(jī)車的額定功率是鐵路進(jìn)一步提速要解決的一個(gè)重要課題 機(jī)車的輸出功率等于牽引力與速度的乘積 若列車所受阻力與速度成正比 那么 列車提速前后分別以最高時(shí)速120km和180km在平直軌道上勻速行駛時(shí) 機(jī)車的輸出功率之比為a 2 3b 3 2c 4 9d 9 4 c 例2 跳繩是一種簡(jiǎn)便易行的鍛煉方式 圖7描繪了某同學(xué)某次跳繩時(shí)重心移動(dòng)的高度h隨時(shí)間t變化的圖像 由圖像可知 他的重心移動(dòng)的最大高度為cm 若該同學(xué)的體重為500n 則他1min內(nèi)克服重力做功的功率為w 6 75 第三部分 機(jī)械效率 有用功 對(duì)人們有用且必須做的功 額外功 并非需要但又不得不做的功 總功 有用功與額外功的總和 一 有用功 額外功 總功 w總 w有用 w額 二 機(jī)械效率 1 定義 有用功與總功的比值叫機(jī)械效率 2 表達(dá)式 沒有 因?yàn)橛杏霉傂∮诳偣?所以機(jī)械效率總小于1 有沒有機(jī)械效率為100 的機(jī)械 為什么 100 三 斜面的機(jī)械效率 斜面的機(jī)械效率與斜面的坡度和粗糙程度有關(guān) 當(dāng)斜面的粗糙程度相同時(shí) 斜面的坡度越大 機(jī)械效率越高 當(dāng)斜面的坡度相同時(shí) 斜面的越光滑 機(jī)械效率越高 例1 實(shí)驗(yàn) 如圖所示是小亮同學(xué)測(cè)定斜面機(jī)械效率的裝置圖 下表是小亮同學(xué)設(shè)計(jì)的記錄表格 分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 你能得到哪些結(jié)論 要求寫兩條 1 同一斜面 傾斜程度越高 拉同一物體所用拉力越大 2 同一斜面 傾斜程度越高 拉同一物體機(jī)械效率越高 例2 工人師傅常利用斜面把重物搬運(yùn)到汽車上 如圖所示 汽車車廂底板高度h 1 5m 斜面長(zhǎng)度s 3m 現(xiàn)用力f沿著斜面把重力g 1800n的重物勻速拉到車上 若不計(jì)摩擦 拉力f為 n 若實(shí)際拉力f 1200n 則該斜面的機(jī)械效率是 900 75 四 滑輪組的機(jī)械效率 滑輪組的機(jī)械效率與物重與動(dòng)滑輪重有關(guān) 提高滑輪組機(jī)械效率的方法有 1 增大物重 2 減小動(dòng)滑輪重 3 加輪滑油 減小摩擦 h物 s繩 g物 w有用 w總 測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率 原理 繩 計(jì)算式 注意 實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)豎直勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì) 提高滑輪組機(jī)械效率的方法 1 增大物重 2 減小動(dòng)滑輪重 3 減小繩重及摩擦 1 滑輪 滑輪組提升重物 w有用 ghw總 fs 滑輪 滑輪組的機(jī)械效率 例1 在 測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率 的實(shí)驗(yàn)中 小明同學(xué)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示 1 在表中空白處寫出有用功 總功和機(jī)械效率的值 2 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)使彈簧測(cè)力計(jì)做運(yùn)動(dòng) 實(shí)驗(yàn)中除彈簧測(cè)力計(jì)外 還需要的測(cè)量工具是 0 3 0 36 83 3 勻速直線 刻度尺 1 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量杠桿的機(jī)械效率 實(shí)驗(yàn)時(shí) 豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì) 使掛在較長(zhǎng)杠桿下面的鉤碼緩緩上升 1 實(shí)驗(yàn)中 將杠桿拉至圖中虛線位置 測(cè)力計(jì)的示數(shù)f為 n 鉤碼總重g為1 0n 鉤碼上升高度h為0 1m 測(cè)力計(jì)移動(dòng)距離s為0 3m 則杠桿的機(jī)械效率為 請(qǐng)寫出使用該杠桿做額外功的一個(gè)原因 2 為了進(jìn)一步研究杠桿的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān) 一位同學(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置 先后將鉤碼掛在a b兩點(diǎn) 測(cè)量并計(jì)算得到下表所示的兩組數(shù)據(jù) 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 能否得出 杠桿的機(jī)械效率與所掛鉤碼的重有關(guān) 鉤碼越重其效率越高 的結(jié)論 答 請(qǐng)簡(jiǎn)要說明兩條理由 0 5 66 7 克服杠桿自重做額外功 不能 沒有控制懸掛點(diǎn)不變 實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少 數(shù)據(jù)有偶然性 例3 如圖所示 建筑工人用滑輪組提升重為220n的泥桶 動(dòng)滑輪重為20n 不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦及繩重 若工人在5s內(nèi)將繩子勻速向上拉6m 則泥桶上升 m 手拉繩子的力為 n 拉力的功率為 w 滑輪組的機(jī)械效率為 2 80 96