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1杠杆与滑轮杠杆与滑轮教学目的教学目的: 1、巩固杠杆五要素,掌握杠杆平衡条件、巩固杠杆五要素,掌握杠杆平衡条件2、定滑轮、动滑轮的特点、定滑轮、动滑轮的特点教学难点:教学难点:1、运用杠杆平衡条件进行相关的计算、运用杠杆平衡条件进行相关的计算2、理解吊起动滑轮的绳、理解吊起动滑轮的绳 n 的物理意义的物理意义知识点总结:知识点总结:1、杠杆五要素:杠杆五要素:支点:杠杆绕着转动的点 动力:使杠杆转动的力 阻力:阻碍杠杆转动的力 动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离 阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离2、 杠杆平衡条件杠杆平衡条件(杠杆平衡原理杠杆平衡原理):动力动力臂=阻力阻力臂,用代数式表示为 F1 L1=F2L2。式中,F1 表示动力,L1 表示动力臂,F2 表示阻力,L2 表示阻力臂。3 3、定定滑滑轮轮:工作时,中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。(实质是等臂杠杆)特点:特点: 不能省力,但能改变力方向动滑轮:动滑轮:工作时,轴随中午一起移动的滑轮叫动滑轮。(实质是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆)特点:特点:可以省力,但不改变力的方向滑滑轮轮组组:由若干个定滑轮和动滑轮组合在一起2典型例题解析典型例题解析杠杆与滑轮:杠杆与滑轮:例例 1:如图 161(a)所示的杠杆重;不计,O为支点,AO0.2m,当在A点悬吊一重 6N的物体,绳子的拉力F3N时,杠杆在水平位置平衡,在图中画出拉力矿的力臂l2,力臂l2为_m(a) (b)图 161如图 161(b),画出杠杆OAB示意图,找到支点O,BC为力的作用线,画出力臂l2根据杠杆的平衡条件:GOAFl2代入数值:6N0.2m3Nl2l220.2 m0.4 m答案答案 力臂l2如图 161(b),l2为 0.4m例例 2:杠杆OA在力FA、FB的作用下保持水平静止状态,如图 165(a)杠杆3的自重不计,O为杠杆的支点,FB的方向与OA垂直,则下列关系式中一定正确的是 ( )AFAOAFBOB BFAOAFBOBC DFABA FF OBOA OAOBFB(a) (b)图 162如图 162(b),画出力FA的力臂为lA,FA和OA的夹角为。根据杠杆的平衡条件:FAlAFBOBFAOA sinFBOB从图中看出:090 sin1要保持杠杆平衡:FAOAFBOB,推得FAOAOBFB答案答案 D例例 3:如图所示,用三个滑轮分别拉同一个物体,沿同一水平面做匀速直线运动,所用的拉力分别是 F1、F2、F3,比较它们的大小应是( )A、F1F2F3 B、F1F2F3 C、F2F1F3 D、 F2 F1 F3例例 4:如图 169 所示,物体 M 放在水平桌面上,现通过一动滑轮(质量和摩擦不计)拉着 M 向左匀速运动,此时弹簧测力计(质量可忽略)示数为 10N若在 M 上加放一物F1F2F34块 m 可保持 M 向左匀速运动,需在绕过动滑轮的绳子的自由端施加一拉力,则 F ( )图 169AM运动时受到向左的摩擦力B加放m前,M受到 10N的摩擦力C加放m前,M受到 20N的摩擦力D加放m后,力F,保持 10N不变未加m之前,拉力F与弹簧测力计的示数相同,也为 10 N用动滑轮匀速拉重物,F,f2F20Nf方向向右C选项是正确的2f加放m后,F ,由于M对地面压力增大,所以摩擦力增大,F也增2f 大,F10N答案答案 C功与功率功与功率教学目的教学目的:1.:1.理解功、功率的定义;理解功、功率的定义;2.2.理解机械效率的定义;理解机械效率的定义;3.3.掌握增加有用功、提高机械效率的方法;掌握增加有用功、提高机械效率的方法;教学难点教学难点: :掌握对一个过程做功的计算,做功过程中的机械效率计算掌握对一个过程做功的计算,做功过程中的机械效率计算知识点总结:知识点总结:1 1、功功的的定定义义:力与物体在力的方向上通过的距离,公式:w=f*l,单位 J 2 2、功功率率:单位时间内所做的功,公式:P=w/t,单位:瓦特,符号w 3 3、功功:有用功:有目的而做的功 无用功:并非我们的目的但是不 得不做的功 4 4、机机械械效效率率: 有用功与总功的比值5例例 5:在下述情况中,若物体重 100N,则力对物体做了多功?(1)物体沿着光滑的水平面匀速前进了 1 m,求推力对物体做的功(2)物体沿水平面匀速前进了 10m,摩擦力是 20N,求拉力做的功(3)物体沿光滑斜面滑下,斜面高 1 m,长 2m,如图l610 所示,求重力对物体做的功(4)如图 1610,物体从斜面上滑下,求支持力对物体做的功图 1610精析精析 初中阶段研究力做功,主要指下列几种情况:第一种:力和物体运动方向一致,称为力对物体做功第二种:力和物体运动方向相反,可以称为克服某个力做功如向上抛出某个物体,重力方向向下,物体运动方向向上,可以称为克服重力做了功第三种:当某个力和运动方向垂直,则这个力对物体做的功为零解解 (1)水平面光滑,认为摩擦力为零物体匀速前进,推力也为零这时W0(2)物体匀速直线运动,推力Ff(摩擦力)20N,s10m,所以:W20N10m200J(3)物体沿重力方向移动的距离为h,重力做的功WGh100N1m100J(4)如图 1410,物体沿斜面运动,支持力方向与运动方向垂直,物体沿支持力方向没有移动,W0答案答案 (1)W0 (2)W200 J (3)W100 J (4)W0例例 6:利用图 163 中的滑轮组提升重物A(物体A重 1600 N),滑轮组的机械效率为 80%,当物体匀速提升时,作用在绳端的拉力F为_N,如果增大物重,此滑轮组的机械效率(选填“变大”、“变小”或“不变”)6图 163精析精析 考查力、功和机械效率之间的关系解解 已知:G1600N,机械效率80%设提升时,物体上升h根据图,拉力上升高度为 S4h F500N总有 WWhFGh 44G 8 . 04 1600 N分析物重对机械效率的影响总有 WW额有有 WWW有额 WW11GhW额11若h、W额不变,G增大,提高答案答案 500N,变大例例 7:图 164 所示滑轮组匀速提升物体已知物重G240N,拉力F100N,该滑轮组的机械效率是_图 164精析精析 此题主要考查是否会计算滑轮组的有用功、总功和机械效率解解 有用功:W有Gh240Nh7h为物体被提升的高度总功:W总FsF3h100N3hs为拉力移动的距离注意:有 3 根绳子连在动滑轮上,则s3h机械效率:80%总有 WWhNhN 3100240 300240错解错解 有的学生忽略了距离关系,认为总功:W总Fh100Nh按照这个分析,求得100%,结果与实际情况不符 W总W有W额,由于额处功的存在,W有一定小于W总,一定100%答案答案 80%例例 8:用动滑轮将 400N的货物以 0.5m/s的速度匀速提高了 2m,绳端的作用力是250N,则有用功的功率是_W解解 有用功率的概念:P有Gv其中G为物体重,v为物体上升速tW有tGh度P有Gv400N0.5m/s200W扩展:如果求总功率,则有:P总FvtW总 tFsv为拉力F提升速度在此题中,一个动滑轮:s2h,所以v2v1m/s P总Fv250N1m/s250W通过P有和P总,还可以求出这个动滑轮的机械效率答案答案 200W例例 9:如图 165,均匀杠杆下面分别挂有若干个相同的铁块,每小格距离相等,支点在O,此时杠杆已处于平衡状态问:当下面几种情况发生后,杠杆能否再次平衡?(1)两边各减去一个铁块;(2)将两侧铁块向支点方向移一个格;8(3)将两边各一个铁块浸没于水中;(4)将两侧所有铁块分别浸没于水中;(5)左侧有两个铁块浸没于煤油中,右侧有一个铁块浸没于水中(煤油密度油0.8103kg/m3) 图 165精析精析 对于一个已经平衡的杠杆来说,当某个力或力臂发生变化时,若变化的力变化的力臂仍相等,则杠杆仍保持平否则,就失去平衡解解 (1)设一个铁块重G,一个格长度为l,当两侧各减去一个铁块时,对于左端,力力臂的变化G3l,对于右端,力力臂的变化G4l,可见右端“力力臂”减少的多,因而杠杆右端上升,左端下沉,杠杆不再平衡(2)所设与(1)相同,左侧:力力臂的变化4Gl右侧:力力臂的变化3Gl左端力力臂的变化大,减少的力力臂大,因此杠杆左端上升,右端下沉,杠杆不再平衡(3)当两边各有一个铁块浸没于水中时,设一个铁块受的浮力为 F浮,两侧的铁块受的浮力是相同的对于左端:“力力臂”的变化F浮3l对于右端:“力力臂”的变化F浮4l比较两端变化,右端变化大,因为所受浮力方向是向上的,因而杠杆右端上升,左端下沉(4)题目所设与(3)相同, 对于左端:“力力臂”的变化4F浮3l12F浮l对于右端:“力力臂”的变化3F浮4l12F浮l比较两端变化是一样的,因而杠杆仍保持平衡(5)左侧两个铁块浸没于煤油中,设一个铁块体积为 V,则两个铁块受的浮力为:9F1油g2V2油gV,右侧一个铁块浸没于水中,铁块受的浮力F2水g V左侧:“力力臂”的变化Fl3l6油gVl右侧:“力力臂”的变化F24l4油gVl将油、水代入比较得:左侧“力力臂”的变化大,因为所受浮力方向是向上的,因而杠杆左端上升,右端下沉答案答案 (1)杠杆失去平衡,左端下沉;(2)杠杆失去平衡,右端下沉;(3)杠杆失去平衡,左端下沉;(4)杠杆仍保持平衡(5)杠杆失去平衡,右端下沉例例 10:如图 166,在一轻杆AB的B处挂一重为 89N的物体,把物体浸没在水中,在A点作用 19.75N的向下的力,杠杆可以平衡,已知:OAOB41,求物体的密度(g 取 10N/kg)精析精析 在杠杆知识和浮力知识结合,仍以杠杆平衡条件列出方程,只是在分析B端受力时,考虑到浮力就可以了 解解 已知重力G89N以O为支点,杠杆平衡时有: FAOAFBOBFBFA19.75N79NOBOA 14物体所受浮力F浮GFB89N79N10NV排1103m3gF水浮 kg/N10m/kg100 . 1N1033V物V排m8.9kggG kg/N10N8910物体密度:8.9103kg/m3物Vm33m101kg9 . 8答案答案 8.9103kg/m3图 166例例 11:一根轻质杠杆可绕O点转动,在杠杆的中点挂一重物G,在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F,如图l67(a)所示,力F使杆从所示位置慢慢抬起到水平位置的过程中,力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的变化情况是 ( )AF增大,LF减小 BF减小,LF增大CG不变,LG减小 DG不变,LG增大 (a) (b)图 167精析精析 以O为支点,杠杆慢慢抬
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