滑轮、功、功率---复习

哈佛北大精英创立1精锐教育1对3辅导讲义学员姓名：高洪张斌卿朱佳妮学科教师：吴旋年级：初二辅导科目：物理授课日期2016.4.3时间10：10-12：10主题滑轮、机械功、功率教学内容1、掌握滑轮的分类、特点以及相关计算2、掌握机械功的定义、计算公式及物理意义3、掌握功率的概念、意义和计算一．滑轮的概念1、定义：。（一个周边有槽，能够绕轴转动的小轮）二、滑轮的分类：1、定滑轮：拉动绳子时，滑轮转动但是轴心不动的滑轮叫定滑轮。（例子：国旗杆顶部的滑轮、窗帘等）（1）定滑轮的特点探究：①外观：；哈佛北大精英创立2②绳两端力：；③绳两端移动距离：；④绳两端移动时间：；⑤绳两端移动速度：；（外观上：轮和轴都固定，绕轮槽的绳子两端都可以移动；力：两边的力大小相等，方向相反；距离：滑轮两端绳子移动的距离相等；时间：两端同时移动、同时停止；移动速度：两端绳子移动速度大小相等，方向相反。亦可通过tsv计算得出）（2）定滑轮的本质：；(可绕固定点转动，是一个特殊的杠杆--等臂杠杆，那么它的支点和力臂在哪呢？）（再从等臂杠杆的特点出发，分析定滑轮的上述特点原因）（3）定滑轮的使用特点：；(缺点：不能改变力的大小；既不省力也不费力；优点：可以改变用力方向。改变用力方向，力的大小不变）2、动滑轮：拉动绳子时，滑轮的轴心也在运动的滑轮叫动滑轮。(例子：电梯、起重机等)（1）动滑轮的特点探究：①外观：；②两端绳拉力与中间绳拉力：；哈佛北大精英创立3③绳自由端和中间绳移动距离：；④绳自由端与中间绳移动时间：；⑤绳自由端与中间绳移动速度：；（外观上：轮和轴不固定，轮轴可以随绳子一起移动；力：滑轮两边的绳子力大小相等，方向相同，两端绳子的力是中间绳子的一半，方向相同；距离：绳子自由端移动的距离是中间绳子移动的两倍；时间：两端同时移动、同时停止；移动速度：绳子自由端移动速度是中间的两倍，方向相同。亦可通过tsv计算得出）（2）动滑轮的本质：；(本质是一个动力臂为阻力臂两倍的杠杆，那么它的支点和力臂在哪呢？）（再从等臂杠杆的特点出发，分析定滑轮的上述特点原因）（3）动滑轮的使用特点：；(缺点：不可以改变用力方向，费一倍的距离；优点：可以省一半的力；改变用力方向，力的大小也会改变，且滑轮两端绳子平行时力最小）教法指导：可以根据前面的引入例子，过渡到本阶段的知识讲解与例子，注重对定义、观念的解释，让学生从根本上理解滑轮与机械功，让学生自己归纳写出横线上的内容，再讨论完善。哈佛北大精英创立4图7（a）（b）（c）一、定滑轮的判别与使用特点例1学校国旗的旗杆下有一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升，对该滑轮的说法，正确的是（）A.这是一个动滑轮，可省力B.这是一个定滑轮，可省力C.这是一个动滑轮，可改变力的方向D.这是一个定滑轮，可改变力的方向【解析】定滑轮特点：不能省力但可以改变力的方向。变式练习1如图一根绳子绕过定滑轮轮，一端拴在重物G上一人手执另一端分别用F1，F2，F3匀速拉起重物．不计滑轮摩擦及绳重．则F1，F2，F3大小关系是（）A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．三者一样大变式练习2小亮同学研究定滑轮的使用特点，他每次都匀速提起相同的钩码，研究过程如图7所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，根据要求填写相关内容。①由图7的研究过程可知：小亮正在研究使用定滑轮时，（21）与（22）的关系。②由图7的研究过程可归纳得出的初步结论：（23）。哈佛北大精英创立5【答案】（21）拉力的大小；（22）拉力的方向。（23）使用定滑轮匀速提起同一物体，沿各个方向的拉力大小都相等。二、动滑轮的使用特点例2如图，用一个动滑轮把重500N的物体匀速提起2m时，不计摩擦和动滑轮重，人对绳子的拉力为_____N，绳子自由端移动______m，动滑轮的挂钩受到的拉力为_______N.【解析】物体无论是处于超重或失重状态，其重力不变，只是视重发生了变化，物体的重力随在地球上的纬度变化而变化，所以A错．重力的方向是竖直向下，不可说为垂直向下，垂直往往给人们一种暗示，与支承面垂直，重力的方向不一定很支承面垂直，如斜面上的物体所受重力就不跟支承面垂直．所以B、D错．重心是重力的作用点，所以C对．变式训练1某同学研究动滑轮的使用特点，他每次都匀速提起钩码，研究过程如图15所示，请仔细观察图中的操作和测量结果，然后归纳得出初步结论。已知动滑轮的重为0.2牛。（1）比较（a）、（b）两图可知：_________________________________________________；（2）比较（b）、（c）、（d）三图可知：_____________________________________________（a）(b)(c)(d)F1=2牛F2=1.1牛F3=1.5牛F4=2牛图15哈佛北大精英创立6变式练习2如图所示用三个力沿不同的方向拉绳子，则（）A．F1最大B．F2最大C．F3最大D．一样大【解析】过支点做F1、F2、F3作用线的垂线段，即为力臂，然后比较力臂的大小，从而确定出力的大小；如图所示：从图中可得，L1＞F2＞F3，故动滑轮拉同一重物G，沿三个不同方向，用的拉力大小关系是：F1＜F2＜F3．三、定滑轮与动滑轮结合例3如图所示，是工人师傅往高处运送货物的两种方法．物重均为500N，滑轮重均为10N，不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（）A．甲图中的拉力等于乙图中的拉力B．甲图中的拉力小于乙田中的拉力C．甲图中的拉力大于乙图中的拉力D．甲图中的拉力为乙图中拉力的两倍【答案】C【解析】甲的拉力为500N，而乙的拉力为1/2（500N+10N）即255N。所以选C变式练习1如图是滑轮的两种用法，以下说法中正确的是（）A．甲是动滑轮，使用时不能省力B．乙是动滑轮，使用时可以省力C．甲是定滑轮，使用时可以省力D．乙是定滑轮，使用时不能省力哈佛北大精英创立7【答案】B变式练习2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.F1＞F2＞F3B.F1＜F2＜F3C.F2＞F1＞F3D.F2＜F1＜F3三、机械功：1、机械功的概念：(当一个力作用在物体上，使物体在力的方向上移动了一段距离，这个力就对物体做了功。)2、做功过程的实质：能量的转移和转化(能量是不能创生和消失的，只会转移和转化，做功的过程其实就是能量的转移转化，比如两手相互搓动，手掌会发热，其实就是把手搓动的能量转化为了内能)3、做功的两大要素：；(从做功的定义来看，一个力要想对物体做功，就必须满足两点：一是力要作用在物体上；二是物体要在力的方向上移动一段距离；这就是做功的两大要素)4、关于做功的理解：（1）是不是只要有力作用在物体上就是做了功？哈佛北大精英创立8（2）是不是物体在力的方向上移动了一段距离就做了功？（3）是不是有力有距离就是做了功？（对第一种情况：力作用在物体上不一定做了功，比如说用力去推一个靠着墙壁的箱子，箱子没有被推动，这时虽然有力作用在物体上，但是不满足物体在力的方向上有移动距离，所以是不做功的；对第二种情况：光有距离也不一定做了功，比如用力踢飞一个足球，足球会在力的方向上往前飞一段距离，但是在飞行的距离是在惯性的作用下产生的，此过程人给的力并未作用在足球上，所以人也没做功。对第三种情况：力和距离必须要相互对应，比如竖直举起一个物体在水平方向上移动一段距离，此时举的力竖直向上，而移动的距离却是水平的，两者相互垂直，此时两者在方向上没有分量，也没有做功，可记忆成“垂直无功”）5、功的计算公式：FsW；功的单位：焦耳，符号J。1焦耳=1牛·米（N·m）。注意：通常物体受到几个力的作用，所以特别要明确哪个力在对物体做功，做了多少功。为了防止把力和距离的对应关系搞错，最好能画出做功的那个力和在这个力的方向上所通过的距离的示意图。估测：把一个鸡蛋举高1m，做的功大约是（0.5J）。四、功率1、定义：。（首先要明白引入功率的目的--为了描述力做功的快慢，所以它的定义就是：单位时间完成的功叫做功率。可类比速度的概念）2、公式：tWP，引申公式：FvtFsP（由于初中阶段运动学只重点学了匀速圆周运动，所以对平均功率和瞬时功率的概念不作要求，所以可以适当跟学生提一下FvP适合于匀速直线运动，另外公式中各个物理量一定要相互对应，切忌张冠李戴）3、物理意义：描述物体的物理量；（功率是为了描述力做功的快慢的物理量）4、单位：瓦特，简称瓦（W），1瓦特=1焦/秒。注意：功率表示物体做功快慢程度的物理量，它跟功有关系，又与功不同。功率的单位较多，计算时要注意功和功率的哈佛北大精英创立9ABCD用力搬石头但没有搬动举着杠铃原地不动提着桶在水平地面行走推着小车前进面上匀速前进图1单位的统一。估测：人体上楼的功率约人体跳绳的功率约（300W50W）5、比较功率大小方法a、做功时间相同，比较做功的多少，在时间相同时，做功越多功率越大。b、做功相同时，比较做功时间长短，在做相同多的功，用时越短，功率越大五、做功的判定教法指导：对于一个力有没有做功主要从定义及两个要素上来判定，可从以下三点去分析，即：（1）物体运动过程中有没有力作用在物体上；（2）物体有没有在力的方向上移动一段距离；（3）垂直无功。例4在下图的四种情境中，人对物体做功的是：（）【解析】对A选项，属于有力作用在水桶上，但是水桶是水平移动的，而拉力是竖直的，两者相互垂直，不做功；对B选哈佛北大精英创立10项，杠铃原地不动，没有移动，不做功；C选项，石头没有被搬动，所以也没有做功；D选项，推力水平，小车水平移动，满足做功的两要素，做功。【答案】D变式练习1下列现象中，力没有对物体做功的是：()A．用力将铅球掷出B．将书包背上楼C．人提着水桶在水平路面上行走D．骑自行车匀速前进.【答案】A变式练习2以下事例中，重力做功的是：()A、跳水运动员下落B、皮划艇在平静水面快速滑行C、花样滑冰运动员在水平的冰面上滑动D、举重运动员把杠铃举在空中静止不动。【答案】A五、做功的计算在进行做功计算时，一定要注意力与距离的相互对应，要算哪个力做功，就要找到物体在这个力的方向上移动的距离。例5在水平路面上用50牛的水平拉力拉着重2000牛的车前进10米，拉力做的功焦，重力做功焦。【解析】物体受到的重力的方向竖直向下，拉力的方向是水平的，物体的移动距离是在水平方向上的，所以拉力做功用公式W=Fs，代入数据计算就可以了，而重力与移动距离垂直，所以重力不做功。【答案】500，0变式练习1哈佛北大精英创立11如图8所示，甲、乙两人各用水平力推一个相同的木箱，甲推的木箱下面装有轮子图8A，乙推的木箱直接放在地面上图8B。甲、乙两人都把木箱匀速向前推了1米的距离，甲、乙两人对木箱做的功哪一个多?如果甲、乙两人对木箱做的功相等，哪个人推木箱前进的距离大?【答案】根据w=Fs，当s一定时、F甲＜F乙，则W甲＜W乙；又根据s=W/F,当W一定时、F甲＜F乙，则s甲＞s乙六、功率的理解与计算教法指导：功率的计算主要可通过公式tWP和引申公式FvtFsP进行计算，即找到力所做的功与时间，或是找到力和物体移动的速度代入公式计算。例6为了比较做功的快慢，甲、乙两位同学比赛搬砖，具体实验过程如下图：图7（1）比较图7（a）和（b）两图可得：。（2）比较图7（a）和（c）、（d）两图可得：。【解析】从比较功率大小的两方面来考虑，一个是做功的多少，一个是做功所用的时间，功率是表示做功的快慢，所以要采用控制变量的思维去考虑。另外，根据题意是比较做功的快慢，没有出现功率一词，所以答题时也不要出现功率两个字。【答案】（1）当所用时间相同时，做功越多，做功越快；（2）当做功相同时，所用时间越少，做功越快。例7一物体在200牛的拉力作用下，以18千米/时的速度作匀速直线运动，经过5分钟后，求：(1)物体通过的距离(2)拉力对物体做的功AB图8哈佛北大精英创立12(3)拉力做的功率。【解析】此题有一个需要注意的地方，就是在