物理·新课标（HK）
第十章
机械与人 ┃ 回眸教材析知识
3 ．功的必要因素 某同学踢足球，球离开脚后飞出10 m远，足球飞出10 m 的过程中人不做功。物理学中规定：功等于 力跟物体在力 的方向上通过的距离 的乘积。功包括两个必要因素：①作 用在物体上的 力 ；②物体在 力 的方向上通过的距离。 不做功的三种情况：有力无距离，例如提重物却没有提起； 有距离无力，弹珠在水平桌面上被弹出继续前进，但人没有 做功；力和距离垂直，例如物体在水平冰面上匀速滑行，水 平方向没有力做功，此时虽然有重力作用在物体上，但重力 方向与物体运动方向垂直没有做功。
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第十章
机械与人 ┃ 典例精析把方向
方法点拨： 计算功的大小时，要特别注意：力与距离二者要在同一 个方向上。还要注意通过物体的平衡条件判断物体的受力情 况，求力的大小。
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第十章
机械与人 ┃ 典例精析把方向
典例4：功率的测量 例5 如图10－5所示，粗略测量小明同学引体向上运动 的功率时，下列物理量不需要测量的是( B )
1.2×10-4 m3
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机械与人 ┃ 典例精析把方向
典例5：机械效率的探究 例6 用如图10－6所示的实验装置测量杠杆的机械效率。 实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下 面的钩码缓缓上升。
图10—6
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机械与人 ┃ 典例精析把方向
(1)实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 0.5 N，钩码总重G为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m， 测力计移动距离s为0.3 m，则杠杆的机械效率为 66.7 %。 请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 使用杠杆时需要克 服杠杆自重(克服摩擦力)等做功 。 (2)为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一 位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计 算得到下表所示的两组数据。
实验 次数
1
2
钩码移 钩码悬 钩码总 动距离 挂点 重G/N h/m 1.5 0.10 A点 2.0 0.15 B点
拉力 F/N
0.7
测力计 机械效 移动距 率η/% 离s/m 0.30 71.4
1.2
0.30
83.3
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机械与人 ┃ 典例精析把方向
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的 重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答： 不能 ；请 简要说明两条理由：① 两次实验时钩码没有挂在同一位置 ； ② 仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的 。
方法点评： 杠杆的机械效率：杠杆的支点改变，悬挂点的改变都会使 额外功的大小改变，即克服杠杆自重所做的功改变。
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第十章
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机械与人 ┃ 典例精析把方向
典例6：机械能的转化 例7 同学们都玩过秋千吧，闭上眼睛， 那种时高时低的感觉如同在飞……你知道其中 能量的转化吗？图10－7是小孩荡秋千的示意 图，下列分析正确的是( C )
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机械与人 ┃典例精析把方向
┃典例精析把方向┃
典例1：杠杆平衡条件的探究和应用 例1 在验证杠杆平衡条件时，某实验小组得到了如图 10－1所示的杠杆平衡状态，已知每个钩码的质量均相等。
图10—1
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机械与人 ┃ 典例精析把方向
(1)若钩码所挂位置不动，将左边的钩码去掉一个，为使 杠杆仍然保持平衡，右边的钩码该拿掉 2 个。
[解析] 当在A处施加一个动力时，左侧立柱是支点， 杆的重心在杆的中间，则阻力臂约为杆长的一半，而动力 臂只是A点到支点的距离，所以动力臂远远小于阻力臂， 属于费力杠杆。
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机械与人 ┃实战演习成高手
2．将一个省力的机械和一个省距离的机械组装成一个 组合机械，当利用这个组合机械做功时( A ) A．一定不能省功 B．一定可以省力 C．一定可以省距离 D．一定能省功
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7．如图10－12所示，若人手拉力F＝50 N，则货物重 100 N(不考虑动滑轮和摩擦)，A钩所受的拉力为 50 N，B钩所受的拉力为 100 N。
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W有用 公式：η＝——— W总 Gh 斜面：η＝—— FL Gh Gh G 定滑轮：η＝——＝——＝— Fs Fh F Gh Gh G 动滑轮：η＝——＝——＝—— Fs F2h 2F Gh Gh G 滑轮组：η＝——＝——＝—— Fs Fnh nF (2)提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的 摩擦。
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[解析] 当杠杆和竖直墙之间夹角逐渐增大时，由于动力 是竖直向上的，所以动力臂和阻力臂的比值是不变的，由杠 F1 L2 杆平衡条件——＝——可知，力的大小不变。 F2 L1 方法点拨： 本题属于动态平衡问题，解决此类问题的关键在于找到 不变量和动态量。根据杠杆平衡条件F1L1＝F1L2，代入不变 量，进而判断动态量的变化情况。
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机械与人 ┃实战演习成高手
┃实战演习成高手┃
1．如图10－8所示是安置在小区门口的栏杆的示意图，当 在A处施加一个动力时，可将栏杆拉起来，它是一根( B )
图10—8
A．省力杠杆 C．等臂杠杆
B．费力杠杆 D．无法确定
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A．小明的质量 B．单杠的高度 C．每次身体上升的高度 D．做引体向上的时间
图10—5
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方法点拨： W 测量功率的大小的思路：根据功率的计算公式P＝— t 确定所需测量的物理量，测量功率需要得到功和对应做功 所需要的时间，测量功时注意力和距离的对应。
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5．功率 功 率 是 指 机 械 在 单位时间 里 完 成 的 功 ， 表 示做功 快慢 的物理量。例如，某小轿车功率66 kW，它 表示：小轿车1 s 内做功66000 J 。对于功率一定的机械，由 W 公式P＝—＝Fv可知，当速度越小时，产生的拉力越大，例如 t 汽车载重上坡时，要挂低挡来获得较大的拉力。 6．机械效率 (1)机械效率是指有用功跟总功的 比值 。不同机械的 机械效率表达式及其特点：
“奇动偶定”原则解决相关问题。
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典例3：功的计算
例4 如图10－4所示，用水平力F拉着重为100 N的物 体，在水平地面上向右匀速移动了5 m，物体所受地面的摩 擦力大小为20 N，则( D )
图10—4
A．重力做的功是500 J B．拉力大小为100 N C．拉力大小为120 N D．拉力做的功为100 J
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机械与人 ┃实战演习成高手
3．如图10－9所示的四种情景中，人对物体做功的是 ( B )
图10—9
[解析] A、C、D选项中有力没有距离，所以不做功。
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机械与人 ┃实战演习成高手
4．中考体育跳绳项目测试中，小明同学在1 min内跳 了120次，则他跳绳时的功率大约是( C ) A. 0.5 W B. 5 W C. 50 W D. 500 W W [解析] 小明体重约500 N，每次升高5 cm，P＝—＝ t 500 N×0.05 m×120 ——————————＝50W。 60 s
第十章 机械与人
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第十章
机械与人 ┃ 思维感悟成体系
┃思维感悟成体系┃
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机械与人 ┃ 回眸教材析知识
┃回眸教材析知识┃
1．杠杆 直接搬动很重的大石头很困难，利用撬棒就可以较容易 办到，在力的作用下，撬棒就是能绕着一个固定点转动的硬 棒，叫 杠杆 。撬棒属于省力杠杆，但是费了 距离 ； 用筷子夹食物，筷子就是一种费力杠杆，只要手指稍微一动 ， 力 筷子就可以夹很多东西，虽然费了 ，但省 距离 了 ，使操作更加方便。
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6．如图10－11所示是某跳水运动员正在进行训练的情 景，从起跳至落到水面的过程中，运动员的动能与重力势 能变化的情况是( D )
图10—11
A．动能一直减小，重力势能一直增大 B. 动能一直增大，重力势能一直减小 C．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大 D. 动能先减小后增大，重力势能先增大后减小
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4．功的原理 事实告诉我们，使用扳手拧螺丝要省力必须费 距离 ， 钓鱼时要省距离必须费 力 ，既 省力又省距离 的机械 是没有的。使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用 手所做的功，即： 使用任何机械都不省功 。 使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用 机械或者可以 省力 、或者可以 省距离 、也可以改变 力的方向 ，给人类工作带来很多方便。 理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)：使用机械时，人 们所做的功(Fs) 等于 直接用手对重物所做的功(Gh)。
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机械与人 ┃ 典例精析把方向
典例2：滑轮组的应用与设计 例3 请在图10－3中画出用滑轮组提升重物，拉力F＝ 的绳子的绕法。(不计动滑轮重、绳重和摩擦)
图10—3
[答案] 如图所示
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