塔河五中导学案第十二章简单机械.doc

第十二章 简单机械第一节 杠杆学习目标： 知道什么是杠杆，能从常见工具中辨认出杠杆；会画动力臂、阻力臂。通过观察与实验探究并掌握杠杆平衡条件，并能进行有关计算；知道杠杆的应用。培养创新意识；养成尊重事实的科学态度。重点：认识杠杆及动力、阻力、动力臂、阻力臂。杠杆平衡条件的探究。杠杆的平衡条件的计算及应用难点：杠杆力臂的作法，探究杠杆平衡的条件导学过程：知识点一：杠杆 阅读76页和77页的内容，观察12.11图，回答问题：1在力的作用下能够饶 转动的 叫杠杆；杠杆 都是直的。（填“一定”或“不一定”。 ）杠杆的形状可以是 ，可以是 ，也可以是 ，但必须是坚硬的。2一个物体要看做杠杆，应具备条件： 3. 杠杆的五要素：支点（O）： ；动力（F1）： 杠杆转动的力；阻力（F2）： 杠杆转动的力；动力臂（L1）： 到 的距离； 阻力臂（L2）： 到 的距离。拓展：力的作用线：过力的作用点沿着 画一条直线（虚线） 力臂：是支点到力的作用线的垂直距离。3、 对杠杆五要素的理解杠杆的支点一定要在 上，在杠杆转动时，支点是相对固定的；动力和阻力是相对的，不能是动力还是阻力，杠杆都是 ，跟杠杆发生相互作用的物体都是 。动力和阻力的作用效果 ，若动力使杠杆顺时针转动，则阻力使杠杆 。力臂是 到力的 的距离，不是 到力的 的距离。它是 到 的距离，不是 到 的距离。OF1l1l2F2力臂 在杠杆上，有时不在 上，如果力的作用线恰好通过 ，则力臂为 。4.杠杆示意图的画法：过支点作力的作用线的垂线段。 具体步骤如右图：根据题意先确定支点O；确定动力和阻力，若动力作用线或阻力作用线不够长，需用 将顺向或 延长；从支点向力的作用线画 ，并标明垂足；用L1和L2分别表示动力臂和阻力臂。 找出支点O； 画力的作用线（虚线）； 画力臂（实线，过支点垂直力的作用线作垂线）； 标力臂。5、请画出下列各力的力臂 6、已知力臂做力的示意图。（1）如下左图，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，l2是F2的力臂，画出F1的力臂和力F2（2）如下中图所示，杠杆OA在F1、F2两个力作用下平衡，图中已画出了杠杆A端受的力F1。如果虚线OO,是力F2的力臂，请在杠杆上标出F2的作用点B，并画出力F2的示意图。（1）如下右图，杠杆在力F1、F2的作用下处于静止状态，l1是F2的力臂，画出F2的力臂和力F1OAO,F1知识二点：杠杆的平衡条件在实验探究杠杆的平衡条件中所需要的器材： 探究杠杆的平衡条件的实验步骤：1、 将杠杆的中心（重心）挂在支架上，调节杠杆两端的 ，是杠杆在 平衡。要在水平位置平衡目的 。注：调节杠杆在水平位置平衡，实验中要求杠杆在水平位置平衡，这样作用在杠杆上的动力和阻力都是竖直方向的，其力臂在杆上，便于测量，可避免因杠杆在非水平位置平衡时，力臂_测量。调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，当杠杆右端向下倾斜时，将平衡螺母向左移动，反之则向_移动2、 在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡。这时杠杆两边受到钩码的作用力的小都 钩码重力的大小。把支点右边的钩码重力当作动力F1，把支点左边的钩码的重力当作阻力F2；用刻度尺测出杠杆在水平位置平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；并把F1、F2、L1、L2的数值填入实验表格中。实验时再次使杠杆在水平位置平衡的目的是： 。3、改变力和力臂的数值，在做两次实验，将结果填入实验表格中。序号动力F1/N动力臂L1/cm动力动力臂/N*cm阻力F2/N阻力臂L2/cm阻力阻力臂/N*cm为什么不只做一次，而还要多做几次？原因是 。实验结果归纳：只有 = ，即 = 杠杆才能 。字母公式表示为：字母公式表示为 = ，即 = 。公式计算时，动力和阻力的单位统一为N，动力臂和阻力臂的单位必须统一（或相同）方可进行计算。杠杆的平衡和转向1、 当F1L1=F2L2时，杠杆平衡，当F1L1F2L2时，杠杆的平衡被破坏，原来静止的杠杆就要 ，原来匀速转动的杠杆将做 。2、 杠杆转动方向的判断：当F1L1F2L2时，杠杆将沿 方向转动；当F1L1F2L2时，杠杆将沿 方向转动。知识三点：生活中的杠杆阅读课本79页内容，回答问题：1.三种杠杆（1）动力臂l1 阻力臂l2 ，则动力F1 _ 阻力F2，这类杠杆是省力杠杆。特点：省力、费距离。应用举例：_（2）动力臂l1 阻力臂l2 ，则动力F1 _ 阻力F2，这类杠杆是费力杠杆。特点：费力、省距离。应用举例：_（3）动力臂l1 = 阻力臂l2 ，则动力F1 _ 阻力F2，这类杠杆是等臂杠杆。特点：既不省力也不省距离，既不费力也不费距离。应用举例：_2求.最小动力讨论6 如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中， 力F作用在A端且始终与铁棒垂直，则力F将（ ）A、逐渐变大 B、逐渐变小 C、保持不变 D、先变小后变大总结：支点与动力作用点之间的连线就是最长的动力臂，与这条动力臂垂直的力即为最小动力。课堂检测：1、）下列工具中，属于费力杠杆的是（A食品夹B撬棒C瓶盖子D定滑轮2）、以下工具：钢丝钳；镊子；扳手；扫帚；钩鱼杆；瓶盖起子在正确使用情况下属于省力杠杆的是（ ABCD3、钢丝钳是人们日常生活中的一种常用工具，它的钳口刻纹是用增大接触面的_程度的方法来增大摩擦的，用钢丝钳剪断铁丝时，它是_杠杆（选填“省力”、“费力”、“不省力也不费力”）4.画出右边各力的力臂5.在验证杠杆平衡条件时，某实验小组得到了如图9-15所示的杠杆平衡状态。已知每个钩码的质量均相等：（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 个；（2）由此，总结出杠杆的平衡条件为： 6.作最小（省）的力图9-15如图所示，O为杠杆AC的支点，在B处挂一小球，AOOBBC，为使杠杆在水平位置平衡，（1）画出施加在杠杆A点上最小动力FA的力臂LA，并标出FA的方向BCAO（2）画出施加在杠杆B点上最小动力FB的力臂LB，并标出FB的方向（3）画出施加在杠杆C点上最小动力FC的力臂LC，并标出FC的方向（4）FA 、FB 、FC 中哪个最小？知识整理： 第1节 杠杆1.杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。2.杠杆的五要素：支点：杠杆绕着转动的点（O)；动力：使杠杆转动的力（F1）； (3）阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）；（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离（l1)；(5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（l2)。3.杠杆平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。4.杠杆平衡的条件是：动力动力臂=阻力阻力臂或写做F1l1=F2l2。 省力杠杆： 省力，费距离， l1l2，F1F2， 例：撬棒。5.杠杆的分类及应用 费力杠杆： 费力，省距离， l1F2， 例：筷子。 等臂杠杆：不省也不费力和距离， l1=l2，F1=F2， 例：天平。达标测评：1、画出使杠杆AB在图所示位置静止时所用最小力F的作用点和方向。2、小森在“探究杠杆平衡条件”的实验中：(1)把杠杆挂在支架上，观察到枉杆左端下沉，当他去调节螺母时，发现两侧螺母已丢失，聪明的小森 在_“左，或“右”侧末端缠些透明胶就使杠杆在水平位置平衡了。(2)某次测量中，如图16所示的杠杆已处于平衡状 态。若小森在两边钩码下方各拿走两个钩码，杠杆_(“左”或“右)端将下沉。为使杠杆恢复水平平衡，小森应将左侧剩余的两个钩码移至_处。3、在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、刻度尺、细线、质量相同的钩码若干。(1)将杠杆装在支架上，发现杠杆右端下沉，如果将杠杆右侧的平衡螺母向左调到头了，杠杆右端仍下沉，此时应将杠杆左侧的平衡螺母向_调，直到杠杆在水平位置平衡为止。(2)某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=6N、l1=20cm、F2=4N和l2=30cm。该同学根据这些数据能否得出探究结论?_。理由是： 。(3)使杠杆在倾斜一定角度的位置做实验，也能得出杠杆平衡条件。这种实验方案与杠杆在水平位置做实验的方案相比较，你认为哪种实验方案好并说明理由： 。 (4)如图15所示，杠杆在水平位置平衡。如果在两侧钩码下再各挂一个相同的钩码，则杠杆_端将下沉。4、画出各力的力臂5、如图是人们用木棒撬石块的示意图撬石块有两种方法：第一种是以B点为支点，在C点用与棒垂直的力F1向下撬；第二种是以A点为支点，在C点用与棒垂直的力F2向上撬（木棒自重不计）（1）在图中画出力F1的力臂（2）若石块压在棒上的D点正好是AB的中点，你认为第 种方法更省力一些，理由是 。6、各式各样的剪刀都是一对杠杆要剪开较硬的物体，使用哪种剪刀最合适?）（A B C D7）、如图所示杠杆中属于费力杠杆的是（A B C D 第二节 滑轮学习目标 ：认识定滑轮和动滑轮；知道滑轮的作用； 会根据要求使用和组装滑轮组。学习重点：认识定滑轮和动滑轮。学习难点：使用和组装滑轮组。导学过程：知识点一：滑轮1.滑轮是一个周边有_，并可以绕_转动的_。2.阅读课本82页和观察12.22图，滑轮在使用时，根据轴的位置是否移动，又分为（使用时滑轮的位置_）定滑轮和动滑轮（使用时滑轮的位置跟被拉动的物体_）两种。知识点二：阅读82页的实验完成下面的内容探究比较定滑轮和动滑轮的特点表1 利用定滑轮测量值实验次数钩码重G/N弹簧测力计示数F/N拉力移动距离与重物移动距离之比123 1、钩码G= 2 N2、提升重物时弹簧测力计的读数F=_N，与钩码重力（G）进行比较，F G（、 0 ， 可见W有用 W总，所以 100%，只有在理想机械中，忽略机械自重、摩擦等因素时，这时W额外 = 0 ， = 100% 。机械效率表示有用功在总功中所占的比值，机械效率越大，做相同的有用功，需要的总功越少，机械能够更好地发挥效用。 的高低是机械性能优劣、质量好坏的重要标志之一。4.起重机的机械效率一般为 ，抽水机的机械效率一般为 5.测量滑轮组机械效率图2实验：按如图2所示的方式组装好滑轮组，并使用滑轮组提起相应的重物，改变钩码的数量，重复上面的实验，比较三次测算的机械效率是否相等。次数拉力F/N弹簧测力计上升的距离s/m总功W总/J钩码重G/N钩码上升高度h/m有用功W有/J机械效率123结论：1同一滑轮组，_越大，机械效率越大，所以滑轮组可以增大_，提高机械效率。2相同载重的情况下，_重力越小，机械效率越高，所以减小滑轮组中_可以减小额外功占总功的比例，提高机械效率。3改进机械结构，在滑轮的转轴上加润滑油，以减小_，减小额外功占总功比4.结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：动滑轮 ，个数 则额外功相对就多。提升重物 ，做的有用功相对就多。摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率6.斜面的机械效率1、如图所示，用平行于斜面、大小为5 N的拉力F，将重为4 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，则总功是 J，有用功是 J，机械效率是 。2、思考：（1）如何计算斜面的机械效（2）影响斜面的机械效率的因素有哪些？如何提高斜面的机械效率？拓展：滑轮组的机械效率。（1）使用滑轮组竖直方向拉物体时的机械效率使用滑轮组做的总功W总=F.S绳； 有用功W有用=G.h； W额外=W总-W有用 S绳=n.h故滑轮组的机械效率为：=W有用/W总=_（2）使用滑轮组水平方向匀速拉物体时的机械效率总功W总=FS绳 有用功W有用=F拉S物=f.S物 （F拉=f f为物体受到的阻力）S绳= n.S物 滑轮组的机械效率为: =W有用/W总=_例：用一个动滑轮，将200N的物体匀速提升2m，拉力F为120N，此动滑轮的机械效率是多少?图1例：如图1所示用滑轮组来匀速拉动一个重为100N的木箱，拉力F为25N，木箱受到的摩擦力为60N，则此滑轮组的机械效率为多少?4比较：机械效率与功率是两个完全不同的概念这两个物理量是从不同方面反映机械性能的。它们之间没有必然的联系。功率大表示机械做功_；机械效率高表示机械对总功的利用率_。 例：在建筑工地上，经常可以看到用来吊运货物的吊车。若吊车的机械效率为80%，将重为7000N的货物匀速提升4m,所用的时间是10s，则吊车的功率是多少？课堂训练：1、判断下列说法的正误:（1） 越小，说明机械效率越高 ( )（2）提高机械效率的主要方法是减小额外功 ( )（3）只要科学技术达到一定的水平，机械效率可以提高到甚至超过100% ( )2、甲、乙两台机械，甲的机械效率是80%，乙的机械效率是60%，则()A使用甲机械做功省力 B使用乙机械做功省力C使用甲机械做的额外功少 D以上说法都不对3、起重机在20s内把重物匀速提到楼顶，起重机所做的总功是4104J，额外功是1.6104J，则起重机做的有用功是 J，机械效率是_，起重机的总功率是_W。4、用动滑轮将重60N的物体提高1m，人对绳的拉力是40N，则有用功是_J，总功是_J，额外功是_J，机械效率是_。5、利用一动滑轮把重200N的物体匀速提高2m，若滑轮的效率为80%，那么有用功是_J，总功是_J，动力是_N。6、如右图所示，用滑轮组匀速提起一个重为300N的物体，物体在10s内竖直上升了1m，人拉绳的力为200N，不计绳重和摩擦，求：（1）人做的有用功是多少？额外功是多少？总功是多少？（2）滑轮组的机械效率为多少？（3）动滑轮重多少？F7、斜面也是一种简单机械。如图所示，已知斜面上木箱的质量m=40kg，人对木箱的拉力F=75 N，斜面长s=4 m，斜面高h=0.5 m。求：木箱受到的重力(g取10 Nkg)；此过程做的有用功、总功及斜面的机械效率。8、如图利用一个动滑轮把重为400 N的货物匀速提高2 m，所用的拉力 F 是250 N，求总功、有用功、额外功和动滑轮的机械效率。 知识整理：1有用功：定义：使用机械做功时，对人们有用的功。（由人为目的和而定）公式：W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总 斜面：W有用=Gh2额外功：定义：使用机械做功时，并非我们需要但又不得不做的功。（主要来源于额外重力及有害机械摩擦）公式：W额=W总W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）斜面：W额=FL即：Gh=FL3总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功公式：W总=W有用W额=FS= W有用斜面：W总= fL+Gh=FL4机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公式： 斜面： 定滑轮：动滑轮： 滑轮组：有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。达标测评：1从深为5m的井中直接将一桶水提出井口，已知桶重20N，桶中水重80N若此人的目的是为了提水，则机械效率为 ，若此人的目的是为了捞桶，则机械效率为 2某人用机械做了8000J的功，其中额外功是有用功的，那么该机械做的有用功是 J，机械效率是 3用一个动滑轮把重为200N的货物匀速提高4m，所用的拉力是125N，则有用功是 J，总功是 J，这个动滑轮的机械效率为 4工人用一根杠杆提升一桶油，他用250N向下的拉力拉过1.2m，油桶上升30cm，若杠杆的机械效率为90%，则油桶重为 N5用一个滑轮组在6s内把84N的重物匀速提升4m时，在绳的自由端所加拉力大小为40N，自由端通过的距离为12m则此过程中，有用功为 J，拉力做功的总功率为 W，滑轮组的机械效率为 6如图1所示，某同学用一个动滑轮匀速提起一袋重为180N的面粉，所用的拉力为100N，则动滑轮的机械效率为 如果用此动滑轮匀速提起一袋质量为25kg的大米，当拉绳子的速度为 m/s时，拉力的功率为54W（绳重与摩擦不计） 图27如图2所示，已知物重等于G，请你补充一个物理量，用物重G和补充的物理量，求出动滑轮的机械效率（绳重和摩擦忽略不计） 补充的物理量名称和符号： ； 机械效率= 8将动滑轮改为定滑轮使用后，在相同的时间内把同一物体匀速提高相同高度，则改动后与改动前比较 （ ）图3A节省了力 B提高了功率 C降低了效率 D提高了效率9用如图3所示的滑轮组把重100N的物体匀速提升0.5m，所用的拉力是80N，下列说法正确的是 （ ）A总功是50J，有用功是80J B有用功是50J，额外功是20JC总功是100J，有用功是80J D总功是80J，机械效率是62.5% 10要提高某机械的机械效率，应该 （ ） A减小外力所移动的距离 B减小额外功占总功的百分比 C减小总功 D减小外力11用一重10牛的动滑轮匀速提升重50牛的物体，实际工作时拉力F 图4 A可能是35牛 B正好是30牛 （ ）C正好是25牛 D要看被提升物体以多大的速度上升 12利用如图4所示的装置，用40牛的拉力使物体匀速上升，不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%求：（1）物体和动滑轮的重各是多少？ （2）若绳能承受的最大拉力为50牛，此装置的机械效率最大可提高到多