八年级物理下册 第十二章 简单机械教材分析课件 （新版）新人教版.ppt

初二物理第十二章简单机械教材分析 交流的主要内容 二 课程标准的要求 三 课时建议 四 重点难点 五 各节教学建议 六 关于专题复习 一 教科书中教材内容的设置 第十二章简单机械 第1节杠杆第2节滑轮第3节机械效率 一 教科书中教材内容的设置 进一步完善对 杠杆 等概念的认识过程 以及sts思想的渗透 认识 杠杆 形成概念 2 经历探究杠杆平衡条件的过程 1 展示杠杆使用的历史发展进程 3 生活中杠杆平衡条件的应用 1 展示历史发展进程 情感体验 感知 杠杆 历史的文明 人类的探索 2 经历实验探究过程 过程体验 2 经历实验探究过程 认识平衡状态 平衡状态 初中涉及 二力平衡 杠杆的平衡条件 3 明确生活中杠杆的分类 抽象 概括物理问题的过程 力臂的画法训练 3 明确生活中杠杆的分类 联系生活 等臂杠杆省力杠杆费力杠杆 知道 简单机械 会利用 2 删除了 功的原理 1 研究动滑轮和定滑轮特点 3 认识机械效率 修订后教材 第十二章简单机械第1节杠杆第2节滑轮第3节机械效率 修订前教材 第十三章力和机械四 杠杆五 其他简单机械第十五章功和机械能二 机械效率 1 研究定滑轮和动滑轮的特点 2 删除 功的原理 在功的概念之前 修订前教材p67 2 删除 功的原理 在功的概念之后 修订前教材p102 2 删除 功的原理 两种等价的描述 使用机械时 人们所做的功 都不会少于直接用手所做的功 机械效率总是小于1的 机械效率 功的原理 使用动滑轮是省 费功 包含功的原理的思想 利用机械帮助我们完成某项任务与功的引入建立联系 描述机械效率应该用功的比而不是力的比 3 认识机械效率 区分有用功和额外功 教师与教材 张大昌老师说 编者也好 教师也好 要不间断地学习物理 不断地体验 重温和享受学习的过程 保持对未知事物的新鲜感和激动的心情 自己有这方面的体验 才能使学生的情感态度与价值观得到熏陶 实现对教材的再创造 学生与教材 公民素养 说话要有根据 说话要合乎逻辑 科学教育的不足 势必带来逻辑思维上的缺憾 学懂物理学 二 课程标准的要求 2011版 1 2 2 6知道简单机械 会使用简单机械改变力的大小和方向 通过实验 探究并了解杠杆的平衡条件 2 3 2 3知道机械效率 了解提高机械效率的途径和意义 例2测量某种简单机械的机械效率 至少10课时杠杆2课时滑轮2课时机械效率3课时专题复习3课时 三 课时建议 应用杠杆的平衡条件解决有关的问题 滑轮组中 提动滑轮绳子的段数与滑轮组的绕法的关系 滑轮组的机械效率 四 重点难点 杠杆 介绍了杠杆的定义 相关名词和杠杆平衡条件的探究 作为简单机械的基本原理 杠杆平衡条件的教学应该是本节的重点和难点 为此 教师首先应该在杠杆的定义 相关名词上 特别是力臂的做法上狠抓落实 然后 在此基础上放手让学生自己探究杠杆平衡需要什么条件 并可以让学生实验一下在别的条件下能否找到杠杆的平衡 要通过多次 反复的实验记录验证杠杆的平衡条件 在此给学生留下较深刻的印象 只有这样 学生才能牢固掌握这一知识 并在生活实践中熟练应用 也只有这样 学生才可以在以后的几种简单机械的学习中驾轻就熟 自然过渡 四 重点难点 在学习了杠杆平衡条件的基础上 又重点介绍两种滑轮的使用原理 也算是杠杆平衡条件的实际应用 教师应鼓励学生进行的探究活动有 定滑轮的平衡原理 动滑轮的平衡原理 比较定滑轮和动滑轮的使用特点及其不同之处 两种滑轮的使用特点是本节的基础 熟悉了这些特点 对于继续探究滑轮组的使用大有好处 作为本节的主要内容 这一探究活动一定要有充分的时间让学生去实验 学生自己得出印象最深刻的结论 第1节杠杆 教学目标 能识别出杠杆 并能准确找出支点 动力 阻力 动力臂 阻力臂 通过实验探究 能得出杠杆的平衡条件 并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算 能对杠杆进行分类 并能根据实际需要选择合适的杠杆 五 各节教学建议 重 难点 重点 探究杠杆的平衡条件 难点 力臂的概念 探究杠杆的平衡条件及其应用 教学流程 1 杠杆2 杠杆的平衡条件3 生活中的杠杆 第一课时 第二课时 杠杆的概念 杠杆平衡的条件 生活中的杠杆 引入 阿基米德撬地球 认识杠杆 认识杠杆 引入 古埃及人修建金字塔 这些工具在使用时 有什么共同特点 它们工作时 能绕一个固定点转动 出示羊角锤 跷跷板 大剪刀 钳子 钓鱼竿 撬棒等实物 演示它们的工作过程 引导学生在观察中找出它们工作时的共同点 在讨论中归纳出什么叫杠杆 一根硬棒 在力的作用下如果能绕着固定点转动 这根硬棒就叫杠杆 杠杆的定义 强调 杠杆可以是各种形状的 可粗可细 可方可圆 可直可弯 但必须是使用时不发生变形 杠杆的有关概念 f1 f2 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 请找支点 动力作用点 阻力作用点 f1 o f2 力的大小 方向相同 作用点不同 引入 力臂 力的大小 作用点相同 方向不同 引入 力臂 支点到力的作用线距离不等 引入 力臂 支点到力的作用线距离不等 引入 力臂 定义 从支点到力的作用线的距离 物理意义 力臂是影响杠杆转动效果的物理量 讲清力臂 学生才不会画错 讲清力臂再说清动力臂阻力臂 杠杆的有关概念 o f1 f2 l1 l2 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 力的作用线 通过力的作用点沿力的方向所画的直线 动力臂 从支点到动力作用线的距离 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离 力臂的画法 f1 l1 o f2 l2 剪刀 f1 f2 o l1 l2 支点 杠杆的固定点 通常用o表示动力 驱使杠杆转动的力 用f1表示阻力 阻碍杠杆转动的力 用f2表示动力臂 支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂 用l1表示阻力臂 支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂 用l2表示 杠杆的五要素 力臂的作法 找出支点o 沿力的方向作出力的作用线 从支点向力的作用线作垂线 并标出垂直符号用大括号标出动力臂的长度l1 阻力臂的长度l2 关键 画出力的作用线 压线推板找支点 虚线垂直大括号 标上l才完成 力臂的识别 指出错在哪里 物体的平衡状态 杠杆的平衡状态 保持匀速直线运动 保持静止 保持匀速转动 保持静止 探究杠杆的平衡条件 明确什么是杠杆的平衡 当杠杆在动力和阻力的作用下静止或作匀速转动时 就说杠杆平衡了 方案1 在杠杆两侧挂上不同数量钩码 移动钩码位置 使杠杆平衡 记录相应力和力臂 在杠杆的一侧改变钩码的位置 调节另一侧钩码 使杠杆平衡 记录相应力和力臂 在杠杆的一侧改变钩码的数量 调节另一侧钩码 使杠杆平衡 记录相应力和力臂 探究杠杆的平衡条件 方案2 在杠杆一侧挂钩码 在与钩码同侧用弹簧测力计竖直向上拉 使杠杆平衡 记录相应力和力臂 改变测力计的位置再向上拉 记录相应力和力臂 观察示数变化 探究杠杆的平衡条件 建议两种方案都尝试 讲清如何改变动力和阻力的大小 改变动力臂和阻力臂的大小 试着设计表格 杠杆平衡时 动力 动力臂 阻力 阻力臂 表格 关于实验中的分析论证 为了培养学生 分析论证 能力 教材在给出的记录表格中就没有f l项 对收集到的信息进行分析归纳 寻找数据间的关系 是探究物理规律的常用方法 要培养学生这方面的能力 所以在教学时不要提示学生去计算f l 要安排足够的时间让学生对他们的各种想法 各种观点进行交流讨论 与前面的猜想与假设对照 与同学的结论交流 相信学生一定能够找到规律 培养学生的科学态度和实事求是的精神 实验结论 动力 动力臂 阻力 阻力臂f1 l1 f2 l2 也可以写成 动力臂是阻力臂的几倍 动力就是阻力的几分之一 例 右图所示杠杆平衡吗 作如下变化 杠杆能平衡吗 若左侧加一个相同钩码 若右侧减一个钩码 支点右移一格 左侧钩码组左移一格 反馈练习 l1 3l2 f1是f2的 倍 f1 f2 2 5 l1 l2 l1 l2 4 3 f2 60n f1 f1 15n f2 75n l1 15cm l2 要求 1 能举实例2 能找到杠杆5要素并规范画出图 3 能识别省力和费力杠杆 生活中的杠杆 请仔细观察 利用撬棒撬石头时 它的动力臂和阻力臂 哪个更长呢 我们在使用时 是省力了 还是费力了呢 1 省力杠杆 l1 l2时 f1 f2 瓶起子 羊角锤 铡刀 钳子剪铁皮剪子 抽水机手柄 另一个特点 费距离 在生活中 你还发现了哪些工具是省力杠杆 我们在使用省力杠杆时 得到了省力的利益 同时我们又付出了怎样的代价呢 o f1 f2 l2 l1 结论 l1 l2则f1 f2 省力杠杆 钳子 2 费力杠杆 l1f2 镊子 理发剪子 铁锨 钓鱼杆 手臂 缝纫机脚踏板 另一个特点 省距离 o 使用费力的杠杆 有什么好处呢 请注意观察 赛艇的船浆在划水时 它的动力臂和阻力臂 哪个更长呢 我们在使用时 是省力了 还是费力了呢 食品夹子 f1 f2 l2 结论 l1f2 费力杠杆 o l1 在生活中 你还发现了哪些工具是费力杠杆 使用费力杠杆 虽然费了力 但却省了动力作用点移动的距离 3 等臂杠杆 l1 l2时 f1 f2 天平 l1 l2 f1 f2这是等臂杠杆 o 学生对杠杆进行分类 首先要会分析杠杆受力 分类的依据是杠杆原理 要明确省力的杠杆费距离是指动力作用点移动的距离 要注意引导 并指导学生看物理书 书后p80的动手动脑学物理例1 4 注意总结以下几个方面 生活中的杠杆 关于指甲剪 动手动脑学物理例3 参看教参p139 140 1 下列工具在正常使用中 属于费力杠杆的是 练一练 a 启瓶器 b 切纸铡刀 c 食品夹 d 羊角锤 2 小阳同学在做 探究杠杆平衡条件 的实验时 他把杠杆挂在支架上 发现左端向下倾斜 1 若使杠杆在位置平衡 需把平衡螺母向端调节 2 如果在杠杆的a处挂三个相同的钩码 则在b处要挂个同样的钩码 杠杆才能重新位置平衡 3 若在c处挂6n的钩码 用弹簧测力计作用在b点 要使杠杆在水平位置平衡 最小拉力的方向应该 此时弹簧测力计的示数为 水平 右 2 竖直向上 2n 3 如图所示 分别沿力f1 f2 f3 的方向用力 使杠杆平衡 关于三个力的大小 下列说法正确的是 a 沿f1方向的力最小b 沿f2方向的力最小c 沿f3方向的力最小d 三个力的大小相等 b f3 o 4 一根粗细均匀的木棒重500n 一头着地 求 抬起另一端所需最小的力有多大 第2节滑轮 教学目标 能识别定滑轮和动滑轮 能通过实验认识定滑轮 动滑轮的特点 会安装滑轮组 并能根据安装情况分析施加的拉力大小与物重的关系 重 难点 重点 滑轮和滑轮组 难点 探究比较定滑轮 动滑轮的特点 教学流程 教学主要内容 1 定滑轮和动滑轮2 研究定滑轮和动滑轮的特点3 滑轮组 第一课时 第二课时 定滑轮 动滑轮 滑轮组 漫画引入 这些都是滑轮 请你观察它们的结构吧 滑轮 边缘有凹槽 能绕轴转动的小轮 凹槽 轴 小轮 认识滑轮 定滑轮 特点 不省力 但可以改变力的方向 动滑轮 动滑轮 可以省一半力 但不能改变力的方向 下面两个滑轮在使用上有什么不同呢 旗杆顶端的滑轮 电动机下面的滑轮 货物上升时 电动机下面的滑轮随物体一起移动 国旗上升时 旗杆顶端的滑轮不随物体一起移动 探究实验 比较定滑轮和动滑轮的特点 工作时 轴不随物体移动的滑轮叫定滑轮 工作时 轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮 结论 使用定滑轮不省力 不省距离 但可以改变力的方向 定滑轮 注意 在本探究实验中 用弹簧测力计向下拉时示数会略小 减小影响的办法 增大被提升钩码的重力 结论 使用动滑轮可以省力 但费距离 且不改变力的方向 动滑轮 更高要求 使用定滑轮使物体匀速上升 更高要求 使用动滑轮使重物匀速上升 f g物s hv拉 v物 f g总 2s 2hv拉 2v物 l1 l2 f1 f2 定滑轮实质是个等臂杠杆 从杠杆的角度分析定滑轮和动滑轮的特点 并画出示意图 f1 l1 l2 f2 动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆 有助于分析定滑轮和动滑轮实质 定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组 结论 使用滑轮组既可以省力 又可以改变力的方向 滑轮组 f g f f 确定研究对象 隔离物体 n 2 n 3 如何判断n f 展示各种滑轮组的绕绳方法 教学生数拉动滑轮的绳子段数n的方法以及n与绕绳方法的关系 奇动偶定 如何判断n n 5 n 4 n 7 讨论 若每个滑轮重30n 结果如何 练一练 汽车重2 104n 陷入泥中 受到的阻力为3 103n 用如图所示装置 则至少要用多大的力才能将汽车拉出 练一练 物体能被提起吗 动滑轮对物体的拉力 地面对物体的支持力 物体对地面的压力 f 10n g动 5ng 50n 练一练 科学世界 轮轴和斜面p83 84 从生活经验出发 下面是几种轮轴 1 井上的辘轳 从左边看过去 可画成下图 动力臂大于阻力臂 省力杠杆 2 汽车的方向盘 从上边看下去 也可画成下图 f2 动力臂大于阻力臂 省力杠杆 3 节水龙头 动力臂大于阻力臂 省力杠杆 4 螺丝刀 板手等都是简单机械 斜面也是一种省力机械 第3节机械效率 能结合实例分析什么是有用功 额外功和总功 能说出机械效率的含义 知道机械效率总小于1 能利用 w有用 w总进行简单计算 通过实验了解滑轮组的机械效率的高低与物体重力大小的关系 教学目标 教学重点 难点 教学重点 1 什么是机械效率 2 会用测机械效率 通过探究加深对机械效率的理解 教学难点 理解什么是机械效率 引导学生提出问题后 要让学生独立完成探究过程 教学方法 探究法 通过测定滑轮组的机械效率 加深对机械效率的理解 教具准备 四个滑轮 重物 弹簧测力计 刻度尺等 教学流程 有用功总功额外功 机械效率概念 机械效率测定 直接提升物体做功 与使用机械提升物体做功相同吗 引入 使用杠杆是否省功 实验 结论 使用杠杆比直接提升物体不省功 结论 使用动滑轮比直接提升物体不省功 推论 使用任何机械不省功 实验 由杠杆和动滑轮实验可得结论 基础好的学生还可以进一步结合滑轮组以及斜面得出结论使用机械时 人们所做的功 都不会少于直接用手所做的功 也就是使用任何机械都不省功 通过引导 让学生认识到使用机械的过程确实存在效率的问题 在实际使用机械 如 杠杆 滑轮 起重机 电梯等所有机械 时 都有一些是有用功 一些是额外功 使用任何机械都不可避免地要做额外功 人们总是希望做的额外功越少越好 或者说 有用功与总功越接近越好 不同的机器这方面的差别 通常用有用功在总功中占的百分比来表示 叫做机械效率 引出机械效率的概念 给出定义和表达式 概念 额外功 由于机械自重和摩擦等因素影响 而不得不做的功 无用付出 有用功 对人们有用的 必须做的功额外功 对人们没用的 又不得不做的功 总功 用表示 用表示 机械效率 有用功总小于总功 所以机械效率总小于1 看看刚才表格中的数据 思考机械效率会大于 吗 为什么 机械效率一般用百分数表示 没有单位 有用功跟总功的比值叫机械效率 1 关于机械效率的说法中正确的是 a 越省力的机械 效率越高b 做有用功越多的机械 效率越高c 做相同的功 额外功的值越小 效率越高d 做功越快的机械 效率越高 c 练一练 2 如图 忽略绳重和摩擦 用拉力f拉着10n的重物匀速上升 绳子自由端移动1m 动滑轮重力2n 求 1 拉力f 2 物体上升的距离 3 有用功 总功 机械效率 练一练 安排本题 1 练习机械效率公式应用 使学生巩固加深对有用功 总功和机械效率概念的认识和理解 2 为设计测定滑轮组的机械效率的实验方案做准备 实验 测滑轮组的机械效率 实验原理 实验器材 注意事项 弹簧测力计 刻度尺 铁架台 滑轮 细线 钩码 竖直向上 缓慢匀速拉动测力计 1 怎样计算有用功 总功 2 需要测量哪些物理量 3 测量这些物理量需要哪些仪器 4 怎样测量所需要的物理量 5 如何记录实验数据 设计实验方案 钩码重g 或已知质量m 计算出g 钩码被提高度h 绳头自由端受的拉力f 绳头自由端移动的距离s 直接测定的物理量 使用弹簧测力计首先要做什么 用弹簧测力计测钩码的重力 实验细节 细绳自由端通过的距离 s 实验1保持动滑轮重一定 改变钩码重力 结论 动滑轮重一定 物重越大 机械效率越高 实验过程 2 条件 物重一定 实验2保持钩码重力一定 改变动滑轮重 结论 物重一定 动滑轮越重 机械效率低 实验过程 1 图为测量滑轮组机械效率的实验装置 钩码总重6n 1 实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计 由图可知拉力大小为 n 若钩码上升的高度为8cm 则弹簧测力计向上移动 cm 该滑轮组的机械效率为 2 若仅增加钩码的个数 该滑轮组有机械效率将 选填 增大 减小 或 不变 匀速 2 4 24 83 3 增大 练一练 2 在 测滑轮组机械效率 的实验中 用同一滑轮组进行两次实验 实验数据如下表 此实验所用滑轮的个数至少是 个 其中动滑轮有 个 第一次实验测得滑轮组的机械效率为 第二次实验时滑轮组的机械效率 第一次的机械效率 选填 大于 小于 或 等于 3 2 62 5 大于 在通过理论分析的基础上进行实验验证 侧重在研究方法和对实验结果的讨论上 探究影响滑轮组的机械效率的因素 更高要求 结合实验记录表格的数据 1 引导学生讨论并进行公式推导 2 不使用刻度尺 测定滑轮组的机械效率 实验分析论证 3 针对同一个重物 用不同的滑轮组提升 测定滑轮组的机械效率 实验分析论证 通过分析 还要让学生进一步理解 1 同一滑轮组提升不同重物时 机械效率一般不同 被提升的物体越重 机械效率越高 2 不同滑轮组提升相同重物时 动滑轮自重越小 机械效率越高 实验分析论证 基础好的学校还可以增加探究 了解斜面的机械效率 书上p88页动手动脑学物理t3 斜面的机械效率 斜面的机械效率与哪些因素有关 研究问题 斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系 老师要知道为什么 从而自如地联系摩擦力的影响因素 六 关于专题复习 杠杆复习 滑轮复习 滑轮组的机械效率复习 o l1 l2 f1 f2 有力的作用 绕一固定点转动 硬棒 杠杆复习 在具体情景中识别杠杆和滑轮 f1 练习1 o f2 l1 l2 把实物抽象为杠杆 如图所示 一个绕o点转动的杠杆 已知阻力f2的方向 以及动力f1的力臂l1 在图中作出阻力f2的力臂l2以及动力f1的示意图 f2 o f1 l2 l1 练习2 画图 力和力臂尽量按实际比例 比较何时更省力 比较何时更省力 如图 要在杠杆的a端作用一个最小的力f使杠杆平衡 在图中画出这个力的力臂l及这个力的示意图 支点与动力作用点的连线是动力对应最长的力臂 确定杠杆最小动力 杠杆由图中位置到水平位置的过程中 力f如何变化 力f始终与杠杆垂直 力f的方向始终水平 力f的方向始终竖直 在动态中运用杠杆平衡条件分析各量的变化 当力f始终保持水平方向时 l1 l2 f1l1 f2l2 当力f始终保持与杆垂直时 l1 l2 f1l1 f2l2 f1l1 f2l2 当力f始终保持竖直向上 将钩码全部没入水中 能否平衡 水 结论 仍然可以平衡 在动态中运用杠杆平衡条件分析各量的变化 将一个钩码没入水中 能否平衡 在动态中运用杠杆平衡条件分析各量的变化 o l1 9m l2 7cm f1 200n f2 由f1l1 f2l2得 解 2 57 104n 2 57 103kg 2 57t 杠杆练习的规范表达 农村用来舂米的工具是一个杠杆 下图是它的结构示意图 o为固定转轴 在a端连接着石球 脚踏b端可以使石球升高 抬起脚 石球会落下击打稻谷 若石球重50n 要将石球抬起 脚至少用多大竖直向下的力 摩擦和杠杆自重均忽略不计 练一练 物块甲静置于水平地面时 对地面压强为300pa 如图 o为轻质杠杆ab支点 已知oa ob 5 3 现将物块甲挂于杠杆b端 若在a端悬挂质量6kg的乙物体时 杠杆在水平位置平衡 此时物块甲对地压强为100pa 当将杠杆a端的乙物体换成丙物体时 物块甲恰好离开地面 则甲物体的底面积为 m2 丙物体的重力为 n g取10n kg 0 5 90 杠杆与压强综合 学生难点问题分析 1 学生不会在具体情景中识别杠杆2 在动态中如何运用杠杆平衡条件分析各量的变化 2 动滑轮动滑轮的杠杆示意图 动滑轮实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆 1 定滑轮定滑轮杠杆示意图 定滑轮实质是等臂杠杆 滑轮复习 3 滑轮组拉力大小与重力大小的关系 动滑轮和重物由几段绳子承重 拉力就是总重的几分之一 拉力与重物移动距离的关系 绳子自由端移动的距离是重物移动距离的n倍 s nh 如图所示的四个滑轮组中 图 可省一半力 图 最费力 图 和图 用力大小一样 a b c a d 滑轮组绕线 1 当n为奇数时 采用 法 下结 2 当n为偶数时 采用 法 上结 甲乙 甲图 n 乙图 n 5 4 组装原则 定动隔离 奇动偶定 b 做好受力分析 做好受力分析 1 质量是6kg的物体a放在水平桌面上 利用下图装置使物体以0 2m s的速度做匀速直线运动 弹簧测力计始终保持水平 其示数为2n 不计绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦 则 g取10n k