认识简单机械

说说使用机械的好处？,现代各式起重机,这些能给我们提供方便的工具都称为机械,第3节认识简单机械,你见过开瓶器吗？,？,都是硬棒（软的不行，直的弯的都可以）,工作过程中都在转动，转动过程中有一点是不动的,除固定不动的点外，还要受到两个力的作用（一个能使它转动，另一个阻碍它转动）,支点(o)：杠杆绕着转动的点,动力(F1)：促使杠杆转动的力,阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力,1、在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒,一、杠杆：,剪刀,羊角锤,钓鱼竿,胡桃夹,探究活动,O,使用撬棒撬石块时，能否将石块撬起跟哪些因素有关？,请指出撬棒的支点、动力、阻力及力的方向。,思考：将手下移靠近O点，F1产生的效果是否不变?,o,2、杠杆的五要素：,支点,动力,阻力,杠杆绕着转动的固定点，用O表示。,使杠杆转动的力，用F1表示。,阻碍杠杆转动的力，用F2表示。,动力臂(L1)：从支点到动力作用线的垂直距离,阻力臂(L2)：从支点到阻力作用线的垂直距离,(力的作用线：通过力的作用点，沿力的方向所画的直线),力的作用效果还与力臂有关。,2、杠杆的五要素：,支点,动力,动力臂,阻力,阻力臂,杠杆绕着转动的固定点，用O表示。,使杠杆转动的力，用F1表示。,从支点到动力作用线的距离，用L1表示。,阻碍杠杆转动的力，用F2表示。,从支点到阻力作用线的距离，用L2表示。,o,提问：请找出下列图中的杠杆？能指出支点在哪里吗?,提问：请找出下列图中的杠杆？能指出支点在哪里吗?,O,F2,F1,提问：请找出下列图中的杠杆？能指出支点在哪里吗?,O,F2,F1,提问：请找出下列图中的杠杆？能指出支点在哪里吗?,O,F1,F2,o,F1,F2,L1,L2,找一找,o,L2,L1,画出图中各力的力臂,（1）找出支点的位置,（2）沿动力、阻力的作用方向将力的作用线画出,（3）从支点作动力、阻力作用线的垂线段。,（1）辨认杠杆；（2）先找支点O；（3）画出动力和阻力；（4）画出力的作用线；（5）过支点0作力的作用线的垂线段L，即为力臂。,画力臂的方法是：,画出图中杠杆各力的力臂,F1,F2,L1,L2,F1,F2,L1,O,L2,l1,l2,l1,l2,根据实物图画出杠杆示意图,l2,O,中国古代对杠杆也有广泛的使用,讨论,在生活和生产中，你还能举出杠杆的实例吗？并找出它们的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂。,指甲剪,垃圾筒,3、人身上的杠杆,今天你学到了什么？,1、杠杆：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒,2、杠杆的五要素：,支点,动力,动力臂,阻力,阻力臂,3、画杠杆的五要素：,第3节认识简单机械,根据实物图画出杠杆示意图,l2,O,问:图1与图2有何不同之处?,问:图1与图2有何相同之处?,思考：怎么的杠杆才算平衡呢？,当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作缓慢地匀速转动时，我们说杠杆平衡了。,二、杠杆的平衡,1、杠杆的平衡状态,当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作匀速转动时，我们说杠杆平衡了。,实验探究：杠杆的平衡条件,1提出问题：,杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？,2猜想与假设：,F1,F2,o,杠杆在什么条件下平衡？,探究,思考与讨论,杠杆两端有两只可调节的螺母，能起什么作用?,为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢?,归纳结论,作用:调节杠杆自身的平衡,因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出。,实验,实验,研究杠杆的平衡,0.49,0.98,1.47,1.96,0.05,0.49,0.05,0.05,0.49,0.10,0.10,0.98,0.15,0.05,0.98,0.10,提问:你的实验结论与你的假设一致吗?分析以上数据，你得出什么结论?,用公式把上述结论表示出来,交流与合作,F1L1=F2L2,这是阿基米德发现的杠杆原理。,动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,杠杆平衡的条件,二、杠杆的平衡,1、杠杆的平衡状态,当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作匀速转动时，我们说杠杆平衡了。,2、杠杆平衡的条件,F1L1=F2L2,A,O,B,C,F2,F1,如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端B端，其中AO0.1米，AB1米，OC0.7米，要撬起石头需要500牛的力，求在B端要用多少向下的力才能撬起石头？,1。有一根杠杆，动力为1000N，阻力为3000N，动力臂为1.5m，求：它的阻力臂为多少？,想一想,2。一根轻质扁担长1.8m，前后两端分别挂上重600N和200N的货物，问：人肩应挑在离前端多远处才能使扁担平衡？,F1=G1600N,F2=G2200N,想一想,O,L1,L2,L=1.8m,某次实验得到的数据:,通过第一组有“2323”,某同学得出杠杆平衡的条件是“F1l1F2l2”,请问对吗?为什么?,条件：杠杆已平衡（如图）,1、两端去掉相同质量的钩码，杠杆平衡吗？2、将两端钩码向支点移同样的距离，杠杆平衡吗？,做一做,问题探究,为何要调节成水平位置平衡？,O,倾斜状态力臂比杠杆上的刻度小,为了直接根据杠杆上的刻度读出力臂,第3节认识简单机械,例1用铁锤拔钉的情景如图3-37所示，由图中所提供的数据，求出钉子对铁锤的阻力。,例2：有一根杠杆，阻力为1000N，动力臂为0.5m，阻力臂为1.5m，求：它的动力为多少牛？,通过这两个题目你发现了什么？,省力杠杆（动力臂大于阻力臂）,F2,F1,L1,L2,O,费力杠杆（动力臂小于阻力臂）,F2,F1,L1,L2,O,等臂杠杆：动力臂等于阻力臂,F2,F1,L1,L2,O,三、杠杆的分类,省力杠杆（l1l2）杠杆费力杠杆（l1l2）杠杆费力杠杆（l1l2）杠杆费力杠杆（l1l2）等臂杠杆（l1=l2）,省力、费距离,费力、省距离,不省力、也不省距离,省力杠杆费距离，费力杠杆省距离，但都不能省功。,8如图所示,某同学在做俯卧撑运动。可将他视为一个杠杆。他的重心在A点,重力为500牛,那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少。若他在1分钟内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4米，则他的功率至少为瓦。,300牛,60,结束,第3节认识简单机械,复习,下列工具中省力杠杆是_；费力杠杆是_；等臂杠杆是_。,(1),(2),(3),(4),(5),(6),1、4、6,3、5,2,探究活动,分组器材：两只带固定装置铁架台、两只滑轮、两根绳子，一盒钩码,要求：使用一只滑轮提升重物你能想出几种不同的提升方法？,学生装置展示：,探究活动,学生装置分析：,滑轮的位置固定不动,滑轮随重物移动,1、定滑轮：位置固定不动的滑轮,四、定滑轮与动滑轮,2、动滑轮：位置随重物移动的滑轮,1、用弹簧秤测出钩码的重，G1。通过定滑轮用弹簧秤匀速拉动钩码，弹簧秤的读数F1。同时注意观察F1拉过距离与重物上升高度间的关系,F1,G1,G2,F2,2、用弹簧秤测出钩码和动滑轮的总重，G2。通过动滑轮用弹簧秤匀速拉动钩码，弹簧秤的读数F2。同时注意观察F2拉过距离与重物上升高度间的关系,结论？,结论：使用定滑轮不能省力；拉力与重物通过和距离相等动滑轮可以省一半力，但要多移动距离,动滑轮和定滑轮有何特点?,1、通过定滑轮用弹簧秤匀速向如图所示竖直向下、斜向下、水平拉动钩码，注意观察弹簧秤的读数F是否改变,F1,G1,F2,F3,结论：F1F2F3G1,使用定滑轮不能省力，为何还用？,继续研究动滑轮和定滑轮有何特点?,F,结论：使用定滑轮不能省力；但可以改变力的方向,动滑轮能改变力的方向吗？,v,F,1、定滑轮：位置固定不动的滑轮,四、定滑轮与动滑轮,2、动滑轮：位置随重物移动的滑轮,特点：不能省力，但可以改变力的方向,sh,特点：省一半力，但不能改变力的方向，s2h,定滑轮为什么不能省力？,动滑轮为什么能省一半力？,1、定滑轮：位置固定不动的滑轮,四、定滑轮与动滑轮,2、动滑轮：位置随重物移动的滑轮,特点：省一半力，但不能改变力的方向，S2h,实质：等臂杠杆,实质：动力臂为阻力臂的两倍的杠杆,O,L1,L2,O,L1,L2,特点：不能省力，但可以改变力的方向,sh,l1l2FG,l12l2F1/2（G物G动）,（不计摩擦）,（不计摩擦）,有没有又省力又能改变力的方向的滑轮？,滑轮组,探究活动,滑轮组的省力情况,G总,F1G总,G总,F2G总,分析原因,n1。,n2。,承担总重的绳子段数,2,3,（f0）,1、使用滑轮组时，重物与动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一。,五、滑轮组,（f0）,（f0）,例题缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300牛，用它连接成如图的滑轮组，能否提升重为600牛的重物？（已知动滑轮重20牛，摩擦及绳的重力不计）,解：总重G600牛20牛620牛,因为所需要的拉力大于绳子所能承受的最大拉力，所以不能用来提升600牛的重物。,？,行！,练习,1、按要求画出滑轮组的穿绳情况。（动滑轮重力不计，F为拉力）,2、如图所示，利用定滑轮，动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。已知作用在绳子自由端的拉力G甲=G乙=G丙=60牛顿。则：,(1)不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时，提升的物重分别是：F甲=_牛；F乙=_牛；F丙=_牛。(2)动滑轮重6牛，不计绳与滑轮之间摩擦，提升的物重分别是：F甲=_牛；F乙=_牛；F丙=_牛。,60牛,30牛,20牛,60牛,33牛,22牛,3、如图所示，利用定滑轮，动滑轮及滑轮组匀速向上提升重物。已知作用在绳子自由端的拉力F甲=F乙=F丙=60牛顿。则：,(1)不计动滑轮重和绳与滑轮之间摩擦时，提升的物重分别是：G甲=_牛；G乙=_牛；G丙=_牛。(2)动滑轮重6牛，不计绳与滑轮之间摩擦，提升的物重分别是：G甲=_牛；G乙=_牛；G丙=_牛。,60,120,180,60,114牛,174,第3节认识简单机械,复习,1、使用图所示的装置匀速提起重物所用的拉力中，力（）AF1最大BF2最大CF3最大D一样大,2、如右图所示，木块在桌面上匀速滑动，拉力F为2牛，木块所受摩擦力为_牛。,D,4,例题,如图，某人用动滑轮将重为的米袋提升h高度。设动滑轮重为，不考虑绳子重及滑轮轴心处的摩擦，人所做的功为多少？米袋势能增加了多少？,人所做的功是不是全部都转化为米袋的势能呢？,思考,利用动滑轮提升物体时，在人所做的两部分功和中，哪个功是我们所必需要做的？哪个功并不是我们需要做的，但又不得不做的？,有用功：我们把必需做的那部分功叫做有用功（克服有用阻力所做的功）。额外功：把虽然不需要，但又不得不做的那部分功叫做额外功（克服额外阻力所做的功）总功：有用功与额外功的总和叫总功（动力所做的功）。,讨论,、在图中，如果考虑绳子的自身重及滑轮轴心处的摩擦，所做的额外功还有哪些？你希望额外功大些、还是小些？、从能量转化的角度，可以对图中的各种功进行如下的分析。怎样描述机械工作时能量的利用率？,总功人提供的能量,有用功米袋增加的势能,额外功滑轮增加的势能,有用功跟总功的比值叫做机械效率,有用功跟总功的比值,六、机械效率,1、表达式：,2、的特点:,（1）无单位,（2）总小于1,（3）一般用百分比表示,用如图所示的滑轮组把重为600牛的重物提升了米，如果拉力要牛，则机械效率为多大？,思考：如何提高机械效率？,一般的滑轮组的机械效率为50%-70%，起重机的机械效率是40%-50%，抽水机的机械效率为60%-80%。,3、提高机械效率的方法,（1）减小摩擦,（2）减小机械本身的重力,探究活动,用如图所示两种方法提升同一重物到相同的高度，拉力的大小与重力的关系如何？,结论？,利用斜面可以省力,4、斜面一种可以省力的简单机械,例：盘山公路,斜面越缓越省力,探究,测量斜面的机械效率,、实验器材、实验方案（步骤、测量的量、记录表）,讨论,、机械效率总是小于，为什么？、你认为可以从哪些方面提高机械效率？,2一斜面的机械效率为80%,应用它可以用100牛顿的力,匀速地沿斜面拉起重400牛顿的物体,则斜面的高与长度之比为().A.4:1B.1:4C.5:1D.1:5,D,3沿斜面把180牛顿的物体推上去,如果