初二物理下册简单机械经典教案

一、复习引入新课复习：1.什么是功？功的两个主要因素是什么？ 2.将重20N的重物匀速举高2，人需做多少功？探究活动：因装修房子的需要，要把沙子从一楼运往三楼。 方案：1.将沙子装进桶里提上三楼； 2.将沙子装进桶里用动滑轮提上三楼； 3.将沙子装进袋子里用动滑轮提上三楼；问题；那种方案较好？二、新知讲解【知识网络】一、杠杆 1定义： 在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 说明： 杠杆可直可曲，形状任意。 有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 2五要素组成杠杆示意图。 支点： 杠杆绕着转动的点。用字母O表示。 动力： 使杠杆转动的力。用字母F1表示。 阻力： 阻碍杠杆转动的力。用字母F2表示。 动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1表示。 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2表示。 画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。 3研究杠杆的平衡条件： 杠杆平衡指：杠杆（)或()。 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在（）平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。 结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是： 4分 类： 名称结 构特 征优缺点应用举例省力杠杆动力臂大于阻力臂省力、费距离撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车费力杠杆动力臂小于阻力臂费力、省距离缝纫机踏板、起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆等臂杠杆动力臂等于阻力臂不省力不费力天平，定滑轮二、滑轮1定滑轮： 定义：中间的轴固定不动的滑轮。 实质：等臂杠杆。 特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。 对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G。 绳子自由端移动距离SF（或速度vF）=重物移动的距离SG（或速度vG） 2动滑轮： 定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动） 实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。 理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=G只忽略轮轴间的摩擦则，拉力F=（G物+G动） 绳子自由端移动距离SF（或vF）=2倍的重物移动的距离SG（或vG） 3滑轮组 定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。 特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向。 理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=G。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=（G物+G动）。绳子自由端移动距离SF（或vF）=n倍的重物移动的距离SG（或vG）。 组装滑轮组方法：根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。三、机械效率： 、有用功：定义： 对人们有用的功。 公式： W有用Gh（提升重物）=W总W额=W总 斜面： W有用= Gh 2、额外功：定义： 并非我们需要但又不得不做的功 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=f L 3、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=FL 4、机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。W有用W总 =GhFL=GhFS=GhFh=GF=GhFS=GhF2h=G2F=GhFS=GhFnh=GnF= 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：。W有用W总 =GhFS= 5、机械效率的测量： 原 理： 应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S 器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。 步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。 结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素有： A动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。 B提升重物越重，做的有用功相对就多。 C 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。三典型例题1、如图所示，做出图中各杠杆的动力和阻力的力臂。 【变式1】下列关于动力F1力臂的作图中，正确的是（ ）A B C D【变式2】3、用一条长2m的扁担挑物品，前后两端分别挂有300N和200N的箱子。要使扁担保持水平平衡，肩应离扁担前端多远？4、在探究杠杆平衡条件的实验中，如果杠杆右侧高左侧低，则可将左侧的平衡螺母向 调节，使其在水平位置平衡。如图所示，在支点左侧20cm刻度处挂3个重均为0.5N的钩码，在支点右侧15cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆，使其水平平衡。要使弹簧测力计示数最小，弹簧测力计的拉力应沿 方向，此时读数为 N。 3030202010100【变式1】在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（ ）A 减小摩擦 B使每组数据更准确 C多次测量取平均值减小误差 D获取多组实验数据归纳出物理规律【变式2】如图所示，是“探究杠杆平衡条件”的装置图（1）实验前为方便测量力臂长度，应将杠杆调节到 平衡，如果杠杆的左端向下倾斜，平衡螺母应向 端调节（2）实验记录的数据如表所示，收集多组数据的目的是 ；实验得到的结论是 （用字母符号表示） 实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm10.5101520.5151.5531.5203104220410（3）图中杠杆处于平衡状态，每个钩码受到的重力是0.5N，则弹簧测力计竖直向下的拉力是 N；拉着弹簧测力计，逐渐向右倾斜，并保持杠杆平衡，弹簧测力计的示将 5、下列四种情形中所使用的杠杆属千省力杠杆的是（ ）【变式】 图3所示的简单机械中属于费力杠杆的是 （ ）5、如图所示，不计轮与轴的摩擦及滑轮的重力，物体处于平衡状态时（） Am1=m2 Bm1=2m2 Cm2=2m1 Dm1=4m26、如图所示的装置中，不计滑轮摩擦，当水平向右的拉力F=5N时，物体恰能匀速的向右运动，求物体所受地面摩擦力的大小。 7、如图所示一根质地不均匀的木棒横放在地上，重心为O点，抬起它的左端需要200N，抬起它的右端需要300N，则（1）木棒的OA段重还是OB段重？（2）木棒本身重多少N？8、如图所示，用水平方向的力F拉绳子的一端P，使物体A以2m/s的速度向左匀速运动，此时弹簧测力计的示数为8N。不计滑轮、绳、弹簧的测力计的重力及绳与滑轮间的摩擦，则物体A与水平面的摩擦力及2秒内P端移动的距离分别为（ ） A8N，4m B8N，8m C16N，4m D16N，8m【变式】如图所示，用力F将重物匀速提起，滑轮重不计，则重物重力G与力F的关系是（） AF=G BF=2G CF= G/2 D无法确定9、如图所示，通过滑轮组用100N的拉力在20s内将重为240N的物体匀速提高2m，（不计绳重和摩擦），求： （1）绳子自由端的移动速度为多大？（2）动滑轮重力多大？（3）若重物再增加120N，要使重物匀速上升，作用在绳子自由端的拉力至少多大？10、如图所示，质量不计的不等臂杠杆两端分别挂上实心铁球A、B时，恰好能使杠杆在水平位置平衡。若将A和B同时浸没在水中，则杠杆的状态是（ ） A右端下沉 B左端下沉 C仍然平衡 D不能判定【变式】等臂杠杆的两端各悬挂一个质量相等的实心铜球和铁球，杠杆保持平衡，如图所示。若将两球同时没入水中，杠杆将（铜铁） A. 仍保持平衡 B. 挂铁球的一端下降 C. 挂铜球的一端下降 D. 无法确定11、如图7所示，工人用滑轮组吊起质量为l0kg的箱子，工人施加的拉力为250N，箱子 10s内被匀速竖直提升了 2m，不计绳重和摩擦，取g=10N/kg。求：(l)箱子受到的重力；(2) 工人做的有用功；(3)滑轮组的机械效率；(4)工人所做总功的功率。【变式1】如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg）（1）按题意画出滑轮组的绕绳（2）人所做功的功率多大？（3）被吊起的重物质量多大？【变式2】用如图所示的滑轮组提升货物，已知动滑轮重30N,货物重360N、上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不计绳重）。求：滑轮组的机械效率货物上升3m过程中，克服摩擦力做的功。12、如右图所示，已各斜面长5m，高3m，绳端拉力为50N。利用这个滑轮装置将重100N的物体在5s内从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中：（1）物体沿斜面向上运动的速度为多少？（2）绳端移动的距离是多少？（3）拉力的功和功率各是多少？（4）拉力的机械效率是多少？【变式】如图23 所示，物重G 为2000N，斜面长5m，高3m，斜面和滑轮组装置的总机械效率为80%，若将重物沿斜面以0.2m/s 的速度拉上来，求：（1）所需拉力F 是多少？ （2）机械的总功率是多少？13、如图所示，斜面长S=10m，高h=4m用沿斜面方向的推力F，将一个重为100N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功求： (1)运动过程中克服物体的重力做的功； (2)斜面的机械效率； (3)推力F的大小【变式】现有重800N的木箱A，小李同学想把它搬到高为6m、长为10m的斜面上，如图所示，他站在斜面上，沿斜面向上用600N的拉力使木箱A以0.2m/s的速度匀速从斜面底端到达斜面顶端求：（1）小李同学拉木箱的功率是多大？（2）该斜面的机械效率是多少？（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？1在生产生活中常使用如图所示的简单机械，其中一定不能省力的做法是（）ABCD2人体内的杠杆大多是由肌肉和骨骼组成的。图1中属于省力杠杆的是（）3骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S型路线骑行，他这样做是为了（）A缩短上坡过程中所走的路程B减少上坡过程中所做的功C减小上坡过程中所施加的力D缩短上坡过程中所用的时间4如图所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，物体上升的速度为0.1m/s，人拉绳的力F为250N，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（）A人拉绳做功的功率为75WB滑轮组的机械效率为80%C绳子自由端移动的速度为0.3 m/sD动滑轮重为100N5下列关于机械效率的说法正确的是（） A机械效率不可能达到100 B随着科学技术的发展，机械效率可能会大于100 C滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率D杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率6如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m。 已知G=18N，F=1ON。这一过程中，不能得到的结论是（） A绳子自由端上升0.4m B拉力F做功4JC动滑轮重为2N D该动滑轮的机械效率为907某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A甲图省力，机械效率甲图大B甲图省力，机械效率一样大C乙图省力，机械效率一样大D乙图省力，机械效率乙图大8、将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计绳重和摩擦时（ ）A一定提高 B一定降低 C一定不变 D无法判断9.如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为 （ ）A.45N、50% B.45N、75% C.60N、50% D.60N、75%ABCD图6F3F1F2F410.如图6所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是（）11.-个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（ ）A.有用功减少，总功减少 B.有用功增加，总功增加C.有用功不变，总功不变 D.有用功不变，总功减少12如图所示的轻质杠杆，AO小于BO，在A、B两端悬挂重物G1和G2后杠杆平衡。若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则（ ） A. 杠杆仍保持平衡 B. 杠杆的A端向下倾斜 C. 杠杆的B端向下倾斜 D. 无法判断13.如图所示，下列简单机械中，省距离的是( )14.如图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力F的变化情况是( )A.变小 B.变大 C.不变 D.无法确定15.小华用钓鱼竿钓起重为15 N的鱼，如图所示，OA=0.4 m，OB=2 m。下列说法正 A.用钓鱼竿钓鱼费距离B.钓鱼竿是个省力杠杆C.手对钓鱼竿的拉力F1的大小为75 ND.手对钓鱼竿的拉力F1的大小为3 N16.下列简单机械中，不能够用20 N的力提起50 N的物体的是( )A.杠杆 B.动滑轮 C.斜面 D.轮轴17.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过程中( )A.甲图省力，机械效率甲图大B.甲图省力，机械效率一样大 C.乙图省力，机械效率乙图大 D.乙图省力，机械效率一样大18.如图所示，测定滑轮组的机械效率时，所用钩码质量为200 g，几位同学用弹簧测力计测出拉力F的读数如下，其中肯定错误的是( )A.0.9 N B.0.8 N C.0.7 N D.0.6 N19如图所示，用F=10N的力拉着物体在地面上匀速运动，则物体与地面间的摩擦力为（ ）A、10N B、20N C、30N D、无法确定20.如图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向_（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持_并静止，达到平衡状态。这样做的好处是便于在杠杆上直接测量_。（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为_。他这样得出的结论是否合理？_；为什么？_。（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是_。21.小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2 N，测得的数据如表：（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上_拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。（2）第1次实验测得的机械效率为_。（结果保留两位有效数字）（3）分析表中数据可知：第2次实验是用_图做的；第4次实验是用_图做的。（选填“甲”“乙”或“丙”）。（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，_可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率_。（5）分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_。22如图所示杠杆OBA处于平衡状态，请分别画出F1的力臂L1和F2的力臂L2。23如图所示，水平地面上一质地均匀的方形木板在力F1的作用下处于静止状态，若把它看作一个以O点为支点的杠杆，请你画出阻力F2及动力F1的力臂l124如下左图，小明在做俯卧撑时可将他视为一个以脚为支点O的杠杆，如果他的重心在A点，请在图中画出重力G和支撑力F及支撑力的力臂l。25如图所示，请画出杠杆AB在图示位置静止时作用在B点的最小力F及其力臂L26.使用动滑轮能省（选填“力”、“功”或“距离”）用重为2N的动滑轮匀速提升一个重物时，动滑轮的机械效率为75%，若改用重为1.5N的动滑轮匀速提升同一重物，此动滑轮的机械效率为%（不计绳重和摩擦）27.如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为；若仅使倾角逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐（选填“增大”、“不变”或“减小”），此斜面的机械效率将逐渐（选填“增大”、“不变”或“减小”）第17题28.如图所示，轻质杠杆ABO能绕O点自由转动，若在杠杆末端A点施加一个力提起重物G，使杠杆在水平位置平衡，则此杠杆（选填“一