第十二章 《简单机械》复习教案

第十二章 简单机械复习教案【 教学目标 】（一）知识与技能（1）能从现实生活中感受杠杆，理解力臂，会画有关杠杆受力的力臂。（2）会探究杠杆平衡条件并会利用杠杆平衡条件解决有关问题。（3）知道定、动滑轮和滑轮组的特点及作用，会组装滑轮组。（4）知道什么是机械效率,它的大小与那哪些因素有关。（5）能联系实际体会简单机械在现实中的广泛运用。（二）过程与方法（1）培养学生运用物理语言分析问题和表达观点的能力。（2）学会研究物理问题的科学方法和学习方法。（三）情感、态度与价值观形成积极向上，团结协作的学习氛围,学会与同伴的合作交流【教学重点】杠杆的示意图；力臂的知识，杠杆的平衡条件及应用，滑轮及滑轮组省力情况，会画滑轮组的装配图；机械效率的计算和怎样提高机械效率。【教学难点】正确画好力臂，确定滑轮组省力情况。【教学过程】知识梳理 定义： 在力的作用下能绕固定轴转动的硬棒。1、杠杆 力避：从支点到力的作用线的距离。 杠杆平衡条件：F2L2=F1L1轮轴：是连续旋转的杠杆，使用轮轴时动力作用在轮上省力 定滑轮：实质是等臂杠杆，使用定滑轮不省力，可以改变力的方向。 动滑轮：实质是动力臂是阻力臂两倍的杠杆，使用动滑轮，可以省一半的力，不改变力的方向。2、滑轮 滑轮组：由定滑轮和动滑轮组成，即能省力又可改变力的方向，作用在滑轮组上的动力F=1/n(G物+G动) 动力作用点移动的距离S= n h，其中n表示承受重物的绳子段数，h物体上升高度。 有用功：机械对物体做的功。 额外功：机械克服自重和摩擦做的功3、机械效率h 总功：动力对机械做的功机械效率：= W有/ W总一、基础练习1，能绕固定点转动的硬棒是杠杆。从支点到动力作用线的距离叫动力臂；支点到阻力作用线的距离叫阻力臂；2，杠杆的平衡条件是F1L1=F2L2。动力臂阻力臂的杠杆是省力杠杆，动力臂 阻力臂的杠杆是费力的杠杆。3、定滑轮实质是个等臂杠杆。使用定滑轮不省力，但是能改变力的方向 。动滑轮实质是个动力臂为阻力臂2倍的杠杆，根据杠杆的平衡条件，动滑轮能省一半力。4、使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提重物所用的力就是物重的几分之一 。若一动滑轮和所挂的重物的总重是500牛，则所用的拉力F大小是250牛。5、机械效率：定义：有用功跟总功的比值。公式：= W有/ W总二、复习引入为了撬起很大的石头，小明通常会像如图所示那样：把长棒的一端插在大石头的底下，再在长棒的下面垫一个小石头，然后用力压长棒的另一端，使长棒绕着小石头转动，将大石头撬起这个长棒就是我们本节要研究的杠杆小孩玩的跷跷板、各类剪刀、起瓶盖起子等都是杠杆根据经验小明知道：越在直棒的后端用力，用的力越小要巧妙的使用杠杆，就要知道杠杆遵循什么样的规律，所以我们要深入理解杠杆的平衡条件F1LlF2L2。三、复习内容1、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。（说明：动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反 ）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：找支点O； 画力的作用线（虚线）； 画力臂（过支点垂直力的作用线作垂线）； 标力臂。2、研究杠杆的平衡条件：（a) 杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。（b) 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。（c) 结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力动力臂阻力阻力臂。写成公式F1l1=F2l2 也可写成：F1 / F2=l2 / l1解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。）解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。 说明：应根据实际来反选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。3、滑轮：（1）定滑轮： 定义：中间的轴固定不动的滑轮。 实质：定滑轮的实质是：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=1/2G只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=1/2(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= 1/nG 。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=1/n(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：首先根据公式n=(G物+G动) / F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。滑轮组省力情况：几段绳子承担重物和动滑轮的总重，提起重物所用力就是物重的几分之一。注：一般说绳子自由端如果向上拉动，数绳子股数时算上此绳数，如果自由端向下拉动，数绳子股数时，不算此绳数。设计滑轮组一般先依拉力，阻力关系或依拉力移动距离与重物移动距离确定绕滑轮组的绳子股数n=G物+G动/F拉再按绳子股数，拉力方向推出动滑轮和定滑轮的个数。动滑轮个数：N动=n/2（n为偶数时）N动=n-1/2（n为奇数时）4、机械效率：（1）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斜面：W总= fL+Gh=FL（4）机械效率： 定义：有用功跟总功的比值。 公式： 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。通常是减少额外功，如搞好润滑，减轻机械自重；在无法减小额外功的情况下，采用增大有用功来提高机械效率。为提高机械效率，在机械结构一定的情况下，可以采取增加提升物重的办法来实现。（5）机械效率的测量：原 理：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：动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。提升重物越重，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。5、机械效率和功率的区别：功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功。四、例题讲解例1：不等臂直杠杆在动力和阻力作用下，已处于平衡状态，采用下列办法不能使杠杆平衡的是( )A、在杠杆上再施加一个力，使这个力的作用线通过杠杆的中点，但不通过支点。B、在杠杆上再施加一个力，使这个力的作用线通过支点C、使动力和阻力同时减小到原来的1/2D、使动力臂和阻力臂同时变为原来的2倍例2：在“探究杠杆的平衡条件”实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在 位置平衡，这样做是为了便于测量 ；如发现杠杆左端偏高，则可将右端的平衡螺母向 调节，或将左端的平衡螺母向 调节。五、堂上练习1、下列器件中属于省力杠杆的是（ ）A坩埚钳 剪刀 筷子 镊子 图 2、如图所示，某人用一根轻质木棒挑着为120N的物体站在水平地面上，木棒保持水平，棒AB长为1.2m，重物悬挂处离肩膀距离BO为0.8m，则手在A端对木棒竖直向下的作用力大小为_N。3、生活和生产中有许多不同类型的杠杆，如图所示的托盘天平属于 杠杆，缝纫机踏脚板属于 杠杆铡刀属于 杠杆4、工厂为了搬运一个笨重的机器进人车间，某工人设计了下图所示的四种方案（机器下方的小圆表示并排放置的圆型钢管的根截面），其中最省力的方案是( ) 六、布置作业1、如下左图所示，O点为杠杆的支点，请画出力F的力臂，并用字母L表示。2、如下右图是用杠杆提起重物的示意图。请画出拉力F1（方向竖直向上）的力臂，并画出挂重物的绳对杠杆的拉力F2的示意图。