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第十三章 力与机械一、单元复习目的1、知识与技能目标：（1）知道弹力，会使用弹簧测力计和弹簧测力计的读数。会画重力的示意图。（2）理解研究滑动摩擦力的大小与那些因素有关的实验。（3）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。（4）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。（5）知道定、动滑轮和滑轮组的特点及作用，会组装滑轮组。（6）能联系实际体会简单机械在现实中的广泛运用。2、过程与方法目标：（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。3、情感、态度与价值观目标：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 二、复习的重点和难点重点：力的示意图；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，设计滑轮组。难点：正确画好力臂，确定滑轮组省力情况，设计滑轮组。三、知识梳理摩擦力重力弹力 力 力 和 机 械 简 单 机 械四、教学课时：三课时第一课时一、基础练习1、不计空气的作用，乒乓球从桌面弹起后，在空中受到重力的作用（不计阻力），这个力的施力物体是地球 ，方向是竖直向下。2两个相互接触的物体与它们要发生或已经发生相对运动时，就在接触间产生一个阻碍相对运动的力，这种力就叫做摩擦力。 3滑动摩擦力的大小跟物体间的压力和接触面的粗糙程度有关。摩擦力的方向跟物体运动的方向相反。二、复习内容1、弹力：我们在压尺子、拉橡皮筋、拉弹簧时，感觉到它们对手有力的作用，这种力叫做弹力。 弹力是物理由于弹性形变而产生的。2、弹簧测力计：A、原理：在弹性限度内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比。B、使用方法：“看”：量程、分度值、指针是否指零；“调”：调零；“读”：读数=挂钩受力。C、注意事项：加在弹簧测力计上的力不许超过它的最大量程。D、物理实验中,有些物理量的大小是不宜直接观察的,但它变化时引起其他物理量的变化却容易观察,用容易观察的量显示不宜观察的量,是制作测量仪器的一种思路。这种科学方法称做“转换法”。利用这种方法制作的仪器象：温度计、弹簧测力计、压强计等。3、重力：最常见的一种力重力的概念：地面附近的物体，由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的施力物体是：地球。重力大小的计算公式G=mg 其中g=9.8N/kg 它表示质量为1kg 的物体所受的重力为9.8N。重力的方向：竖直向下 其应用是重垂线、水平仪分别检查墙是否竖直和 面是否水平。重力的作用点重心：重力在物体上的作用点叫重心。质地均匀外形规则物体的重心，在它的几何中心上。如均匀细棒的重心在它的中点，球的重心在球心。方形薄木板的重心在两条对角线的交点4、摩擦力：1、定义：两个互相接触的物体，当它们要发生或已发生相对运动时，就会在接触面上产生一种阻碍相对运动的力就叫摩擦力。摩擦力静摩擦动摩擦滑动摩擦滚动摩擦2、分类：3、摩擦力的方向：摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，有时起阻力作用，有时起动力作用。4、静摩擦力大小应通过受力分析，结合二力平衡求得5、在相同条件（压力、接触面粗糙程度相同）下，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。6、滑动摩擦力：测量原理：二力平衡条件测量方法：把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计水平拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力就等于滑动摩擦力的大小。 课本P56图12、3-2研究滑动摩擦力的大小与那些因素有关：比较甲、乙图可得：接触面粗糙程度相同时，压力越大滑动摩擦力越大；比较甲、丙图可得：压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。该研究采用了控制变量法。由前两结论可概括为：滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。实验还可研究滑动摩擦力的大小与接触面大小、运动速度大小等无关。7、应用：理论上增大摩擦力的方法有：增大压力、接触面变粗糙变滚动为滑动。理论上减小摩擦的方法有：减小压力接触面变光滑、变滑动为滚动（滚动轴承）使接触面彼此分开（加润滑油）。三、教学过程例1 (南通市海门卷)分析以下摩擦，属于有害摩擦的是A写字时，手与笔之间的摩擦B走路时，鞋底与地面之间的摩擦C骑车时，车轮与车轴之间的摩擦D皮带传动时，皮带与皮带轮之间的摩擦例2 （江苏省南通市）下面关于力学现象的解释中正确的是 A小球在空中下落得越来越快，是因为力可以改变物体的运动状态 B人用力推车，车未动，是因为推力小于摩擦力 C小孩从滑梯上自行下滑，是因为他受到惯性的作用 D书本静止在课桌上，是因为书本的重力与书本对桌面的压力平例3 (长沙市)如图所示，某同学用40N的水平力将一个重30N的物体压在竖直的墙壁上使其处于静止状态，则物体与墙壁间的摩擦力是A、40N B、30N C、10N D、70N例4 （临沂市）赵强同学学了物理后，养成了观察生活的好习惯，他发现好多药瓶瓶盖的侧面都做有密集的竖条纹，如图所示，其目的是为了A坚固耐用B增大粗粒程度，从而增大摩擦，便于旋开和旋紧C便于运输D节约材例5 （广州市）一木块在外力作用下沿水平木板向右匀速运动（如图11），用示意图表示木块所受的牵引力、摩擦力和重力例6 （河南省）图9是某小组研究“摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验示意图，(1)本实验中产生摩擦力的方法是 (2)用弹簧测力计拉着木块在水平木板上滑动时，每次都要使木块做匀速直线运动这是因为 (3)比较(b)、(c)两步，你能得出正确结论吗? 原因是 四、堂上练习1（浙江省舟山市）如图所示用弹簧秤拉着木块在水平桌面上作直线运动，实验记录如下表。由此可知，木块与水平桌面的滑动摩擦力为（ ）A4. 5牛 B3. 2 牛 C3. 0牛 D2. 1牛2（江苏省南通市）下列措施中，属于增大摩擦的是 A给笨重的旅行箱装上轮子 B汽车轮胎表面做出凹凸不平的花纹 C气垫船利用气体将船和水分离 D经常给自行车轴加润滑油3（河北理综）某同学对生活中的一些做法进行了分析，你认为不合理的是 A连接玻璃管与胶皮管时，先把玻璃管口用水润湿，水起润滑作用 B举重运动员比赛前手上涂抹“镁粉”，目的是减小摩擦 C雨天，机动车应低速行驶，是由于车轮与地面的摩擦较小 D铅笔芯粉末加人到生锈的锁中，起润滑作用4（深圳市）足球运动员把足球踢向空中，若不计空气阻力，则图1是表示足球在空中飞行的受力图，正确的是（G表示重力，F表示脚对球的作用力）5（江西省）在物理考试作图时，小亮画错了一个地方，用橡皮轻轻地擦，没有擦干净，然后他稍使点劲就擦干净了，这是通过增大 的方法来增大橡皮与纸之间的 6、（山东省）图7中的两位同学正在做抛球游戏，请在图中画出球被抛出后所受重力的示意图。7、(辽宁省十一市) 下列几个实例中属于减小摩擦的是_(填序号)。用力捏自行车的车闸；汽车轮胎上的花纹；汽垫船向下喷出强气流，在船底和水之间形成一层空气垫。请发挥你的想象，写出一个自然界中如果不存在摩擦的情景：_。五、教学反思第二课时一、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。二、复习引入为了撬起很大的石头，小明通常会像如图1241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。OF1l1l2F2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（实线，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：杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。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。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。4、应用：名称结 构特 征特 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、花枝剪刀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，定滑轮说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。四、复习过程例1：(北京)如图2所示的四种用具中，属于费力杠杆的是 例2：（南充）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1/2 D、使动力臂和阻力臂同时变为原来的2倍例3：(广州) 用杆秤（如图8）测量鱼的质量，当秤钩挂在A点，绳纽挂在O点（支点），秤锤挂在B点时杆秤处于平衡状态AO是10cm，BO是30cm，秤锤的质量是0.5kg，鱼的质量是kgF1例4：（锦州）请在图5中画出用瓶起子启瓶盖的动力F1的力臂L1和阻力F2。例5 （无锡）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。上图是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重05N，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在下表中。实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11.510121201031201.510(1)请将表格中的实验数据补充完整。(2)小明的第3次实验存在错误，其错误是 。五、堂上练习1、（海珠）如图所示，下列器件中属于省力杠杆的是（ ）图A坩埚钳剪刀筷子镊子2、（海淀）如图15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、（江西）生活和生产中有许多不同类型的杠杆，如图7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、（北京）如图13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。5（大连）图5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。6、（泉州）在“探究杠杆平衡条件”实验中：（1）实验前，先把杠杆的中点支在支架上，调节两端的平衡螺母，使杠杆在_位置平衡。（图中杠杆上每格距离相等）（2）实验中，改变支点两侧的钩码位置和个数，一般要做三次实验，得到三组数据并进行分析，这样做的目的是：_。（3）如图17所示，杠杆处于平衡状态。如果在支点两侧的钩码下方分别再挂一个等重的钩码后，杠杆_保持平衡（选填“能”或“不能”）六、教学反思第三课时一、基础练习1、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。2、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。l1l2F2F1二、复习内容1、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=GF1l1F2l2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)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为偶数时） （n为奇数时）甲乙图3三、复习过程例1： （北京）请在图14中画出用滑轮组提升水桶最省力的绕绳方法。例2 （桂林）一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图3所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出。如果汽车的动 力比阻力小800N，则甲图中人拉动汽车的拉力至少为 ，乙图中人拉动汽车的拉力至少为 ，其中比较省力的是 图。（绳与滑轮间的摩擦不计）例3 （玉林）如图1所示，表示用滑轮或滑轮组提起同一重物的几种方法其中最省力的是 (动滑轮重和摩擦忽略不计)：四、堂上练习1、（盐城）在如图所示的滑轮组上绕线，使匀速提升重物G时最省力.2、(茂名)如图8所示的三种工具有相同的特点，从物理的角度来说，它们都是 在图甲和图乙中，若两滑轮质量相同，不计绳重和摩擦，用它们分别将两个重力相同的物体匀速提升相同高度，则所用的拉力F甲 F乙3、（攀枝花）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( C ) 4、(海南)我省中部山区的公路环绕山坡盘山而上，车辆沿着盘山公路向上行驶时可以A省力 B省功 C省时间 D省距离五、教学反思
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