简单机械教案

1、学习目标1、 掌握杠杆和滑轮的工作原理；2、 能够分析省力杠杆和费力杠杆；3、 掌握动滑轮和定滑轮对力的改变方式，分析滑轮组的受力；4、 能够运用所学知识解释生活中的杠杆和滑轮现象。教学内容内容回顾1、 什么是力？ 我们将一个物体对另外一个物体的作用叫做力。2、 二力平衡。 物体处于静止或匀速运动状态，我们称物体处于平衡状态，处于平衡状态的物体所受到的力叫做平衡力。如果物体只受到两个力而处于平衡，我们把这种情况叫做二力平衡。3、 物体的受力分析。 一般情况下是一“重”、二“弹”、三“摩擦”四“场力”。其中重是重力指物体受到地球引力的作用而受到的力；弹是弹力指发生弹性形变的物体，由于要恢复原来的

2、形状，对跟他接触的物体产生的作用，通常包括地面的支持力、水的压力和绳索的拉力等，方向总是与接触面垂直的；场力一般指电场力和磁场力。【教法】引导学生回顾。知识精讲知识点一（ 杠杆）【知识梳理】1、概念：如下图所示，各种工具在使用过程中都是绕这某一点固定转动的，我们把在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。 2、 杠杆的五要素（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，通常用O表示。（2）动力：为达到目的而使杠杆转动的力，通常用表示。（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，通常用表示。（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离，通常用表示。（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，通常用表示。【教法】 通过展示图片和举实际

3、的例子，让学生知道什么使杠杆。【例题精讲】例1.一根 棒在力的作用下，能够 ，这根棒就叫做杠杆。杠杆的支点是指 ，作用在杠杆上，促使杠杆转动的力叫做 ， 杠杆转动的力叫做阻力。从 到 的 距离叫做动力臂。【教法】：逐步帮主学生疏导概念，使学生进一步掌握杠杆概念。【解析】：根据杠杆的概念知道杠杆是力的作用下绕固定点转动的硬棒，由杠杆的五要素可知支点是杠杆绕着转动的固定点，使杠杆转动的力是杠杆的动力，阻碍杠杆转动的力是杠杆的阻力，动力臂是从支点到动力作用线的距离。【答案】：硬；绕固定点旋转；杠杆绕着转动的固定点；动力；阻碍；支点；动力作用线；垂直。【课堂练习】1. 画出图中各力的力臂。 【教法】：

4、对动力臂和阻力臂的概念，进行认真的梳理和解剖。【解析】：因为力臂是支点到力的作用线的距离，就是支点到延着力的方向的最短距离，就是力臂与力的作用线垂直。【答案】知识点二（杠杆的分类）【知识梳理】1、 杠杆的平衡 杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动，就说此时杠杆处于平衡状态。 在“重心”理论的基础上，阿基米德发现了杠杆原理，即“二重物平衡时，它们离支点的距离与重量成反比。其公式为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即。2、 杠杆的分类 （1）省力杠杆:L1>L2,F1<F2,省力、费距离。如拔钉子用的羊角锤、铡刀，瓶盖扳子，轧刀，动滑轮，手推车 剪铁皮的剪刀及剪钢筋用

5、的剪刀等。 (2)费力杠杆:L1<L2,F1>F2,费力、省距离，如钓鱼竿、镊子，筷子，船桨,裁缝用的剪刀等。 (3)等臂杠杆:L1=L2,F1=F2,既不省力也不费力，又不多移动距离，如天平、定滑轮等。注意：没有任何一种杠杆既省力又省距离。【教法】 通过具体例子 的分析，让学生掌握杠杆的平衡原理，学会辨别各种杠杆。【例题精讲】例1.如图所示轻质杠杆OA上悬挂着一重物G，O为支点，在A端用力时杠杆平衡。下列叙述正确的是（ ）A.此杠杆一定是省力杠杆。B.沿竖直向上方向用力最小。C.此杠杆可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆。D.沿OA方向用力也可以使杠杆平衡。【教法】：分析系统的阻力臂

6、、阻力、动力和动力臂，根据杠杆平衡的关系，对答案进行分析排除。【解析】：因为无法确定动力臂的大小，A错误；沿垂直杠杆向上，动力臂最大，动力最小最省力，B错误；沿OA方向，动力臂是零，杠杆无法平衡，D错误；不同方向的力可以确定不同的动力臂，因此动力臂可能很大，也可能很小，所以此杠杆可能是省力杠杆，也可能是费力杠杆，C正确。 【答案】：C 例2.如图所示，属于费力杠杆的工具是（ ）【教法】：化成简单受力示意图，分析阻力臂、阻力、动力和动力臂的关系。 【解析】：剪刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，故剪刀为省力杠杆，A不符合题意；起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，故剪刀为省力杠杆，B不符合题意；钢丝

7、钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，故剪刀为省力杠杆，D不符合题意；镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，故剪刀为费力杠杆，C。符合题意【答案】：C【课堂练习】1.如图所示，重力为G的均匀棒悬于O点成竖直，现在下端施一水平拉力让棒缓慢转过角，在棒转动的过程中（ ） A.动力臂逐渐变大 B.阻力臂逐渐变大 C.动力不变 D.动力逐渐减小【教法】：分析在变化在变化过程中阻力臂与动力臂的变化。【解析】：杠杆转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为零，转过角后，重力的力臂（阻力臂）逐渐增大，故B正确；当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，

8、当杠杆转过角后，力与杠杆不在垂直力臂变小，故A错误；根据杠杆平衡条件可得，阻力与阻力臂乘积增大，而动力臂减小，则动力是逐渐增大的，故C、D错误。【答案】：B2.如图所示，O为杠杆的支点，第一次杠杆在重物G和力的作用下处于水平位置平衡。如果二次杠杆在重物G和力的作用下仍然在图中位置保持平衡，下面关系中正确的是（ ） A. B. C. D.【教法】：分析两次平衡过程中力臂的关系，再根据杠杆平衡条件判断力的大小。【解析】：第一次杠杆在G和的作用下处于平衡时，的力臂为O到作用点的杆长，重力G和重力的力臂为整个杆的长度，由杠杆平衡条件可得,又由图可知,所以;当第二次杠杆在重物G和的作用下时，的力臂为，如

9、图所示，由图知道,为了使杠杆仍在图中位置保持平衡。因为G和重力的力臂无法改变，又力臂变小，则。故选C、D。【答案】：C、D知识点三（滑轮）【知识梳理】1、 滑轮的概念和分类 用绳索或链条绕过具有转动轴的光滑圈轮就叫做滑轮。 根据转动轴是否跟物体一起运动分为动滑轮和定滑轮。转轴跟着物体运动的叫做动滑轮；转轴位置固定不变的叫做定滑轮。2、 定滑轮 （1）实质是个等臂杠杆。 （2）特点是可以改变动力的方向、不省力、不省距离。3、 动滑轮 （1）实质是动力臂等于阻力臂2陪的杠杆。 （2）作用是不改变力的方向、省一半的力、费一倍的距离。 【教法】 通过图片分析，理清楚滑轮以及动滑轮和定滑轮的概念，了解动

10、滑轮及定滑轮与杠杆的关系。【例题精讲】例1 、如右图所示，物体重10N，且处于静止状态。该滑轮是       滑轮，手拉弹簧测力计在1位置时的示数为       N。若手拉弹簧测力计在1、2、3三个不同位置时的拉力分别是F1、F2、F3，则它们的大小关系是F1    F2    F3。这证明使用定滑轮不能改变力的     ，只能改变力的&

11、#160;     。 【教法】：让学生根据定滑轮的特点，分析各个力与重力的关系。【解析】：由图可知该滑轮为定滑轮，定滑轮的特点是，即不省力也不费力，但能改变力的方向。【答案】：定；10；=；=；大小；方向。例2、如右图所使用的滑轮为                滑轮。若物重G = 400N，不计滑轮、绳子的重量及摩擦，匀速提起重物所需的拉， F =   

12、   N。 【教法】：让学生根据动滑轮滑轮的特点，分析各个力与重力的关系。【解析】：由图可知该滑轮为动滑轮，由于不计滑轮、绳子的重量及摩擦，由动滑轮特点可知拉力为重力的二分之一，即。【答案】：动；200N。【课堂练习】1、 定滑轮实质是           杠杆，使用定滑轮可以改变        ，但它不 能      

13、;        。动滑轮实质是        的杠杆，使用动滑轮 可          力，但              改变力的方向。如下图所示的甲、乙两个装置中各使用了一个滑轮。其中甲图中的滑轮是   &

14、#160;   滑轮，乙图中的滑轮是       滑轮。 【教法】：指导学生对两种滑轮的概念进行梳理。【解析】：根据动、定滑轮的实质和特点进行梳理。【答案】：等臂；方向；大小；动力臂等于2倍阻力臂；省一半力；不可以；动；定。2、工人为搬一笨重的机器进入厂房，设计了如下四中方案（机器下方的圆表示并排放置的钢管横截面），那种追省力（ ） 【教法】：指导学生对各图的力进行分析【解析】：比较四个图可知甲图的摩擦力最大，所以A的力最大，A错误；B图为定滑轮只能改变力的方向，不能改变力的大小，所以与D答案一

15、样拉力F就等于摩擦力，则B、D错误。C图为动滑轮，根据动滑轮特点可知，拉力F等于摩擦力大一半，所以C图F最小，故选C。【答案】：C知识点四（滑轮组）【知识梳理】1、 概念：动滑轮与定滑轮的组合叫做滑轮组。如图所示为两种不同绕法的滑轮组。 分析（解剖分析）得到原来两种的组合方式的省力情况不同。一个F=1/2G 另一个F=1/3G2、 特点：既可以省力又可以改变力的方向，但要多费距离；当动滑轮上连有n根绳子，那拉力和物重的关系是F=1/n G， （动滑轮的自重不计）。【教法】 对每种组合的方式上每个滑轮的受力进行具体分析。【例题精讲】例1、如图所示的滑轮组不计滑轮重和摩擦则F1_GF2=

16、_G。【教法】：结合滑轮组的特点分析每个力的情况。【解析】：由图知，左边的滑轮由5段绳子承担重物，所以5F1=G，右边的滑轮由4段绳子承受重物所以4F2=G。【答案】：例2 、如图所示，此人体重为600N，他想站在吊篮里把自己匀速地拉上去，若已知吊篮、动滑轮共重240N，那么他所用的拉力F应为(   )A600N  B280N   C240N    D840N【教法】：具体分析每个滑轮对力的改变。【解析】：这里的认人不是站在地面上，所以是3段绳子吊起了篮子和人，且每段绳子的力

17、的大小都相同，因此，所以F=840/3=280N。【答案】：B【课堂练习】1、不计滑轮重及摩擦等因素，物重100N，用图中所示滑轮组匀速提升时，F=_N，挂钩B处所受力_N，顶板悬挂定滑轮的A处所受力_N。【教法】：具体分析每个滑轮对力的改变。【解析】：动滑轮上一共有4段绳子，所以将向上的100N分成4分，即每段绳子上有100/4=25N,所以F=25N。而挂钩B受到的力是整个滑轮的力，所以B处受力100N。因为每段绳子都有25N向上的力，根据力的平衡可得，每段绳子有25N向下的力，而向下的绳子一共有3段，所以A处所受的力等于3段绳子的合力，即75N。【答案】：25N；100N；75N。2、

18、一同学站在地面上，要利用如图所示的滑轮组提升重物，已知物体和滑轮总重为1000N，而绳子最多只能承受400N的力，请你在图中帮他画出符合要求额绳子的绕法。【教法】：分析总重与绳子受力的关系，利用滑轮组特点分析需要的动滑轮的绳子的段数。【解析】：物体和滑轮总重为1000N，绳子最多只能承受的重即最大拉力F=400N。所以绳子段数,所以绳子的段数为3段。【答案】： 总结回顾1. 杠杆的概念及构成杠杆的要素。 杠杆：在力的作用下绕固定点转动的硬棒。 构成要素：支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂。2. 杠杆的平衡条件。 动力×动力臂=阻力×阻力臂3. 杠杆的分类。 省力杠杆、费力杠杆

19、和等臂杠杆。4. 什么是定滑轮？定滑轮的特点和实质。 转轴位置固定不变的滑轮叫做定滑轮。特点是可以改变动力的方向、不省力、不省距离。实质是个等臂杠杆。5. 什么是动滑轮？定滑轮的特点和实质。 转轴跟着物体运动的滑轮叫做动滑轮。特点是不改变力的方向、省一半的力、费一倍的距离。实质是动力臂等于阻力臂2陪的杠杆。6. 什么是滑轮组？它有什么特点？ 动滑轮与定滑轮的组合叫做滑轮组。特点是既可以省力又可以改变力的方向，但要多费距离；当动滑轮上连有n根绳子，那拉力和物重的关系是F=1/n G， （动滑轮的自重不计）。 课后作业1、下列事例属于省力杠杆的是（ ） A. 用镊子换药 B用筷子夹菜 C. 用大扫

20、扫帚扫地 D. 用钳子截断铁丝 【教法】：分析每种物体在利用时的阻力臂和动力臂大小，根据杠杆平衡条件判断。【解析】：镊子、筷子、扫帚的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，钳子的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。【答案】：D2、如图所示在“研究杠杆的平衡条件”的实验中若实验时在杠杆的左端悬挂一个物体右端用弹簧秤拉着使杠杆在水平位置保持平衡今握着弹簧秤缓慢地沿图中虚线的位置1移动到2(杠杆始终在水平位置保持平衡)则弹簧秤的示数（ ） A不断增大 B先增大后减小 C不断减小 D先减小后增大 【教法】：分析从1到2的力臂变化。【解析】：1、2位置施力的力臂如图所示。当施加的动力垂直于杠杆时，动力臂最长，因为杠杆

21、始终在水平位置保持平衡，阻力和阻力臂一定，此时的动力最小，所以从位置1移动到2的过程中，动力F先减小再增大。【答案】：D3、密度均匀的直尺放在水平桌面上尺子伸出桌面部分OB是全尺长的1/3当B端挂上10N的物体时直尺的A端刚好开始翘起。如图5所示则此直尺受到的重力是（ ） A.20N B.5N C .10N D. 无法确定。 【教法】：分析受力情况。【解析】：如图由于直尺的密度是均匀的，所以其重心在尺子的中点C处，如图所示。,所以。有杠杆平衡条件得,即。所以G1=20N。【答案】：A4、一根轻质杠杆在左右两端分别挂在200牛和300牛的重物时杠杆恰好平衡若将两边物重同时减少50牛，则杠杆 （

22、） A左端下沉 B右端下沉 C仍然平衡 D无法确定 【教法】：分析力臂与力的关系。【解析】：假设杠杆左端力臂为，右端力臂为，开始时，由杠杆平衡条件得：所以，将两边同时减小50N，,，左边<右边，所以右边下沉。【答案】：B5、 工地上建筑工人常用如图所示的小车运送重物为了省力应将重物放在A处还是B处，请在所选择的A或B处画出重物的重力示意图及其对支点O的力臂。 【教法】：分析动力、动力臂和阻力的大小变化。【解析】：由图可知，小车的轴是支点，动力作用在车把上，动力臂一定，重物的重力是阻力，大小一定，根据杠杆的平衡条件，当杠杆平衡时，在动力臂越和阻力大小一定时，阻力臂越短，动力就越小所以为了省力，应将重物放在A处重力的方向竖直向下，作出重力示意图，然后由支点向重力作用线引垂线，支点到垂足的距离就是阻力臂。【答案】：6、 请在图中画出抽水机手柄A点所受动力F1的力臂L1和B点所受阻力F2的示意图。 【教法】：分析动力的目的。【解析】：由力臂的概念可知，动力臂是支点到动力作用线的垂线。由于动力是向上，目的是将B点往下压，所以阻碍B往下的阻力就是，沿着B向上。【答案】：7、小明用如图所示的滑轮组，将重为1.5N的物体匀速提升到一定高度，在此过程中，手拉力的实际大小应该是（ ）A、小于0.75N B、等于0.75N C、大于