简单机械导学案

-PAGE13-第十章机械与人第一节：杠杆一．学习目标:1．认识什么是杠杆；2．认识杠杆的五要素；3．理解力臂概念，会画力臂一．自主学习：温故知新：（1）如右图所示，画出物体受到支持力的示意图。（2）画出P点到直线L的距离线段。二．自主学习：1．自学P174—P185。观察下列各图中的杠杆，归纳杠杆的特点，并说明杠杆的概念（1）杠杆：叫做杠杆。杠杆的形状有：等。2．杠杆的五要素：（1）支点：叫做支点，支点用字母表示。（2）动力：叫做动力，动力用字母表示。（3）阻力：叫做阻力，阻力用字母表示。（4）动力臂：叫做动力臂，动力臂用字母表示。（5）阻力臂：叫做阻力臂，阻力臂用字母表示。3．画出下图中各个杠杆的动力臂L1和阻力臂L2。三．反思小结:1．在物理学中，将一根在力的作用下下可绕固定点转动的硬棒称，这个固定点叫。2．使杠杆转动的力叫；阻碍杠杆转动的力叫；从支点到动力作用线的垂直距离叫；从指点到阻力作用线的垂直距离叫。3．当力的作用线通过支点时，力臂的大小为。四.课堂反馈：(题中g＝10N/kg)1．从支点到力的作用距离叫力臂。2．关于力臂下列说法中正确的是（）A．力臂一定在杠杆上B．动力作用线到支点的距离叫动力臂C．阻力作用点到支点的距离叫动力臂D．力的作用线通过支点，这个力的力臂为03．下列关于杠杆说法正确的是（）A．杠杆都是直的B．力臂一定在杠杆上C．动力臂与阻力臂之和等于杠杆D．力臂一定经过支点4．如下图所示的杠杆中，动力的力臂用L表示，图中所画力臂正确的是（）5．如右图所示AOB为轻质杠杆，B端挂重物G，A端分别作用四个方向力时，则四个力的力臂大小说法正确的是（）A．L2最大B．L4最大C．L1最大D．L3最大6．在右图中，三个力都能单独使杠杆在水平位置平稳，其中最小的力是()7．画出下列各图中杠杆的力臂。8．画出下列各图中力F的力臂L的力臂。第二节：探究杠杆平衡条件一．学习目标:1．探究杠杆的平衡条件；2．通过实验得出杠杆平衡条件：F1L1＝F2L3．利用杠杆平衡条件解决一些实际问题。二．自主学习：1．温故知新：一根在力的作用下可绕固定点转动的硬棒称，这个固定点叫。使杠杆转动的力叫，阻碍杠杆转动的力叫，从支点到动力作用线的垂直距离叫，从支点到阻力作用线的垂直距离叫。当力的作用线通过支点时，力臂的大小为。2．知识准备：当杠杆在力的作用下处于状态或状态，叫杠杆平衡。3．阅读教材P185～P187，学会探究的环节，学会排除不合理的猜想。三．探究学习：杠杆平衡条件的探究（一）实验目的：研究杠杆在什么条件下平衡。（二）实验器材：杠杆和支架、钩码、刻度尺、线。（三）实验步骤：1．以中点为支点，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。2．在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节位置，使杠杆重新在水平位置平衡。3．把支点右边的钩码重当作动力，支点左边的钩码重当作阻力，直接读出动力臂和阻力臂，将各数值填入表格中。4．改变钩码的个数，重复②、③再做两次，将结果填入表中。5．在各次实验中，分别求出动力×动力臂和阻力×阻力臂的值，加以比较。（四）实验记录：序序号动力F1/N动力臂L1/cm动力×动力臂(F1×L1)/N.cm阻力F2/N阻力臂L2/N阻力×阻力臂(F2×L2)/N.cm123（五）结论：杠杆的平衡条件:。表达式：或。对公式的理解：1、杠杆平衡与否，不只取决于两端所受的力的大小，也不只是取决于两端力臂的大小，而是取决两端力与力臂乘积的大小；2、若两端乘积相等，则平衡；若不等，则转向乘积较大的一方（而不一定是力大的一方）。四．实验反思：（1）实验时为何每次都要让杠杆在水平位置平衡？答。如果杠杆位置如右图所示，则左端平衡螺母应向方向调节，或左端平衡螺母应向方向调节，使杠杆在水平位置平衡。（2）实验次数要三次以上的目的是什么?答：。经典例题：1．如下左图小孩和大人玩跷跷板，小孩重300N，坐在离支点2m远处，大人重500N，大人应离支点多远才能使他们玩起来？2．如上中图所示，O为一根轻质杠杆的支点，OA＝2m，OB＝25m，A点处挂着重100N的物体。若在B端施加一个竖直方向的力，使杠杆在水平位置上保持静止，则这个力的大小是，方向。3．如上右图所示，OA＝10cm，AB＝40cm，轻质杠杆上的A点挂一个100N的物体，则在点竖直向上的接力为F＝N。五．课堂小结：1．杠杆的平衡条件是：。2．在探究杠杆平衡条件的实验中，为了便于测量力臂，在实验时应使杠杆静止。如果挂钩码前杠杆的位置如右图所示，则左端平衡螺母应向调，若右端螺母向调，最后使杠杆在位置平衡。3．作用在杠杆上的动力是4牛，阻力是12牛，当杠杆平衡时，动力臂与阻力臂之比是。4．用杠杆去撬动一块石头，如果杠杆的动力臂长2米，阻力臂长40厘米，那么只要用 的力就能撬起重500牛顿的一块石头。5．某同学在探究杠杆平衡条件的实验时，共做了3次，每次杠杆都平衡，下面时他实验时的记录，请你把所缺的数据试着补上。实验序号实验序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm112010234635936．如右图所示的杠杆，杠杆处于平衡状态，若在杠杆两边各减去一个砝码，则（）A．杠杆保持平衡B．杠杆左边向下倾C．杠杆右边向下倾D．无法判断7．小明在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：（1)）实验前他先调节杠杆在水平位置上平衡，其目的是。（2）杠杆平衡后，小明右图甲所示的A位置挂上两个钩码，当在B位置再挂上个钩码时，才能使杠杆重新平衡．（3）他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉，若每个钩码重1N，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数将（填“大于”、“等于”或“小于”）1N。8．如右图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，OA＝0.3m，OB＝0.2m。A点处挂一质量是2kg的物体G，B处施加一个竖直向上的力F在水平位置平衡，则物体的重力为多少?力F的大小是多少?第三节：杠杆的应用（2个课时）一．学习目标:1．知道杠杆的应用分三种情况及三种杠杆的特点，会举例说明。2．能用杠杆的平衡条件解决简单的问题和简单的计算。二．自主学习：1．温故知新：杠杆是指在力的作用下能绕固定点的硬棒,杠杆的五要素是指、、、、。2．杠杆的平衡条件表达式为：。3．三种杠杆（阅读P187～P189）：（1）观察与思考:试着将下列杠杆分类，并说出你分类的依据及它们的优点。（试着找每根杠杆的支点和动力臂阻力臂，比较力臂的大小，从而判断动力F1和阻力F2谁大）。将填序号填在下面空格（填序号）：第一类:动力臂大于阻力臂的有，被称为省力杠杆。第二类:动力臂小于阻力臂的有，被称为费力杠杆。第三类:不省力也不省臂的有，被称为等臂杠杆。（2）观察实验.指出三种杠杆的特点,并分析其优点和缺点。如上左图所示，省力杠杆：动力臂阻力臂，即L1L2,省力即F1F2；省力杠杆的缺点是。常见省力杠杆有：如上中图所示，费力杠杆：动力臂阻力臂，即L1L2,费力费力杠杆的缺点是，即F1F2。常见费力杠杆有：如上右图所示，等臂杠杆：动力臂阻力臂，即L1L2,。常见等臂杠杆有：。（3）观察人手臂上的杠杆，如右图所示，自己用力拿起东西感受一下；分析是费力杠杆和省力杠杆。4．杠杆平衡的有关计算：（1）如右图所示杠杆，OA长20厘米，AB长60厘米，现在A挂一重200N的物体，若使B处的弹簧秤的示数最小，请在B端画出动力F的示意图，弹簧秤的示数是多少？（2）如右图所示，OB＝2BA，物体G重为60N，不计杠杆自身重力，绳与杆的夹角为30°，则绳的拉力F为多少？（3）如右图所示，弹簧测力计分别沿a和b两方向使杠杆平衡，那么弹簧测力计从a到b的过程中，示数将（）A．变大B．变小C．不变D．无法判定（4）如图8所示，一根粗细均匀的铁棒静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中，力F作用在B端且始终与铁棒垂直，则用力F将（）A．逐渐变大B．逐渐变小C．保持不变D．先变小后变大（5）如右图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计开始竖直向上拉若弹簧测力计逐渐弹簧测力计．．．．（6）如下左图所示，要把球滚上台阶所用的力最小，画出所用的最小的力的方向及作用点。（7）如下中图所示，在A点画出提升物体最小动力F1的力的示意图，并画出最小力的力臂。（8）如下右图所示，OAB是一个直角杠杆，请在B点画出使杠杆在如图位置平衡的动力示意图F。三．反思小结:1．省力杠杆:动力臂比阻力臂,即L1L2，这种杠杆的优点是,即F缺点是。常见的有省力杠杆有：。2．费力杠杆:动力臂比阻力臂,即L1L2，这种杠杆的优点是,即F缺点是。常见的有费力杠杆有：。3．等臂杠杆::动力臂和阻力臂,这种杠杆既不也不。四．课堂反馈：1．下列杠杆中,属于省力杠杆的是，属于费力杠杆的是。A．筷子B．镊子C．钢丝钳D．托盘天平E．杆秤F．瓶盖起子G．钓鱼杆H．道钉撬I．扫帚J．理发剪刀K．铁匠剪刀L．羊角锤M．火钳N．船桨。2．在使用杠杆时,需要省力,就必须使用动力臂阻力臂的杠杆；需要省距离,就必须使用动力臂阻力臂的杠杆；天平是一个杠杆。3．如下图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是（）4．如图所示的几种杠杆类工具，在使用时属于省力杠杆的是()5．如图所示,一根不均匀的木棒,用细绳悬挂起来,恰好平衡,若从悬挂处锯段，将木棒分成两段,则()A．A段较重B．B段较重C．两段一样D．无法确定哪段重6．如右图所示，作用在杠杆左端且方向始终竖直的力F，将杠杆由水平位置OA缓慢拉至OB，则在这个过程中力F将（）A．变大B．变小C．不变D．先变小后变大7．如右图所示，—根铁棒在水平拉力F的作用下，以O点为转轴，由竖直位置逆时针匀速转向水平位置的过程中，动力F与动力臂L的大小变化是()A．F增大，L增大B．F减小，L减小C．F增大，L减小D．F减小，L增大8．如右图所示，粗细均匀的直尺AB，将中点O支起来，在B端放一支蜡烛，在AO的中点上放两支蜡烛，如果将三支完全相同的蜡烛同时点燃，它们的燃烧速度相同。那么在蜡烛燃烧的过程中，直尺AB将()A．始终保持平衡B．不能保持平衡，A端逐渐下降C．不能保持平衡，B端逐渐下降D．蜡烛燃烧过程中A端逐渐上升，待两边蜡烛燃烧完了以后，才恢复平衡9.下列说法中哪些是正确（）A．使用杠杆一定会省力B．省力杠杆的动力臂一定小于阻力臂C．动力臂是支点到动力作用点的距离D．等臂杠杆不省力也不省距离10．关于使用杠杆时用力，下列说法正确的是：A．用阻力臂长的杠杆费力B．用动力臂长的杠杆省力C．用阻力臂大于动力臂的杠杆费力D．用动力臂小于阻力臂的杠杆省力11．如右图，一人身高1.6米，其重心在身体中点处，人的前臂到头的距离为20cm则人在做俯卧冲运动时，人的手臂的动力为多少牛？12．一根长2.2m的粗细不均匀的直木棒，一端放在地面上，抬起它的粗端要用600N的力；端放在地上，抬起它的另一端时需要用500N的力。求：（1）木料重多少？（2）木料重心的位置距粗的一端的距离是多少。第四节．滑轮及其应用一．学习目标:1．能说出定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点及作用。2．能应用杠杆的平衡条件分析说明使用定滑轮不省力和使用动滑轮省力的道理。3．能根据特点识别生活和生产中的滑轮。二．自主学习：1．温故知新：（1）如下左图，拔钉锤是杠杆,它的动力臂比阻力臂,即L1这种杠杆的优点是,即F1F2，缺点是（2）如下中图所示，钓鱼杆是杠杆,它的动力臂比阻力臂,即L1L杠杆的优点是,缺点是，即F1F（3）如下右图所示，天平是杠杆，这种杠杆的特点是。2．预习检查：滑轮是一个的小轮。说出一个你所知道的滑轮的应用：。三．探究学习：(一)定滑轮：1．定滑轮:使用滑轮时，滑轮的轴轴固定不动的滑轮叫做定滑轮。比如:。2．（1）实验探究:如右图甲所示的定滑轮的特点(分别用F1、F2、F3提升物体)比较拉力F1、F2、F3和物重G的关系：。（2）如右图乙所示，作出定滑轮的动力臂L1和阻力臂L2。3．定滑轮特点:（1）使用定滑轮（“能”或“不能”）改变施力的方向,。（2）使用定滑轮不能（“能”或“不能”）省力，即：FG,（3）使用定滑轮（“能”或“不能”）省距离，即：sh。（4）定滑轮的实质是个杠杆,支点在轴上，动力臂阻力臂。例题：装卸工人用如右图的滑轮匀速提升重为1000N的货物，所用的拉力FN，绳子自由端被拉下2m，在此过程中物体的重力是N，物体上升的高度为。(二)动滑轮：1．动滑轮：滑轮的轴的滑轮叫做动滑轮。2．按照右图实验，探究动滑轮的特点：（1）比较拉力F和物体与动滑轮的总重G的关系：F＝G。（2）弹簧测力计的挂钩上升距离s与物体上升距离h的关系是：s＝h。（3）在右图乙中画出动力臂L1和阻力臂L2,且可以确定L1和L2的关系是：L1L3．动滑轮特点：（物体重为G，动滑轮重为G动，绳子自由端的拉力为F，物体上升距离为h，弹簧测力计移动距离为s，不计摩擦力）（1）动滑轮可以省一半的力。即F＝（理想滑轮），F＝（考虑动滑轮的重）。（2）使用动滑轮要距离，即：s＝h。（3）定滑轮的实质是个杠杆,支点在,动力臂为，阻力臂为，所以L1＝L2。例题1：如图1所示，用一动滑轮提升重物，物体的重力为120N，动滑轮重20N，物体竖直匀速上升距离为0.5m。则绳子自由端的拉力F＝N，绳子自由端竖直移动的距离的距离是m。例题2：如图2所示，用滑轮组将一个重物匀速提升10cm，物体重为4.2N，不计摩擦，绳子端受到的拉力F为N，绳端移动的距离s为cm，动滑轮的重为N。如果绳子最大承受的拉力为8N，则动滑轮所挂的物体最大重力为N。(三)滑轮的特殊应用：1．如图3所示，拉着物体匀速向左运动，物体受到的摩擦力为10N，则接力F＝N，如果物体水平向左移动5cm，则绳子自由端移动的距离为s＝cm。（不计绳子与滑轮的摩擦）2．如图4所示，拉着物体匀速向左运动，物体受到的摩擦力为10N，则接力F＝N，弹簧测力计的示数为N。如果物体水平向左移动5cm，则绳子自由端移动的距离为s＝cm。（不计绳子与滑轮的摩擦）3．如图5所示，物体重10N，动滑轮重2N，不计绳子与滑轮的摩擦，用弹簧秤拉动滑轮匀速上升，则弹簧秤的示数为N。如果弹簧秤上升0.4m，则物体上升m。4．如图6所示，物体A重10N，物体B重30N，动滑轮重2N，整个装置处于静止状态。则轻质弹簧秤A的示数为N，轻质弹簧秤B的示数为N，物体B受到的地面的支持力为N，B受到的合力为N。5．如图6所示，物体A重20N，物体B重10N，每个滑轮重2N，整个装置处于静止状态。则弹簧秤的示数为N，A受到的合力为N。四．反思小结：1．定滑轮可以，但不能，定滑轮实质是杠杆。如果定滑轮上挂的物体重为G，物体匀速上升h，则F＝，绳子自由端移动的距离为s＝。2．动滑轮可以，但不能，其实质是杠杆。如果动滑轮挂钩上挂钩挂的物体重为G，动滑轮重为G动，物体匀速上升距离为h，则绳子自由端竖直移动的距离为s＝。绳子自由端的拉力为F＝。五．课堂反馈：1．如图9所示的滑轮匀速提升重物，那么()A．F1方向的拉力最小B．F2方向的拉力最小C．F3方向的拉力最小D．三个方向的拉力都一样大2.使用滑轮不能省力，但可以改变；使用滑轮可以省一半力。3．就杠杆的力臂长短关系来看，定滑轮实际上就是杠杆，而动滑轮是动力臂为阻力臂倍的杠杆。4．如图10所示，物体G重100N，在力F作用下匀速上升时，F应等于N。（不计摩擦）5．如图11所示，物体重G＝50N，滑轮重10N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为N，挂钩A承受的拉力为N，拉力F为N。若绳子自由端向上移动距离为1m，则物体向上移动m。6．如图12所示，弹簧秤下挂有一定滑轮，定滑轮重为12N，A、B处于静止状态，GB＝60N，Ga＝20N，则B对地面的压力是N，弹簧秤的示数为N。7．如图13所示，滑轮是一个滑轮。如果物体在水平面上做匀速直线运动，拉力F为10N，物体受的摩擦力大小为N。如果绳子自由端移动的速度为1m/s，则物体运动的速度是m/s。8．有关简单机械的说法正确的是()A．省距离的机械，也可以省力B．费力的机械，一定不能省距离C．费力的机械，一定能省距离D．费力的机械，可能省距离9．如图14所示，不计滑轮的重。当F＝100N时，物体做匀速直线运动，则物体所受的摩擦力是（）A．100NB．200NC．50ND．无法确定10．如图15所示甲、乙两个装置，已知物体A在地面上滑动时所受的摩擦力为40N（不考虑绳与滑轮的摩擦，不计滑轮的重）。要使A向右匀速滑动，拉力F甲与F乙的大小分别为（）A．40N、20NB．20N、40NC．40N、40ND．20N、20N第五节滑轮组一．学习目标：1．理解滑轮组的作用；2．会确定滑轮组的段数；3．会计算滑轮组的有关问题；*4.会根据滑轮的挂线判断省力情况，会对滑轮组绕线（组装）。二．自主学习：1．温故知新：（1）定滑轮可以，但不能，其实质是杠杆。如果物体重为G，物体匀速上升h，则绳子自由端的接力为F＝，绳子自由端移动的距离为s＝。如果物体上升速度为v，则绳子自由端移动的速度为。（2）动滑轮可以，但不能，其实质是杠杆。如果物体重为G，物体匀速上升h，则绳子自由端的接力为F＝，绳子自由端移动的距离为s＝。如果物体上升速度为v，则绳子自由端移动的速度为。三．探究学习：1．滑轮组：和组合在一起叫做滑轮组。使用滑轮组既可，又可。2．观察下列常见的滑轮组绕线方法，并通过实验比较他们的省力情况：如图甲，当物体上升高度为cm，绳子自由端移动的距离为cm，物体和动滑轮的总重为N，拉力F大小为N。绳子拴在滑轮挂钩上，绳子绕在动滑轮上的段数n＝。如图乙，当物体上升高度为cm，绳子自由端移动的距离为cm，物体和动滑轮的总重为N，拉力F大小为N。绳子拴在滑轮挂钩上，绳子绕在动滑轮上的段数n＝。3．结论：（1）使用滑轮组提起重物时，有几股绳子承担物重，拉力就是。用公式表示为F＝（不计摩擦）。（2）使用滑轮组省力的同时要费距离。公式为s＝。4．请你在下列各装置下面标出绕在动滑轮上的绳子段数，并在同组和小组间交流。5．按照要求组装下列滑轮组（绳子的绕法）（动滑轮和定滑轮个数相同时，口诀是：机动偶定）。（1）在A装置中，拉力为总重的二分之一；（2）在B装置中，省力三分之二；（3）在C装置中，拉力为总重的四分之一；（4）在D装置中，画出最省力的绳子绕法；（5）在E装置中，省力三分之二；（6）在P装置中，拉力为总重的四分之一；（7）在q装置中，要想把汽车向右拉出烂泥地，请画出最省力的绳子绕法。例题1．如图1所示，物体重为80N，每个滑轮重20N，挂重物的钩子承受的拉力是N。人匀速拉绳子的力是N，绳子的拉力是N。若物体上升1m，则绳子自由端移动m。例题2．例题3．如图2所示，物体重G1＝1000N，人体重G2＝600N，人站在地面上拉绳子的一端，使物体以1m/s的速度匀速上升。已知动滑轮所受重力为200N。（1）人拉绳子的力是多少？（2）人拉绳子移动的速度是多少？（3）这个人最多能拉起多重的物体（绳子不会断）例题4：如图3所示，不计摩擦，货物重1000N，动滑轮重50N，至少需要N的拉力才能提升重物。如果每段绳子只能承担400N的拉力，滑轮组最多能提起N的货物。例题5：如图5所示滑轮组提升货物若拉力大小为40N，每个动滑轮的重20N，不计摩擦，则货物重为N,当拉力移动10m时，物体上升m。例题6：如图6所示滑轮组，当拉力为10N时，物体匀速运动，不计滑轮内部摩擦及滑轮重，则物体受地面摩擦是N，若物体运动速度为2m/