【核心素养】342简单机械-浙教版科学九上探究学案（原卷版）

3.4.2简单机械核心素养核心素养化学观念：区分定滑轮和动滑轮，了解其特点及实质;了解滑轮组的特点;能正确判断有用功、额外功和总功，知道机械效率的公式及计算;知道斜面是一种简单机械。科学思维:归纳定滑轮和动滑轮的特点;经历从具体到抽象的研究过程，学会比较。会应用公式进行简单计算。经历从具体到抽象的研究过程，学会比较。会应用公式进行简单计算。科学探究与实践:通过利用滑轮提升重物的活动，培养学生动手操作观察和描述的能力:通过画图的方法寻找滑轮的五要素，能得出滑轮的实质就是杠杆的结论。在探究滑轮组机械效率中，分析总结简单机械的效率。科学态度与责任:学会合作和交流，体验成功探究带来的乐趣，感悟生活中处处有科学通过学习体会提高机械效率对节约能源和促进社会发展的重要意义。课前预习课前预习1.定滑轮:滑轮轴;动滑轮:滑轮轴。2.定滑轮实质是，改变力的方向，改变力的大小。省力省距离。改变力的方向改变力的大小。动滑轮实质上是一个。力距离。改变力的方向。若力的方向不与动滑轮直径垂直，则省的力一半，最省力的方法。动力移动的距离大于钩码上升的距离。3.竖直拉物体:自由端拉力F和总重力G的关系是绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系是自由端移动速度V自和物体移动速度V物的关系水平拉物体:自由端拉力F和摩擦力f的关系是绳子白由端移动的距离S自与物体移动距离s物的关系是自由端移动速度V自和物体移动速度V物的关系注意:n为围绕动滑轮上绳子的股数。4.，叫做有用功，用W有表示；利用机械时，人们叫做额外功，用W额表示;有用功与额外功的和为，用W表示。W总=。5.科学上把叫做机械效率，6.提高机械效率的方法:等7.斜面的机械效率为8.粗糙程度相同的斜面，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越。若斜面光滑无摩擦，则无,有用功总功。课中研学课中研学任务一:探究滑轮【活动1】1．观察滑轮，并指出它的结构特点。2．请用滑轮、细线、铁架台等设计两种方案，要求利用滑轮把钩码提升起来，在图345中画出实验装置示意图。3．利用设计的方案，组装好装置，提升钩码。【活动2】1．如图346甲所示，用弹簧测力计测出钩码的重G1。2．如图346乙所示，通过定滑轮用弹簧测力计匀速向下拉动钩码，记录弹簧测力计的读数F1，并与钩码的重相比较。改变拉力的方向，如图346丙所示，观察弹簧测力计的读数是否发生变化？3．先用弹簧测力计测出钩码和滑轮的总重G2。如图346丁所示，通过动滑轮用弹簧测力计匀速向上拉动钩码，记录弹簧测力计的读数F2，并与钩码和滑轮的总重相比较。同时注意观察F2拉过距离s与重物上升高度h间的关系。【活动3】1．用弹簧测力计测出钩码和动滑轮的总重G。

2．按如图348甲所示方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数F1。

3．按如图348乙所示方式匀速拉动绳子，记录此时承担重物和动滑轮总重的绳子股数和弹簧测力计的读数F。实验钩码和动滑轮的总重

（牛）承重绳子股数弹簧测力计的拉力

（牛）甲乙【思考与讨论】杠杆、滑轮等简单机械，有的省力、有的不省力，使用它们时，有的可以少移动距离，有的却要多移动距离。在使用简单机械时，你认为省力或费力、省距离或费距离，它们之间有什么关系？【例题】缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300牛，用它连接成如图349所示的滑轮组，能否提升600牛的重物？（已知动滑轮重20牛，摩擦及绳的质量不计）任务二:探究机械效率【思考与讨论1】1．在用动滑轮提升重物的过程中，除了克服动滑轮自重和摩擦力所做的额外功外，还需要做哪些额外功？你希望额外功大一些还是小一些？2．请从功是能量转化的量度的角度，对有用功、额外功和总功进行分析。怎样描述机械工作时能量的利用率？【思考与讨论2】机械功率与机械效率有什么区别？【活动】1．如图352所示，将1块长木板的一端垫高，构成一个斜面，用刻度尺测出斜面的长s和斜面的高度h。2．用弹簧测力计测出小车的重力。3．用弹簧测力计沿着斜面把小车从斜面底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计的读数。4．改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤2次。5．将测量结果记录在下面的表格中。表33测量斜面的机械效率斜面的倾斜程度小车重力G（牛）斜面高度h（米）沿斜面拉力F（牛）斜面长s（米）有用功W有用（焦）总功W总（焦）机械效率η较缓较陡最陡课堂任务课堂任务总结本节的概念，梳理概念之间的联系，画出思维导图。课后练习课后练习1.如图所示，下列滑轮使用过程中（不计摩擦、滑轮重力和绳重）可以省力的是（）A．B．C．D．2.如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F33.如图所示，不计摩擦，把重G=16N的物体匀速提起所用的拉力F=10N，则关于该动滑轮的说法中错误的是（）A．动滑轮重4NB．使用该动滑轮要费距离C．该动滑轮的机械效率为80%D．提升物体的速度越快，机械效率越高4.现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．使用这个滑轮能省力B．甲拉力大小等于乙拉力大小C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功D．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度5.小明用如图装置“测量大气压”时，发现弹簧秤的量程太小，无法拉开紧贴在地面上的吸盘，于是他加了一个轻质滑轮，若不计滑轮自重和摩擦，下列操作最有可能完成实验的是（）A．B．C．D．6.在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示，有关力的分析正确的是（）A．车对地面的压力与车的重力是一对平衡力B．车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力C．脱困必需2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为1200ND．脱困必需2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为800N7.如图所示，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（）A．B．C．D．8.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把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9.用如上图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是(

)A.动滑轮的重力为5N

B.该滑轮组的机械效率可以达到100%

C.滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少

D.每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J10.“建设美丽城市，优化市内交通”，宁波市计划建设地铁五号线。地铁的建造过程需要大型机械——盾构机。如图是地铁建设施工挖隧道的盾构机正面，下列关于工作中的盾构机说法正确的是（）A．做的功越多，机械效率越高 B．做功多的盾构机，功率大 C．延长工作时间，可提高机械效率 D．做功越快的盾构机，功率越大11.工人要把货物搬到汽车上，如图所示，用400牛的拉力，将重为500牛的物体，在5秒内匀速拉上1米高的车内，木板长为2米。则下列说法正确的是（）A．拉力做的有用功为400焦 B．拉力做的总功为1000焦C．拉力做的额外功为200焦 D．斜面对物体的摩擦力为150牛12.螺丝钉是被拧成圆柱形的斜面，螺丝钉上的螺纹就像图甲中形成的纹路，一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度。仔细观察如图乙、丙所示的两个螺丝钉，则（）A．乙更省力 B．丙更省力C．乙、丙省力情况相同 D．乙、丙都能省功13.质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则两次提升物体的机械效率（）A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．η甲＝η乙 D．条件不足无法判断14.如图1所示，甲物体重3N，乙物体重10N，用绳绕过定滑轮相连（不计绳重与摩擦）。乙静止于水平地面上，则a绳对甲的拉力为___________N。（2）在分析b绳对乙的拉力时，小明认为是3N，小慧认为是7N。小明做了以下实验：用弹簧测力计测出某物体的重力（如图2）；然后将绳子靠着定滑轮（不计绳重与摩擦），如图3所示，弹簧测力计依次放在A、B、C、D位置时，其示数保持不变。由此可见，定滑轮的特点是_________。15.如图所示，当拉力F为5牛时，木块以0.2米/秒的速度向右做匀速直线运动。该滑轮是________（选填“定滑轮”或“动滑轮”），此时，木块受到的摩擦力为________牛，拉力F的功率是________。（滑轮重、绳重及滑轮摩擦均不计）16.在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照如图中所示的实验器材进行实验，每个小组的实验器材都相同，每次都匀速提起钩码，实验中不计绳重和摩擦。（1）由所学知识我们知道：使用动滑轮可以省一半的力，根据A、B两图求出他们所用动滑轮的重力为N。（2）比较B、C、D三图可知，使用动滑轮匀速提起同一重物时的拉力大小可能会不同，其拉力大小不同的原因是。（3）根据如果家里安装日光灯，你认为更合理的是。17.如图所示，小Q同学重G人=600牛，物体重G物=1000N，动滑轮重G动=200N，他站在地面上拉绳子的一端，使物体以1m/s的速度匀速上升2m（绳重和摩擦不计）。（1）小Q在绳子上所施加的拉力；（2）小Q拉力所做的总功；（3）求小Q同学使用该机械提升重物时的最大机械效率。18.如图所示，在两个等长、等高但材质不同的甲、乙斜面上，用平行于斜面的拉力F，分别将质量为m和2m的A、B两物体从斜面底部匀速拉到顶端。此过程中，甲、乙两斜面上的拉力F所做的功分别为W甲、W乙，斜面的机械效率分别为η甲、η乙，物体在斜面上受到的摩擦力分别为f甲、f乙，则W甲W乙；η甲η乙；f甲f乙（以上三空均选填“<”“=”或“>”）。19.如图，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.