簡(jiǎn)單機(jī)械教案

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、 掌握杠桿和滑輪的工作原理；2、 能夠分析省力杠桿和費(fèi)力杠桿；3、 掌握動(dòng)滑輪和定滑輪對(duì)力的改變方式，分析滑輪組的受力；4、 能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋生活中的杠桿和滑輪現(xiàn)象。教學(xué)內(nèi)容內(nèi)容回顧1、 什么是力？ 我們將一個(gè)物體對(duì)另外一個(gè)物體的作用叫做力。2、 二力平衡。 物體處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們稱物體處于平衡狀態(tài)，處于平衡狀態(tài)的物體所受到的力叫做平衡力。如果物體只受到兩個(gè)力而處于平衡，我們把這種情況叫做二力平衡。3、 物體的受力分析。 一般情況下是一“重”、二“彈”、三“摩擦”四“場(chǎng)力”。其中重是重力指物體受到地球引力的作用而受到的力；彈是彈力指發(fā)生彈性形變的物體，由于要恢復(fù)原來的

2、形狀，對(duì)跟他接觸的物體產(chǎn)生的作用，通常包括地面的支持力、水的壓力和繩索的拉力等，方向總是與接觸面垂直的；場(chǎng)力一般指電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力。【教法】引導(dǎo)學(xué)生回顧。知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)一（ 杠桿）【知識(shí)梳理】1、概念：如下圖所示，各種工具在使用過程中都是繞這某一點(diǎn)固定轉(zhuǎn)動(dòng)的，我們把在力的作用下繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫做杠桿。 2、 杠桿的五要素（1）支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，通常用O表示。（2）動(dòng)力：為達(dá)到目的而使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，通常用表示。（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，通常用表示。（4）動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，通常用表示。（5）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，通常用表示?！窘谭ā?通過展示圖片和舉實(shí)際

3、的例子，讓學(xué)生知道什么使杠桿?！纠}精講】例1.一根 棒在力的作用下，能夠 ，這根棒就叫做杠桿。杠桿的支點(diǎn)是指 ，作用在杠桿上，促使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做 ， 杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做阻力。從 到 的 距離叫做動(dòng)力臂?！窘谭ā浚褐鸩綆椭鲗W(xué)生疏導(dǎo)概念，使學(xué)生進(jìn)一步掌握杠桿概念?！窘馕觥浚焊鶕?jù)杠桿的概念知道杠桿是力的作用下繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，由杠桿的五要素可知支點(diǎn)是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力是杠桿的動(dòng)力，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力是杠桿的阻力，動(dòng)力臂是從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離?！敬鸢浮浚河?；繞固定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)；杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)；動(dòng)力；阻礙；支點(diǎn)；動(dòng)力作用線；垂直?！菊n堂練習(xí)】1. 畫出圖中各力的力臂。 【教法】：

4、對(duì)動(dòng)力臂和阻力臂的概念，進(jìn)行認(rèn)真的梳理和解剖?！窘馕觥浚阂?yàn)榱Ρ凼侵c(diǎn)到力的作用線的距離，就是支點(diǎn)到延著力的方向的最短距離，就是力臂與力的作用線垂直。【答案】知識(shí)點(diǎn)二（杠桿的分類）【知識(shí)梳理】1、 杠桿的平衡 杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就說此時(shí)杠桿處于平衡狀態(tài)。 在“重心”理論的基礎(chǔ)上，阿基米德發(fā)現(xiàn)了杠桿原理，即“二重物平衡時(shí)，它們離支點(diǎn)的距離與重量成反比。其公式為：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，即。2、 杠桿的分類 （1）省力杠桿:L1>L2,F1<F2,省力、費(fèi)距離。如拔釘子用的羊角錘、鍘刀，瓶蓋扳子，軋刀，動(dòng)滑輪，手推車 剪鐵皮的剪刀及剪鋼筋用

5、的剪刀等。 (2)費(fèi)力杠桿:L1<L2,F1>F2,費(fèi)力、省距離，如釣魚竿、鑷子，筷子，船槳,裁縫用的剪刀等。 (3)等臂杠桿:L1=L2,F1=F2,既不省力也不費(fèi)力，又不多移動(dòng)距離，如天平、定滑輪等。注意：沒有任何一種杠桿既省力又省距離。【教法】 通過具體例子 的分析，讓學(xué)生掌握杠桿的平衡原理，學(xué)會(huì)辨別各種杠桿。【例題精講】例1.如圖所示輕質(zhì)杠桿OA上懸掛著一重物G，O為支點(diǎn)，在A端用力時(shí)杠桿平衡。下列敘述正確的是（ ）A.此杠桿一定是省力杠桿。B.沿豎直向上方向用力最小。C.此杠桿可能是省力杠桿，也可能是費(fèi)力杠桿。D.沿OA方向用力也可以使杠桿平衡?！窘谭ā浚悍治鱿到y(tǒng)的阻力臂

6、、阻力、動(dòng)力和動(dòng)力臂，根據(jù)杠桿平衡的關(guān)系，對(duì)答案進(jìn)行分析排除。【解析】：因?yàn)闊o法確定動(dòng)力臂的大小，A錯(cuò)誤；沿垂直杠桿向上，動(dòng)力臂最大，動(dòng)力最小最省力，B錯(cuò)誤；沿OA方向，動(dòng)力臂是零，杠桿無法平衡，D錯(cuò)誤；不同方向的力可以確定不同的動(dòng)力臂，因此動(dòng)力臂可能很大，也可能很小，所以此杠桿可能是省力杠桿，也可能是費(fèi)力杠桿，C正確。 【答案】：C 例2.如圖所示，屬于費(fèi)力杠桿的工具是（ ）【教法】：化成簡(jiǎn)單受力示意圖，分析阻力臂、阻力、動(dòng)力和動(dòng)力臂的關(guān)系。 【解析】：剪刀在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，故剪刀為省力杠桿，A不符合題意；起子在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，故剪刀為省力杠桿，B不符合題意；鋼絲

7、鉗在使用過程中，動(dòng)力臂大于阻力臂，故剪刀為省力杠桿，D不符合題意；鑷子在使用過程中，動(dòng)力臂小于阻力臂，故剪刀為費(fèi)力杠桿，C。符合題意【答案】：C【課堂練習(xí)】1.如圖所示，重力為G的均勻棒懸于O點(diǎn)成豎直，現(xiàn)在下端施一水平拉力讓棒緩慢轉(zhuǎn)過角，在棒轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中（ ） A.動(dòng)力臂逐漸變大 B.阻力臂逐漸變大 C.動(dòng)力不變 D.動(dòng)力逐漸減小【教法】：分析在變化在變化過程中阻力臂與動(dòng)力臂的變化?！窘馕觥浚焊軛U轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中符合杠桿平衡的條件，即阻力為硬棒的重力，大小不變，硬棒在豎直位置時(shí)，重力的力臂為零，轉(zhuǎn)過角后，重力的力臂（阻力臂）逐漸增大，故B正確；當(dāng)硬棒在豎直位置時(shí)，F(xiàn)的力臂是杠桿的長(zhǎng)度，且力臂最長(zhǎng)，

8、當(dāng)杠桿轉(zhuǎn)過角后，力與杠桿不在垂直力臂變小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)杠桿平衡條件可得，阻力與阻力臂乘積增大，而動(dòng)力臂減小，則動(dòng)力是逐漸增大的，故C、D錯(cuò)誤?！敬鸢浮浚築2.如圖所示，O為杠桿的支點(diǎn)，第一次杠桿在重物G和力的作用下處于水平位置平衡。如果二次杠桿在重物G和力的作用下仍然在圖中位置保持平衡，下面關(guān)系中正確的是（ ） A. B. C. D.【教法】：分析兩次平衡過程中力臂的關(guān)系，再根據(jù)杠桿平衡條件判斷力的大小?！窘馕觥浚旱谝淮胃軛U在G和的作用下處于平衡時(shí)，的力臂為O到作用點(diǎn)的桿長(zhǎng)，重力G和重力的力臂為整個(gè)桿的長(zhǎng)度，由杠桿平衡條件可得,又由圖可知,所以;當(dāng)?shù)诙胃軛U在重物G和的作用下時(shí)，的力臂為，如

9、圖所示，由圖知道,為了使杠桿仍在圖中位置保持平衡。因?yàn)镚和重力的力臂無法改變，又力臂變小，則。故選C、D?！敬鸢浮浚篊、D知識(shí)點(diǎn)三（滑輪）【知識(shí)梳理】1、 滑輪的概念和分類 用繩索或鏈條繞過具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的光滑圈輪就叫做滑輪。 根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)軸是否跟物體一起運(yùn)動(dòng)分為動(dòng)滑輪和定滑輪。轉(zhuǎn)軸跟著物體運(yùn)動(dòng)的叫做動(dòng)滑輪；轉(zhuǎn)軸位置固定不變的叫做定滑輪。2、 定滑輪 （1）實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿。 （2）特點(diǎn)是可以改變動(dòng)力的方向、不省力、不省距離。3、 動(dòng)滑輪 （1）實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂等于阻力臂2陪的杠桿。 （2）作用是不改變力的方向、省一半的力、費(fèi)一倍的距離。 【教法】 通過圖片分析，理清楚滑輪以及動(dòng)滑輪和定滑輪的概念，了解動(dòng)

10、滑輪及定滑輪與杠桿的關(guān)系。【例題精講】例1 、如右圖所示，物體重10N，且處于靜止?fàn)顟B(tài)。該滑輪是       滑輪，手拉彈簧測(cè)力計(jì)在1位置時(shí)的示數(shù)為       N。若手拉彈簧測(cè)力計(jì)在1、2、3三個(gè)不同位置時(shí)的拉力分別是F1、F2、F3，則它們的大小關(guān)系是F1    F2    F3。這證明使用定滑輪不能改變力的     ，只能改變力的&

11、#160;     。 【教法】：讓學(xué)生根據(jù)定滑輪的特點(diǎn)，分析各個(gè)力與重力的關(guān)系?！窘馕觥浚河蓤D可知該滑輪為定滑輪，定滑輪的特點(diǎn)是，即不省力也不費(fèi)力，但能改變力的方向。【答案】：定；10；=；=；大小；方向。例2、如右圖所使用的滑輪為                滑輪。若物重G = 400N，不計(jì)滑輪、繩子的重量及摩擦，勻速提起重物所需的拉， F =   

12、   N。 【教法】：讓學(xué)生根據(jù)動(dòng)滑輪滑輪的特點(diǎn)，分析各個(gè)力與重力的關(guān)系?！窘馕觥浚河蓤D可知該滑輪為動(dòng)滑輪，由于不計(jì)滑輪、繩子的重量及摩擦，由動(dòng)滑輪特點(diǎn)可知拉力為重力的二分之一，即?！敬鸢浮浚簞?dòng)；200N?！菊n堂練習(xí)】1、 定滑輪實(shí)質(zhì)是           杠桿，使用定滑輪可以改變        ，但它不 能      

13、;        。動(dòng)滑輪實(shí)質(zhì)是        的杠桿，使用動(dòng)滑輪 可          力，但              改變力的方向。如下圖所示的甲、乙兩個(gè)裝置中各使用了一個(gè)滑輪。其中甲圖中的滑輪是   &

14、#160;   滑輪，乙圖中的滑輪是       滑輪。 【教法】：指導(dǎo)學(xué)生對(duì)兩種滑輪的概念進(jìn)行梳理?！窘馕觥浚焊鶕?jù)動(dòng)、定滑輪的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)進(jìn)行梳理。【答案】：等臂；方向；大?。粍?dòng)力臂等于2倍阻力臂；省一半力；不可以；動(dòng)；定。2、工人為搬一笨重的機(jī)器進(jìn)入廠房，設(shè)計(jì)了如下四中方案（機(jī)器下方的圓表示并排放置的鋼管橫截面），那種追省力（ ） 【教法】：指導(dǎo)學(xué)生對(duì)各圖的力進(jìn)行分析【解析】：比較四個(gè)圖可知甲圖的摩擦力最大，所以A的力最大，A錯(cuò)誤；B圖為定滑輪只能改變力的方向，不能改變力的大小，所以與D答案一

15、樣拉力F就等于摩擦力，則B、D錯(cuò)誤。C圖為動(dòng)滑輪，根據(jù)動(dòng)滑輪特點(diǎn)可知，拉力F等于摩擦力大一半，所以C圖F最小，故選C?！敬鸢浮浚篊知識(shí)點(diǎn)四（滑輪組）【知識(shí)梳理】1、 概念：動(dòng)滑輪與定滑輪的組合叫做滑輪組。如圖所示為兩種不同繞法的滑輪組。 分析（解剖分析）得到原來兩種的組合方式的省力情況不同。一個(gè)F=1/2G 另一個(gè)F=1/3G2、 特點(diǎn)：既可以省力又可以改變力的方向，但要多費(fèi)距離；當(dāng)動(dòng)滑輪上連有n根繩子，那拉力和物重的關(guān)系是F=1/n G， （動(dòng)滑輪的自重不計(jì)）。【教法】 對(duì)每種組合的方式上每個(gè)滑輪的受力進(jìn)行具體分析?！纠}精講】例1、如圖所示的滑輪組不計(jì)滑輪重和摩擦則F1_GF2=

16、_G?！窘谭ā浚航Y(jié)合滑輪組的特點(diǎn)分析每個(gè)力的情況?！窘馕觥浚河蓤D知，左邊的滑輪由5段繩子承擔(dān)重物，所以5F1=G，右邊的滑輪由4段繩子承受重物所以4F2=G?！敬鸢浮浚豪? 、如圖所示，此人體重為600N，他想站在吊籃里把自己勻速地拉上去，若已知吊籃、動(dòng)滑輪共重240N，那么他所用的拉力F應(yīng)為(   )A600N  B280N   C240N    D840N【教法】：具體分析每個(gè)滑輪對(duì)力的改變。【解析】：這里的認(rèn)人不是站在地面上，所以是3段繩子吊起了籃子和人，且每段繩子的力

17、的大小都相同，因此，所以F=840/3=280N?！敬鸢浮浚築【課堂練習(xí)】1、不計(jì)滑輪重及摩擦等因素，物重100N，用圖中所示滑輪組勻速提升時(shí)，F(xiàn)=_N，掛鉤B處所受力_N，頂板懸掛定滑輪的A處所受力_N?！窘谭ā浚壕唧w分析每個(gè)滑輪對(duì)力的改變?！窘馕觥浚簞?dòng)滑輪上一共有4段繩子，所以將向上的100N分成4分，即每段繩子上有100/4=25N,所以F=25N。而掛鉤B受到的力是整個(gè)滑輪的力，所以B處受力100N。因?yàn)槊慷卫K子都有25N向上的力，根據(jù)力的平衡可得，每段繩子有25N向下的力，而向下的繩子一共有3段，所以A處所受的力等于3段繩子的合力，即75N。【答案】：25N；100N；75N。2、

18、一同學(xué)站在地面上，要利用如圖所示的滑輪組提升重物，已知物體和滑輪總重為1000N，而繩子最多只能承受400N的力，請(qǐng)你在圖中幫他畫出符合要求額繩子的繞法?！窘谭ā浚悍治隹傊嘏c繩子受力的關(guān)系，利用滑輪組特點(diǎn)分析需要的動(dòng)滑輪的繩子的段數(shù)?！窘馕觥浚何矬w和滑輪總重為1000N，繩子最多只能承受的重即最大拉力F=400N。所以繩子段數(shù),所以繩子的段數(shù)為3段。【答案】： 總結(jié)回顧1. 杠桿的概念及構(gòu)成杠桿的要素。 杠桿：在力的作用下繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒。 構(gòu)成要素：支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂。2. 杠桿的平衡條件。 動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂3. 杠桿的分類。 省力杠桿、費(fèi)力杠桿

19、和等臂杠桿。4. 什么是定滑輪？定滑輪的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)。 轉(zhuǎn)軸位置固定不變的滑輪叫做定滑輪。特點(diǎn)是可以改變動(dòng)力的方向、不省力、不省距離。實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿。5. 什么是動(dòng)滑輪？定滑輪的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)。 轉(zhuǎn)軸跟著物體運(yùn)動(dòng)的滑輪叫做動(dòng)滑輪。特點(diǎn)是不改變力的方向、省一半的力、費(fèi)一倍的距離。實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂等于阻力臂2陪的杠桿。6. 什么是滑輪組？它有什么特點(diǎn)？ 動(dòng)滑輪與定滑輪的組合叫做滑輪組。特點(diǎn)是既可以省力又可以改變力的方向，但要多費(fèi)距離；當(dāng)動(dòng)滑輪上連有n根繩子，那拉力和物重的關(guān)系是F=1/n G， （動(dòng)滑輪的自重不計(jì)）。 課后作業(yè)1、下列事例屬于省力杠桿的是（ ） A. 用鑷子換藥 B用筷子夾菜 C. 用大掃

20、掃帚掃地 D. 用鉗子截?cái)噼F絲 【教法】：分析每種物體在利用時(shí)的阻力臂和動(dòng)力臂大小，根據(jù)杠桿平衡條件判斷。【解析】：鑷子、筷子、掃帚的動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿，鉗子的動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿?！敬鸢浮浚篋2、如圖所示在“研究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中若實(shí)驗(yàn)時(shí)在杠桿的左端懸掛一個(gè)物體右端用彈簧秤拉著使杠桿在水平位置保持平衡今握著彈簧秤緩慢地沿圖中虛線的位置1移動(dòng)到2(杠桿始終在水平位置保持平衡)則彈簧秤的示數(shù)（ ） A不斷增大 B先增大后減小 C不斷減小 D先減小后增大 【教法】：分析從1到2的力臂變化。【解析】：1、2位置施力的力臂如圖所示。當(dāng)施加的動(dòng)力垂直于杠桿時(shí)，動(dòng)力臂最長(zhǎng)，因?yàn)楦軛U

21、始終在水平位置保持平衡，阻力和阻力臂一定，此時(shí)的動(dòng)力最小，所以從位置1移動(dòng)到2的過程中，動(dòng)力F先減小再增大。【答案】：D3、密度均勻的直尺放在水平桌面上尺子伸出桌面部分OB是全尺長(zhǎng)的1/3當(dāng)B端掛上10N的物體時(shí)直尺的A端剛好開始翹起。如圖5所示則此直尺受到的重力是（ ） A.20N B.5N C .10N D. 無法確定。 【教法】：分析受力情況?！窘馕觥浚喝鐖D由于直尺的密度是均勻的，所以其重心在尺子的中點(diǎn)C處，如圖所示。,所以。有杠桿平衡條件得,即。所以G1=20N?！敬鸢浮浚篈4、一根輕質(zhì)杠桿在左右兩端分別掛在200牛和300牛的重物時(shí)杠桿恰好平衡若將兩邊物重同時(shí)減少50牛，則杠桿 （

22、） A左端下沉 B右端下沉 C仍然平衡 D無法確定 【教法】：分析力臂與力的關(guān)系?！窘馕觥浚杭僭O(shè)杠桿左端力臂為，右端力臂為，開始時(shí)，由杠桿平衡條件得：所以，將兩邊同時(shí)減小50N，,，左邊<右邊，所以右邊下沉?！敬鸢浮浚築5、 工地上建筑工人常用如圖所示的小車運(yùn)送重物為了省力應(yīng)將重物放在A處還是B處，請(qǐng)?jiān)谒x擇的A或B處畫出重物的重力示意圖及其對(duì)支點(diǎn)O的力臂。 【教法】：分析動(dòng)力、動(dòng)力臂和阻力的大小變化?！窘馕觥浚河蓤D可知，小車的軸是支點(diǎn)，動(dòng)力作用在車把上，動(dòng)力臂一定，重物的重力是阻力，大小一定，根據(jù)杠桿的平衡條件，當(dāng)杠桿平衡時(shí)，在動(dòng)力臂越和阻力大小一定時(shí)，阻力臂越短，動(dòng)力就越小所以為了省力，應(yīng)將重物放在A處重力的方向豎直向下，作出重力示意圖，然后由支點(diǎn)向重力作用線引垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是阻力臂?！敬鸢浮浚?、 請(qǐng)?jiān)趫D中畫出抽水機(jī)手柄A點(diǎn)所受動(dòng)力F1的力臂L1和B點(diǎn)所受阻力F2的示意圖。 【教法】：分析動(dòng)力的目的?！窘馕觥浚河闪Ρ鄣母拍羁芍?，動(dòng)力臂是支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂線。由于動(dòng)力是向上，目的是將B點(diǎn)往下壓，所以阻礙B往下的阻力就是，沿著B向上?！敬鸢浮浚?、小明用如圖所示的滑輪組，將重為1.5N的物體勻速提升到一定高度，在此過程中，手拉力的實(shí)際大小應(yīng)該是（ ）A、小于0.75N B、等于0.75N C、大于