【核心素養(yǎng)】342簡單機械-浙教版科學九上探究學案（原卷版）

3.4.2簡單機械核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)化學觀念：區(qū)分定滑輪和動滑輪，了解其特點及實質(zhì);了解滑輪組的特點;能正確判斷有用功、額外功和總功，知道機械效率的公式及計算;知道斜面是一種簡單機械?？茖W思維:歸納定滑輪和動滑輪的特點;經(jīng)歷從具體到抽象的研究過程，學會比較。會應用公式進行簡單計算。經(jīng)歷從具體到抽象的研究過程，學會比較。會應用公式進行簡單計算?？茖W探究與實踐:通過利用滑輪提升重物的活動，培養(yǎng)學生動手操作觀察和描述的能力:通過畫圖的方法尋找滑輪的五要素，能得出滑輪的實質(zhì)就是杠桿的結(jié)論。在探究滑輪組機械效率中，分析總結(jié)簡單機械的效率?？茖W態(tài)度與責任:學會合作和交流，體驗成功探究帶來的樂趣，感悟生活中處處有科學通過學習體會提高機械效率對節(jié)約能源和促進社會發(fā)展的重要意義。課前預習課前預習1.定滑輪:滑輪軸;動滑輪:滑輪軸。2.定滑輪實質(zhì)是，改變力的方向，改變力的大小。省力省距離。改變力的方向改變力的大小。動滑輪實質(zhì)上是一個。力距離。改變力的方向。若力的方向不與動滑輪直徑垂直，則省的力一半，最省力的方法。動力移動的距離大于鉤碼上升的距離。3.豎直拉物體:自由端拉力F和總重力G的關(guān)系是繩子自由端移動的距離s與物體上升的高度h的關(guān)系是自由端移動速度V自和物體移動速度V物的關(guān)系水平拉物體:自由端拉力F和摩擦力f的關(guān)系是繩子白由端移動的距離S自與物體移動距離s物的關(guān)系是自由端移動速度V自和物體移動速度V物的關(guān)系注意:n為圍繞動滑輪上繩子的股數(shù)。4.，叫做有用功，用W有表示；利用機械時，人們叫做額外功，用W額表示;有用功與額外功的和為，用W表示。W總=。5.科學上把叫做機械效率，6.提高機械效率的方法:等7.斜面的機械效率為8.粗糙程度相同的斜面，斜面傾斜程度越大，斜面的機械效率越。若斜面光滑無摩擦，則無,有用功總功。課中研學課中研學任務一:探究滑輪【活動1】1．觀察滑輪，并指出它的結(jié)構(gòu)特點。2．請用滑輪、細線、鐵架臺等設計兩種方案，要求利用滑輪把鉤碼提升起來，在圖345中畫出實驗裝置示意圖。3．利用設計的方案，組裝好裝置，提升鉤碼?！净顒?】1．如圖346甲所示，用彈簧測力計測出鉤碼的重G1。2．如圖346乙所示，通過定滑輪用彈簧測力計勻速向下拉動鉤碼，記錄彈簧測力計的讀數(shù)F1，并與鉤碼的重相比較。改變拉力的方向，如圖346丙所示，觀察彈簧測力計的讀數(shù)是否發(fā)生變化？3．先用彈簧測力計測出鉤碼和滑輪的總重G2。如圖346丁所示，通過動滑輪用彈簧測力計勻速向上拉動鉤碼，記錄彈簧測力計的讀數(shù)F2，并與鉤碼和滑輪的總重相比較。同時注意觀察F2拉過距離s與重物上升高度h間的關(guān)系。【活動3】1．用彈簧測力計測出鉤碼和動滑輪的總重G。

2．按如圖348甲所示方式勻速拉動繩子，記錄此時承擔重物和動滑輪總重的繩子股數(shù)和彈簧測力計的讀數(shù)F1。

3．按如圖348乙所示方式勻速拉動繩子，記錄此時承擔重物和動滑輪總重的繩子股數(shù)和彈簧測力計的讀數(shù)F。實驗鉤碼和動滑輪的總重

（牛）承重繩子股數(shù)彈簧測力計的拉力

（牛）甲乙【思考與討論】杠桿、滑輪等簡單機械，有的省力、有的不省力，使用它們時，有的可以少移動距離，有的卻要多移動距離。在使用簡單機械時，你認為省力或費力、省距離或費距離，它們之間有什么關(guān)系？【例題】纏繞滑輪的繩子能承受的最大拉力為300牛，用它連接成如圖349所示的滑輪組，能否提升600牛的重物？（已知動滑輪重20牛，摩擦及繩的質(zhì)量不計）任務二:探究機械效率【思考與討論1】1．在用動滑輪提升重物的過程中，除了克服動滑輪自重和摩擦力所做的額外功外，還需要做哪些額外功？你希望額外功大一些還是小一些？2．請從功是能量轉(zhuǎn)化的量度的角度，對有用功、額外功和總功進行分析。怎樣描述機械工作時能量的利用率？【思考與討論2】機械功率與機械效率有什么區(qū)別？【活動】1．如圖352所示，將1塊長木板的一端墊高，構(gòu)成一個斜面，用刻度尺測出斜面的長s和斜面的高度h。2．用彈簧測力計測出小車的重力。3．用彈簧測力計沿著斜面把小車從斜面底端勻速拉到頂端，讀出彈簧測力計的讀數(shù)。4．改變斜面的傾斜程度，重復上述步驟2次。5．將測量結(jié)果記錄在下面的表格中。表33測量斜面的機械效率斜面的傾斜程度小車重力G（牛）斜面高度h（米）沿斜面拉力F（牛）斜面長s（米）有用功W有用（焦）總功W總（焦）機械效率η較緩較陡最陡課堂任務課堂任務總結(jié)本節(jié)的概念，梳理概念之間的聯(lián)系，畫出思維導圖。課后練習課后練習1.如圖所示，下列滑輪使用過程中（不計摩擦、滑輪重力和繩重）可以省力的是（）A．B．C．D．2.如圖所示，分別用力F1、F2、F3勻速提起重物A，若不計摩擦，關(guān)于三個力的大小關(guān)系，下列選項中正確的是（）A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F2＞F1＝F3 D．F1＜F2＜F33.如圖所示，不計摩擦，把重G=16N的物體勻速提起所用的拉力F=10N，則關(guān)于該動滑輪的說法中錯誤的是（）A．動滑輪重4NB．使用該動滑輪要費距離C．該動滑輪的機械效率為80%D．提升物體的速度越快，機械效率越高4.現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個滑輪稱為“繩制”（圖1）?，F(xiàn)分別用甲、乙兩個力替代“收”（圖2），使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．使用這個滑輪能省力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．甲拉力使繩自由端移動的速度小于乙拉力使繩自由端移動的速度5.小明用如圖裝置“測量大氣壓”時，發(fā)現(xiàn)彈簧秤的量程太小，無法拉開緊貼在地面上的吸盤，于是他加了一個輕質(zhì)滑輪，若不計滑輪自重和摩擦，下列操作最有可能完成實驗的是（）A．B．C．D．6.在野外用滑輪組拉越野車脫困時的情景如圖所示，有關(guān)力的分析正確的是（）A．車對地面的壓力與車的重力是一對平衡力B．車拉滑輪組的力與滑輪組對車的拉力是一對平衡力C．脫困必需2400N的拉力時，繩索自由端的力F至少為1200ND．脫困必需2400N的拉力時，繩索自由端的力F至少為800N7.如圖所示，用下列裝置提升同一重物，若不計滑輪自重及摩擦，則最省力的是（）A．B．C．D．8.一個滑輪組經(jīng)改進后提高了機械效率,用它把同一物體勻速提升同樣的高度，改進后與改進前相比（）A．有用功減少，總功減少 B．有用功增加，總功增加C．有用功不變，總功不變 D．有用功不變，總功減少9.用如上圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同物體每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機械效率與物體受到重力的關(guān)系如圖乙所示，不計繩重和摩擦，下列分析正確的是(

)A.動滑輪的重力為5N

B.該滑輪組的機械效率可以達到100%

C.滑輪組的機械效率越高，拉力做功越少

D.每次提升重物時，滑輪組做的額外功為5J10.“建設美麗城市，優(yōu)化市內(nèi)交通”，寧波市計劃建設地鐵五號線。地鐵的建造過程需要大型機械——盾構(gòu)機。如圖是地鐵建設施工挖隧道的盾構(gòu)機正面，下列關(guān)于工作中的盾構(gòu)機說法正確的是（）A．做的功越多，機械效率越高 B．做功多的盾構(gòu)機，功率大 C．延長工作時間，可提高機械效率 D．做功越快的盾構(gòu)機，功率越大11.工人要把貨物搬到汽車上，如圖所示，用400牛的拉力，將重為500牛的物體，在5秒內(nèi)勻速拉上1米高的車內(nèi)，木板長為2米。則下列說法正確的是（）A．拉力做的有用功為400焦 B．拉力做的總功為1000焦C．拉力做的額外功為200焦 D．斜面對物體的摩擦力為150牛12.螺絲釘是被擰成圓柱形的斜面，螺絲釘上的螺紋就像圖甲中形成的紋路，一圈圈螺紋的長相當于斜面的長度。仔細觀察如圖乙、丙所示的兩個螺絲釘，則（）A．乙更省力 B．丙更省力C．乙、丙省力情況相同 D．乙、丙都能省功13.質(zhì)量為m的同一物體，先用滑輪組（如圖甲）勻速提升，后沿斜面（如圖乙）勻速拉升，兩次物體提升高度均為h，兩次拉力大小均為0.8mg，斜面長AB＝2h，則兩次提升物體的機械效率（）A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙 C．η甲＝η乙 D．條件不足無法判斷14.如圖1所示，甲物體重3N，乙物體重10N，用繩繞過定滑輪相連（不計繩重與摩擦）。乙靜止于水平地面上，則a繩對甲的拉力為___________N。（2）在分析b繩對乙的拉力時，小明認為是3N，小慧認為是7N。小明做了以下實驗：用彈簧測力計測出某物體的重力（如圖2）；然后將繩子靠著定滑輪（不計繩重與摩擦），如圖3所示，彈簧測力計依次放在A、B、C、D位置時，其示數(shù)保持不變。由此可見，定滑輪的特點是_________。15.如圖所示，當拉力F為5牛時，木塊以0.2米/秒的速度向右做勻速直線運動。該滑輪是________（選填“定滑輪”或“動滑輪”），此時，木塊受到的摩擦力為________牛，拉力F的功率是________。（滑輪重、繩重及滑輪摩擦均不計）16.在探究動滑輪使用特點的實驗中，各小組按照如圖中所示的實驗器材進行實驗，每個小組的實驗器材都相同，每次都勻速提起鉤碼，實驗中不計繩重和摩擦。（1）由所學知識我們知道：使用動滑輪可以省一半的力，根據(jù)A、B兩圖求出他們所用動滑輪的重力為N。（2）比較B、C、D三圖可知，使用動滑輪勻速提起同一重物時的拉力大小可能會不同，其拉力大小不同的原因是。（3）根據(jù)如果家里安裝日光燈，你認為更合理的是。17.如圖所示，小Q同學重G人=600牛，物體重G物=1000N，動滑輪重G動=200N，他站在地面上拉繩子的一端，使物體以1m/s的速度勻速上升2m（繩重和摩擦不計）。（1）小Q在繩子上所施加的拉力；（2）小Q拉力所做的總功；（3）求小Q同學使用該機械提升重物時的最大機械效率。18.如圖所示，在兩個等長、等高但材質(zhì)不同的甲、乙斜面上，用平行于斜面的拉力F，分別將質(zhì)量為m和2m的A、B兩物體從斜面底部勻速拉到頂端。此過程中，甲、乙兩斜面上的拉力F所做的功分別為W甲、W乙，斜面的機械效率分別為η甲、η乙，物體在斜面上受到的摩擦力分別為f甲、f乙，則W甲W乙；η甲η乙；f甲f乙（以上三空均選填“<”“=”或“>”）。19.如圖，小型牽引機通過滑輪組勻速打撈起井中的物體。已知物體質(zhì)量為120kg，密度為1.