杠杆与滑轮教学教案.docx
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杠杆与滑轮教学教案
杠杆与滑轮
一、查补验
【查:
试题测验】(检查中考所有知识掌握)
选择题
1.在一次参观上海世博会的活动中,李先生乘电梯上楼,在电梯匀速上升的过程中,李先生的()
A.动能不断增大B.重力势能不断增大
C.动能转化为重力势能D.重力势能转化为动能
2.下列实例中属于机械能转化为内能的是()
A.内燃机的活塞在燃气推动下运动B.点燃的火箭飞向太空
C.夏天,广场上的石凳被晒得发烫D.陨石坠入地球大气层成为流星
3.随着科技发展,新材料、新技术不断服务于人们的生活,许多电子设备用到热敏电阻、光敏电阻等电路元件,它们是用下列哪种材料制成的()
A.导体B.绝缘体C.超导体D.半导体
4.园艺师傅使用如图3所示的剪刀修剪树枝时,常把树枝尽量往剪刀轴O靠近,这样做的目的是为了()
A.增大阻力臂,减小动力移动的距离
B.减小动力臂,减小动力移动的距离
C.减小阻力臂,省力
D.增大动力臂,省力
5.在粗糙的水平面上,用100N的水平推力使一个重为500N的物体前进了10m,在此过程中()
A.推力做了5000J的功B.推力做了1000J的功
C.重力做了5000J的功D.重力做了1000J的功
6.在铁架台上固定一个由定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,在绳子末端用竖直方向0.8N的拉力使2N重的物体匀速上升,下面说法正确的是()
A.绳端移动速度与物体上升速度相同
B.绳端移动速度是物体上升速度的两倍
C.滑轮组的机械效率是83.3%
D.滑轮组的机械效率是66.7%
7.学校校园有前后两道门,为了加强校内安全,学校给值班室安上了指示灯,只有当两道门都关上时(关上一道门相当于闭合一个开关),值班室内的指示灯才会发光,表明门都关上了。
下列图中符合要求的电路是()
8.酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车,如图是它的原理图。
图中酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,如果测试到的酒精气体浓度越大,那么()
A.传感器的电阻越大
B.通过传感器的电流越小
C.电压表的示数越小
D.传感器两端的电压越小
9.家用的手电筒用干电池作电源,正常发光时电流O.32A.小灯泡的电功率接近:
()
A.1WB.10WC.0.1KWD.1KW
10.如图所示,电源电压恒定.闭合开关S1、S2,电压表示数为9V,电流表示数为1.5A;断开开关S2,电压表示数为6V.则Rl和R2的阻值分别是()
A.6Ω2ΩB.6Ω3Ω
C.4Ω2ΩD.4Ω3Ω
【补:
知识总结】(杠杆与滑轮)
一、杠杆知识点
1、杠杆定义:
在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
说明:
①杠杆可直可曲,形状任意。
②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。
如:
鱼杆、铁锹。
2、杠杆五要素——组成杠杆示意图。
①支点:
杠杆绕着转动的点。
用字母O表示。
②动力:
使杠杆转动的力。
用字母F1表示。
③阻力:
阻碍杠杆转动的力。
用字母F2表示。
说明:
动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。
动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反
④动力臂:
从支点到动力作用线的距离。
用字母l1表示。
⑤阻力臂:
从支点到阻力作用线的距离。
用字母l2表示。
画力臂方法:
一找支点、二画线、三连距离、四标签
(1)找支点O;
(2)画力的作用线(虚线);
(3)画力臂(虚线,过支点垂直力的作用线作垂线);
(4)标力臂(大括号)。
3、研究杠杆的平衡条件:
杠杆平衡是指:
杠杆静止或匀速转动。
实验前:
应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡。
这样做的目的是:
可以方便的从杠杆上量出力臂。
(1)结论:
杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。
平衡条件:
F1×L1=F2×L2
(2)解题指导:
分析解决有关杠杆平衡条件问题,必须要画出杠杆示意图;弄清受力与方向和力臂大小;然后根据具体的情况具体分析,确定如何使用平衡条件解决有关问题。
(如:
杠杆转动时施加的动力如何变化,沿什么方向施力最小等。
)
(3)解决杠杆平衡时动力最小问题:
此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
4、应用:
名称
结构
特征
特点
应用举例
省力
杠杆
动力臂
大于
阻力臂
省力、
费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力
杠杆
动力臂
小于
阻力臂
费力、
省距离
缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂
杠杆
动力臂
等于
阻力臂
不省力
不费力
天平,定滑轮
二、滑轮组有关知识点:
(1)n——吊起动滑轮的绳子的股数
(2)F——绳子自由端的拉力
(3)G——动滑轮上所挂物体的重力(4)s——绳子自由端移动的距离
(5)h——物体被提升的高度
(6)使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即F=
(G物+G动)。
(当不计绳重及摩擦时)
若不计动滑轮重力,则有F=
G物S=nh
绳子移动的速度V绳与物体移动的速度V物关系:
V绳=nV物
(7)滑轮组绕线法则:
偶定奇动:
使用滑轮组时,直接承担重物的绳子段数为n。
若n为偶数时,则绳子的固定端挂在定滑轮上;
若n为奇数时,则绳子的固定端挂在动滑轮上。
(8)动滑轮和定滑轮个数的确定:
吊起动滑轮的绳子的股数n
动滑轮个数
定滑轮个数
改变施力方向
不改变施力方向
n为偶数
—1
n为奇数
★如图,若利用滑轮组水平拉动物体,则应考虑物体所受的摩擦阻力。
★
(1)F=
f物
(2)s绳=ns物(3)绳子移动的速度V绳与物体移动的速度V物关系:
V绳=nV物
滑轮
定义
种类
特点
实质
图例
作用
周边有槽,可以绕着装在框子里的轴转动的小轮
定滑轮
轴固定不动,轮绕轴心转动
等臂杠杆
能改变施力的方向
动滑轮
轮随物体一起移动
动力臂为阻力臂二倍的杠杆
能省一半力
滑轮组
动滑轮和定滑轮组合在一起
既能省力,也能改变施力的方向
2.介绍滑轮的结构:
主要部分是能绕轴转动的轮子。
观察使用时的情景:
a.使用时滑轮轴的位置固定不动;这种滑轮称为定滑轮;
b.使用时轴的位置随被拉物体一起运动,这种滑轮称为动滑轮。
定滑轮和动滑轮的实质
3.定滑轮实质是一个等臂的杠杆。
4.动滑轮实质是一种能省力的杠杆。
三、滑轮组
1.定义:
将定滑轮和动滑轮组合在一起的组合装置称为滑轮组。
2.特点:
既能省力又能改变力的方向
重物和动滑轮的重力由几段绳子承担,提起重物所用的力就是物重的几分之一。
简单滑轮组的设计与组装
例:
按照要求组装下列滑轮组。
(动滑轮自重不计)
⑴用G/2的力提起重物;
⑵用G/3的力提起重物
如图所示,每个钩码的质量是50g,滑块A在钩码的作用下恰能沿水平面匀速滑动,那么滑块A受到的摩擦力是()
A.2.94NB.1.96NC.0.98ND.0.49N
1.定滑轮实质是_____杠杆,使用定滑轮可以改变________,但它不能_______。
2.动滑轮实质是______________的杠杆,使用动滑轮可以_______力,但_______改变力的方向。
3.如图所示的甲、乙两个装置中各使用了一个滑轮。
其中甲图中的滑轮是_____滑轮,乙图中的滑轮是_____滑轮。
4.用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组提升重物时,人对绳子的拉力是70N,则可匀速提起_____N或_____N的重物。
5.如图所示,有四个滑轮组,若分别用来把60N的重物提起。
在动滑轮、绳重和摩擦不计的情况下,则F1=_____N,F2=_____N,F3=_____N,F4=_____N。
【验:
习题检验】
13.一长方体实心木块,随着传送带一起以相同的速度向左做匀速直线运动(如图8所示),忽略空气阻力,请画出物体的受力示意图.
10.如图所示,用三种不同的方式分别拉同一物体在水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2和F3,则它们的大小关系正确的是A.F3<F1<F2B.F1<F2<F3C.F2<F1<F3D.F3<F2<F1
11.水稻是喜温植物,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻.隐含的物理知识是,水的较大.气温降低时,水能够(选填“放出”或“吸收”)较多的(选填“温度”、“内能”或“热量”).
12.为了利用太阳能,科学家们设计了一种“太阳池”,池内下层是浓盐水,上层是淡水.阳光照射时,浓盐水的内能增加,升高,但不会浮到淡水上面散热,是因为浓盐水的比淡水大.浓盐水积聚的内能可以通过发电机转化为能.
13.学校升旗仪式上,当升旗手缓缓向下拉绳子时,旗子就会徐徐上升。
这是由于旗杆顶部有一个滑轮,它能改变力的方向,但(选填“能”或“不能”)省力。
在铡刀、钢丝钳、天平、钓鱼杆这些杠杆中,使用时属于费力杠杆的是 .
14.某同学利用如图所示的装置测定滑轮组的机械效率。
他用F=10N的拉力将重17N的重物匀速提升0.2m,在这一过程中,他做的总功为 J,其中有用功为 J,测出的滑轮组的机械效率为 。
15.单独将一个“220V800W”的电暖气接入示数为
的电能表所在的电路中,正常工作5h,消耗电能_______kW·h,此时电能表示数变为
。
16.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,小明设计了如图电路.
(1)在连接电路时发现,还缺少一个元件,他应该在电路中再接入的元件是.
(2)为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小,可观察.
(3)另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进:
甲把灯泡更换为电流表;乙在原电路中再串联接入电流表.你认为同学的改进更好一些,理由是.
拓展
17.(6分)按照题目要求作图:
(1)图甲是用螺丝坩撬图钉的示意图,画出动力F1的力臂l1和阻力F2的示意图。
(2)乙图中,站在地面上的小华借助滑轮组匀速提升重物,请画出最省力的绕线方法.
(3)从电源、电流表和电压表中选择两个器材,在图丙中的空缺处填入它们的符号,使两个相同灯泡都能发光.(画出一种)
18.(6分)一列质量为1×103t的火车,以180km/h的速度在平直轨道上匀速行驶,整列火
车受到的阻力是9×103N。
(1)火车的牵引力多大?
(2)火车行驶1min时间内,重力做了多少功?
机车牵引力做了多少功?
牵引力的功率多大?
(7分)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3组实验,实验数据记录如下:
⑴在实验操作中应该使钩码 (选填“快速”或“缓慢”)上升;
⑵进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为 (保留三位有效数字);
⑶进行第3次测量时,弹簧测力计示数为 N,滑轮组做的有用功是 J;
⑷分析实验数据,实验小组得出的实验结论是:
滑轮组的机械效率与 有关。
⑴缓慢 ⑵78.4% ⑶2.4 0.3(2分) ⑷物重或钩码重
试题分析:
在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,
(1)为了在测量力时误差小,应使钩码缓慢匀速上升;
(2)由表中相关数据知:
G=4N,h=5cm=0.05m,F=1.7N,s=15cm=0.15m,则机械效率
;(3)由表中数据知:
G=6N,h=5cm=0.05m,η=83.3%,s=15cm=0.15m,则滑轮组所做的有用功W有=Gh=6N×0.05m=0.3J,
,解得F=2.4N;(4)滑轮组的机械效率与物重、动滑轮重、绳重及一切摩擦有关,本题由实验数据分析可知,滑轮组的机械效率与物重(或钩码重)有关。
20.(7分)为研究不同物质的吸热能力,某同学用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图10所示。
(1)根据图像,某同学认为:
“加热相同的时间时,甲升高的温度高一些,这说明甲吸收的热量多一些。
”这位同学的判断是否正确?
请说明理由。
(2)要使甲、乙升高相同的温度,应给____加热更长的时间,这说明_____的吸热能力强些。
(3)如果已知甲的比热容是1.8×103J/(kg·℃),根据图像,则乙的比热容是 ______J/(kg·℃)。
21.(9分)在测定“小灯泡电功率”的实验中,电源电压为4.5V,小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
(1)连接电路时开关应,并将电路连接完整。
(2)闭合开关前,图甲中滑动变阻器的滑片P应位于(选填“A”或“B”)端。
(3)小叶同学闭合开关,移动滑片P到某一点时,电压表示数(如图乙所示)为
V,若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为2.5V。
图丙
图乙
图甲
(4)小向同学移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的I-U图像,根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是W。
图23
(5)小勇同学在实验中连接好电路,闭合开关,移动变阻器滑片P,发现小灯泡始终不亮,电压表有较大示数,电流表无示数,原因可能是。
参考答案及解析
第Ⅰ卷:
选择题(本题共10小题,每小题3分,共30分)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
D
D
C
B
C
A
D
A
B
第Ⅱ卷:
非选择题(本题共12小题,共70分)
11.比热容(1分)放出(1分)热量(1分)
12.温度(1分)密度1分)电(1分)
13.定(1分)不能(1分)钓鱼竿(1分)
14、4(2分)3.4(2分)85% (2分)
0
3
6
6
0
15.4(1分)(1分)
16.开关(1分)灯泡的亮度(2分)乙(1分)灯泡能保护电路(2分)
17.略(每图2分,共6分.)
18.本题6分
20.共7分
(1)不正确(1分)、因为用相同酒精灯加热相同时间,甲乙吸收热量相同(2分)。
(2)乙(1分)、乙(1分)(3) 2.25×103(2分)
21.共9分
(1)断开、作图题量程选错不得分。
(2)A(3)2.2、B(4)0.5(2分)
(5)灯泡灯丝断开或连接灯泡的导线松脱或灯泡处断路(答一即可)。
(2分)
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