简单机械教法建议复习与例题.docx
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简单机械教法建议复习与例题
《简单机械》教法建议、复习与试题
一、教法建议
【抛砖引玉】
本章内容包括杠杆、滑轮和轮轴三种简单机械。
自远古以来人们就使用各种各样的简单机械来做机械。
三千年前古埃及修建金字塔时,就用杠杆来搬动沉重的大石块,并能把这些大石块搬到很高的高处。
我国古代修建宫殿等宏伟高大的建筑物时,也经常使用斜面来把沉重的木料和石块滚到或拉到高处,有时也用杠杆或滑轮来提高重物。
现在,人们在日常生活上和生产劳动中,经常要用到简单机械,例如用起子打开啤酒瓶盖;用滑轮组来举起重物。
人们在生产中使用机器,既省力又方便,还可以提高生产效率。
把杠杆、滑轮、轮轴、斜面等简单机械组合起来,能够组成各种复杂的现代化机械。
了解了简单机械的工作原理,就容易弄清楚复杂机器的构造。
教师在课上能注意联系有关知识在古代和现代生活和生产中的应用,是可以提高学生的学习兴趣的。
【指点迷津】
学生在学习本章时要重点掌握杠杆平衡条件。
力臂的概念是学习的难点。
本章的知识内容是适合进行探索性实验教学的。
例如设定“研究杠杆平衡条件”、“研究定滑轮”、“研究动滑轮”等题目并发给学生实验装置、交给方法,指导学生通过实验来探索新知识。
二、学海导航
【思维基础】
填空题
1.一根硬棒,在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒就叫。
2.杠杆能绕着转动的点,叫做;使杠杆转动的力,叫做;阻碍杠杆转动的力,叫做;从支点到动力作用线的距离,叫做;从支点到阻力作用线的距离,叫做。
3.杠杆的平衡条件是:
,公式写作:
。
4.动力臂大于阻力臂的杠杆,是,但它省了力,却费了。
5.动力臂小于阻力臂的杠杆,是。
但它费了力,即省了。
6.定滑轮实质是个。
用动滑轮不省;动滑轮实质是个动力臂为阻力臂的杠杆。
7.定滑轮力;动滑轮力。
8.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。
思维基础参考答案
1.杠杆。
2.支点,动力,阻力,动力臂,阻力臂。
3.动力×动力臂=阻力×阻力臂,F1l1=F2l2
4.省力杠杆,距离。
5.费力杠杆,距离。
6.等臂杠杆,力;二倍。
7.不省,能省一半。
8.几分之一。
【学法指要】
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。
图13-1是用牛角锤起钉子的示意图。
牛角锤是一根弯的杠杆。
用力F1拉锤柄的一端使其绕固定点O转动,锤子另一端就克服钉子阻碍它转动的力F2,把钉子起出来。
F1是动力,F2是阻力,O是支点,l1是动力臂,l2是阻力臂。
动力臂和阻力臂是表示从支点到力的作用线的垂直距离。
不要把支点到力的作用点间的距离当作力臂。
通过实验,我们得出的杠杆平衡条件是:
动力×动力臂=阻力×阻力臂
即F1l1=F2l2
为了省力,我们应该用动力臂比阻力臂长的杠杆,为了省距离,应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。
例题1在图13-2中,拉力F作用在杠杆AC的中点B上,AC=1.2米,这时重力G的力臂是米;如果重力为10牛,则拉力是牛。
分析:
重力臂AC=1.2米,B为AC的中点,动力臂AB=0.6米,根据杠杆平衡条件
F·AB=G·AC
答:
此题应填1.2,20。
例题2如图13-3所示,杠杆AB的支点在O点,距A、B两端分别是2.0米、3.0米。
F1与竖直方向成60°角,F2与竖直方向成30°角,F1为60牛。
要使杠杆平衡,F2应该是牛。
分析:
见图13-4,F1的力臂
l1=AO·sin30°
=2.0米×0.5
=1.0米
F2的力臂
l2=BO·cos30°
=3.0米×0.866
=2.6米
根据杠杆平衡条件
F1l1=F2l2
答:
此题应填23。
例题3下列工具或仪器中,属于等臂杠杆的是:
(A)钳子(B)镊子(C)天平(D)瓶盖起子
分析:
钳子和瓶盖起子是动力臂大于阻力臂的省力杠杆;镊子是动力臂小于阻力臂的费力杠杆。
只有天平是等臂杠杆。
答:
此题应选(C)。
例题4如图13-5中O为杠杆的支点,杠杆在重物G和F1的作用下处于水平位置并且平衡。
如果用力F2代替F1使杠杆仍在图中位置保持平衡,下面关系中正确的是:
(A)F1>F2(B)F1=F2(C)F1<F2(D)F1>F2>G
分析:
根据杠杆平衡条件,在力F1作用杠杆上使其平衡时有(见图13-6
(1))
F1·OC=G·OA①
在改用F2代替F1重新使杠杆平衡时有(见图13-6
(2))
F2·OB=G·OA②
由①式与②知
∵OA>OB
∴F2>G
且有
∵OB>OC
∴F1>F2
此题选项(A)和(D)是正确的。
答:
此题应选(A)、(D)。
例题5如图13-7所示,O为杠杆AB的支点,OA:
OB=2:
3。
物块甲和乙分别挂在杠杆AB两端,杠杆平衡。
已知物块甲、乙的体积之比是2:
1,物块甲的密度ρ甲=6×103千克/米3,则物块乙的密度ρ乙=千克/米3。
分析:
设甲物块质量为m甲、体积为V甲;乙物块的质量为m乙、体积为V乙。
根据杠杆平衡条件有下式成立
m甲·g·OA=m乙·g·OB①
由①式可得出
②
由密度的计算公式有
③
④
由③与④式有
答:
此题应填8×103。
滑轮是周边有槽,可以绕着装在框子里的轴转动的小轮。
滑轮是杠杆的变形。
定滑轮实质是个等臂杠杆,使用定滑轮不省力,但是能改变动力的方向;动滑轮实质是个动力臂是阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮可以省一半力。
定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。
这可以既省力又能改变动力的方向。
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。
例题6如图13-8所示,要拉起G=600牛的重物。
则F1至少应是牛,F2至少是牛。
分析:
图中(A)的情况,三个滑轮的轴固不动,都是定滑轮,所以不能省力。
图中(B)的情况,左边的滑轮能和重物一起移动,是动滑轮,所以使用这个滑轮组拉起重物可以省一半的力。
匀速拉起重物时,F1=600牛,F2=300牛。
答:
此题应填600,300。
例题7如图13-9所示,滑轮怎样绕线时最省力,画出绕线图来。
分析:
把绳的一端系在动滑轮框子的钩上,再把绳先后绕过定滑轮和动滑轮,如图13-10所示。
这种绕线方法最省力。
例题8如图13-11所示,有4个滑轮组,如果分别用来把60牛的重物G提起,则F1=牛,F2=牛,F3=牛,F4=牛。
(滑轮,绳子受到的重力和摩擦力均不计)
分析:
解题时主要依据公式F=G。
式中n为与动滑轮联接的绳子的股数(注意:
若绳子自由端只与定滑轮联接的,就不要计算在内)
答:
此题应填30,12,20,15。
例题9如图13-12所示,A、B两个物体通过细绳挂在定滑轮两端,两物体的密度ρA=ρB=3×103千克/米3。
当B物体浸没在水中时,整个装置处于平衡状态,不计摩擦和绳重,求:
(1)两物体的体积VA与VB之比。
(2)若将A物体浸在水中,而将B物体浸在另一种液体中,且物体B有1/16的体积露出液面时,整个装置仍处于平衡状态,这种液体的密度多大?
分析:
(1)定滑轮实质是个等臂杠杆。
所以定滑轮不省力。
依照图13-12的情况可知石边物体B所受重力GB减去它所受水的浮力FB应等于左边物体A所受重力GA。
(2)依图13-13所示,先设物体B在另一种液体中浸入5/6体积时所受浮力为F′B,A物体浸没在水中所受浮力为FA,然后依据平衡条件GB-FB=GA-FA即可得解。
解:
(1)根据杠杆平衡条件
GB-FB=GA
即ρBgVB=ρ水=gVB=ρA=gVA①
将ρA=ρB=3×103千克/米3,ρ水=1×103千克/米3代入上式可得出
VA=VB②
(2)根据杠杆平衡条件有下式
GB-F′B=GA-FA
即ρBgVB-ρ液g·VB=ρAgVA-ρ水gVA③
把②式结果代入③式并加以整理得出
3(ρB-ρ液)=2(ρA-ρ水)
即3(3×103千克/米3-ρ液)=2(3×103千克/米3-1-103千克/米3)
由上式可以解另一种液体的密度
ρ液=2×103千克/米3
答:
(1)VA/VB=2/3,
(2)ρ液=2×103千克/米3。
轮轴是杠杆的变形,是一种省力的机械。
轮半径为R,轴半径是r,轮轴就是半径不同的轮与轴的组合体。
可以看成是一种能连续转动的杠杆。
使用轮轴时仍能满足平衡条件。
F1R=F2r
或写作
例题10图13-14所示是一个提水的辘轳的示意图。
辘轳的轴的直径为40厘米,摇臂到轴线的距离为50厘米。
要从井中提588牛的一桶水,至少在摇把上作用牛的力。
分析:
使用轮轴时,如果动力作用在轮上可以省力。
如动力作用在轴上,阻力作用在轮上,则可加快提起重物的速度,但这种情况是要费力的。
此题属于使用轮轴可以省力的情况。
轴半径r=20厘米,轮半径R=50厘米,系水桶的绳子的拉力F2=588牛,设作用在摇把上的力为F,则根据杠杆平衡条件有
答:
此题应填2.4×102。
【思维体操】
例题图13-15所示的杠杆,要使它在水平位置,可将右端的螺母向(填“左”或“右”)调节。
杠杆平衡后,若把重为6牛的物体挂在A点,则在杠杆右端点,挂上一个牛的物体,杠杆才会重新平衡。
分析:
若使图中的杠杆调节到平衡,显然应将右端的螺线向右调节。
杠杆平衡后,在A点挂上6牛的重物后,那么在右端a点挂12牛或b点挂6牛,在c点挂4牛,d点挂3牛的物体都可重新使杠杆平衡。
答:
此题应填右,a,12。
(或b,6等)
此题为一题多解。
三、智能显示
【心中有数】
本章知识内容包括杠杆、滑轮和轮轴三种简单机械。
学习时要重点杠杆平衡条件,力臂的概念是本章的难点。
历年中考试题中都有相关知识的命题。
有时多达3、4个小题。
例题1下列简单机械中,属于省力杠杆的是:
(A)瓶盖起子(B)镊子(C)天平(D)定滑轮
分析:
只有瓶盖起子是动力臂大于阻力臂的省力杠杆。
镊子是动力臂小于阻力臂的费力杠杆。
天平和定滑轮是等臂杠杆。
答:
此题应选(A)。
例题2如图13-16所示,AB是一个质量不计的杠杆,支点为O,在杠杆A、B两端分别挂有甲、乙两个物体,杠杆平衡。
已知甲物体的质量为1.5千克,乙物体的质量为4.5千克,AB长2米,则支点O应距A点米。
分析:
根据杠杆平衡条件应有
mAg·AO=mBg·BO①
因mA=1.5千克,mB=4.5千克,BO=2米-AO,代入①式可得
1.5千克×AO=4.5千克×(2米-AO)
解上式得支点O距A点为
AO=1.5米
答:
此题应填1.5。
例题3如图13-17所示,在滑轮组的作用下,物体A沿水平地面以0.2米/秒的速度匀速前进了2米,已知物体A重为300牛,拉力F的功率为12瓦,不计绳和滑轮重,则拉力F=牛。
分析:
这是一道利用动滑轮在水平方向克服物体与水平面摩擦力做功的问题。
解题时要明确,在题目所给的物理过程中,有两个力做功,一是动滑轮的拉力拉物体A做功,二是拉力F拉绳子做功。
由物体A的速度和前进距离知做功的时间
因物体A若向右前进2米,则力F必拉绳端向右前进3×2米=6米(三根绳都要缩短2米)。
即F力向右前进的距离SF=6米。
F力拉绳端的速度
拉力F的大小可由公式P=Fυ求出
答:
此题应填20。
【智能显示】
填空题
1.杠杆的动力臂是指从杠杆的点到的距离。
省力杠杆的动力臂
阻力臂。
2
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- 简单机械 教法 建议 复习 例题