A4版 CH11简单机械和功.docx
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A4版CH11简单机械和功
第十一章简单机械和功
《物理课程标准》相关要求:
1、通过实验探究,学会使用简单机械改变力的大小和方向;
2、知道机械功和功率的概念;能用生活、生产中的实例解释机械功的含义;
3、理解机械效率,能测定某种简单机械的效率;
4、了解机械使用的历史发展过程。
认识机械的使用对社会发展的作用。
第一节杠杆
(共3课时)
教学目标:
1、知道什么是杠杆,能从常见的工具中辨认出杠杆;
2、理解力臂的概念,会画杠杆的力臂;(1、2两点第1课时)
3、理解杠杆的平衡条件,能通过实验探究总结出杠杆的平衡条件,会用杠杆的平衡条件解题;(第2课时)
4、了解杠杆的应用,能对杠杆进行分类。
并了解分类原则。
(第3课时)
教学难点:
从二力平衡条件上升到杠杆的平衡条件。
教学重点:
1、会画力臂;2、杠杆平衡条件的应用;3、杠杆的分类。
学情分析:
学生对支点、阻力、动力和二力平衡条件已经掌握。
但为什么力的作用效果除了跟力的三要素有关外,还跟力臂有关呢?
要做好铺垫。
教学仪器:
按在木板上的图钉,起子,酒瓶扳子,镊子,筷子,扫帚。
教学过程:
第1课时
【旧知识复习】力的三要素、力的作用效果、力与运动的关系、二力平衡的条件等知识。
【新课引入】
生活中我们用到很多机械,如搬运木材到卡车上,剪指甲,开酒瓶盖,撬图钉。
今天我们就学习最简单的机械——杠杆。
谁能用螺丝刀或羊角锤轻易地把图钉撬出来?
【活动】让学生演示如何撬出图钉。
再观察镊子、衣服夹子、瓶盖扳子,统一认识。
一、杠杆
1、定义:
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒。
注意:
硬棒是指转动过程中不发生形变的任何物体。
不需要一定直的,也不考虑被折断之类。
2、认识杠杆:
①固定点——支点。
②使杠杆转动的力——动力,③阻碍杠杆转动的力——阻力;(动力使杠杆转动的方向与阻力使杠杆转动的方向相反。
)画出动力和阻力的示意图,确定动力和阻力的作用线。
④支点到动力作用线的距离——动力臂;⑤支点到阻力作用线的距离——阻力臂。
3、画力臂的方法:
①确定支点(首要任务);②从支点出发作力的作用线的垂线(用实线);(力的作用线可以用虚线延长。
)③实线两端各画一个箭头;④实线旁注明力臂类型。
分析:
①动力和阻力的方向可能相同(在支点同侧),也可能反的(在支点两侧)。
②动力和阻力的作用点都在杠杆上。
③力臂是支点到力的作用线的距离,而不是支点与力的作用点的连线。
第2课时
【复习】杠杆的定义;杠杆的五要素,如何画力臂。
评讲练习,再重复练习。
阿基米德夸过海口——只要给我一个支点,我就可以撬起整个地球。
说明杠杆可以产生巨大的力。
利用杠杆原理就可以满足我们想要的巨大的效果。
下面探究杠杆平衡条件。
二、杠杆的平衡条件
【仪器介绍】
有刻度的直尺,铁架台,钩码,弹簧测力计。
杠杆平衡的定义:
杠杆处于静止状态。
动力:
弹簧测力计的拉力F1;
阻力:
钩码对杠杆的拉力F2;
调节杠杆平衡:
调节平衡螺母,使杠杆处于水平位置平衡,目的是使杠杆重力的力臂为零。
(要会如何调节平衡螺母)
研究以下几种情况:
1、钩码和弹簧测力计的位置不变,改变钩码的数量,记下弹簧测力计的示数。
2、钩码的数量和位置保持不变,改变弹簧测力计的位置,记下弹簧测力计的示数。
3、钩码的数量和弹簧测力计的位置保持不变,改变钩码的位置,记下弹簧测力计的示数。
测量序号
F1/N
l1/m
F2/N
L2/m
1
2
3
注意:
力臂的单位要转化为国际单位m,一定要在水平位置平衡时才能读数。
4、结论:
杠杆平衡条件:
动力*动力臂=阻力*阻力臂
即
例1:
一支杠杆的动力臂是阻力臂的
,动力F1是30N,当杠杆平衡时,阻力F2是______。
三、杠杆的应用:
1、例1中,
,
,动力小,省力。
省力杠杆:
,
,省了力,但费了距离;
如撬棒,铡刀,钢丝钳,铁皮剪刀……
2、费力杠杆:
,
,费了力,但省了距离;
如船浆,钓鱼竿,人的前臂,镊子,理发刀,筷子……
3、等臂杠杆:
,
,不省力,也不费距离。
如天平——天平称物体质量的理论依据。
例2:
在“探究杠杆的平衡条件”实验中,没有挂钩码钱,如果杠杆左端高,应将左端的螺母向_____移或将右端的螺母向_____移(“左”、“右”),直到杠杆静止在______位置。
解答:
例3:
有一根长1m的杠杆,左端挂10N的物体,右端挂30N的物体,要使杠杆平衡,支点应离左端多少米?
解答:
例4、能从生活实例中找出省力或费力杠杆。
省力杠杆:
_________________________________;
费力杠杆:
_________________________________。
例5:
在海南举办的大力士比赛中,有一个项目是把车轮推上台阶。
作用点都在A点,如何施力才能最容易把车轮推上台阶?
作出动力的示意图和动力臂。
例6:
画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图(要求保留作图痕迹)
总结:
本节课的重点和难点较多,会作力臂,会在实例中找出杠杆,分辨是省力杠杆还是费力杠杆。
能依据杠杆原理解决实际问题。
教学后记:
_________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
板书设计:
【第1课时】
一、杠杆
1、定义:
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒。
注意:
硬棒是指转动过程中不发生形变的任何物体。
2、杠杆的五要素:
⑴支点:
杠杆绕着的固定点,用“O”点表示;
⑵动力:
使杠杆转动的力,用F1表示;
⑶阻力:
阻碍杠杆转动的力,用F2表示;
⑷动力臂:
支点到动力作用线的距离,用“l1”表示;
力的作用线:
从力的作用点出发沿力的方向画出的直线
⑸阻力臂:
支点到阻力作用线的距离,用“l2”表示。
3、画力臂的方法:
①确定支点;
②从支点出发作力的作用线的垂线(用实线);(力的作用线可以用虚线延长。
)
③实线两端各画一个箭头;
④实线旁注明力臂类型。
[第2课时]
二、杠杆的平衡条件
动力*动力臂=阻力*阻力臂
即
三、杠杆的应用:
1、省力杠杆:
,
,省了力,但费了距离;
如撬棒,铡刀,钢丝钳,铁皮剪刀……
2、费力杠杆:
,
,费了力,但省了距离;
如船浆,钓鱼竿,人的前臂,镊子,理发刀,筷子……
3、等臂杠杆:
,
,不省力,也不费距离。
如天平——天平称物体质量的理论依据。
第二节滑轮
(2课时)
教学目标:
1、认识定滑轮和动滑轮,了解定滑轮和动滑轮的特点;
2、知道定滑轮、动滑轮和滑轮组的作用;
3、能识别生活和生产中常见的滑轮,能根据要求组装简单的滑轮组。
教学重点:
定滑轮和动滑轮的特点以及它们的实质。
教学难点:
1、动滑轮的瞬时支点的确定方法;2、根据设计要求,连接滑轮组的绕绳方法。
学情分析:
学生已经掌握了杠杆原理,省力、费力和等臂杠杆。
定、动滑轮的支点如何确定,等效于哪类杠杆,学会知识迁移。
教学仪器:
定滑轮、动滑轮、滑轮组,钩码,细绳,刻度尺,弹簧测力计。
教学过程:
【复习】杠杆原理,杠杆的分类,省力、费力杠杆的特点。
【新课引入】装修时,好多地板和木材都无法从楼梯搬进房间,见过装修工人怎么办的呢?
滑轮:
能绕轴转动的轮子。
定滑轮:
使用中,轴的位置固定不动的滑轮。
动滑轮:
轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮。
例1:
请判断下列各滑轮的种类
甲:
A______B_______;
乙:
A______B_______C_______。
一、定滑轮的特点:
等臂杠杆,既不省力,也不费距离,但可以改变力的作用方向。
即物体上升h,绳子自由端下降h。
改变力的作用方向,力臂始终是半径,所以F1=F2=F3。
序号
钩码的重力G/N
测力计的示数F/N
1
2
3
探究定滑轮的特点探究动滑轮的特点
序号
钩码的重力G/N
测力计的示数F/N
1
2
3
二、动滑轮的特点:
省力杠杆:
,如果拉力方向改变,
,所以拉动动滑轮时,一定要沿竖直方向向上拉才能省一半力。
动滑轮的特点:
能省一半力,但费两倍距离,即物体上升高度为h,则绳子自由端要下降2h。
且不能改变力的作用方向。
思考:
如果即需要改变力的作用方向,又要省力。
怎么办呢?
方法:
将定滑轮和动滑轮组合起来,即可以省力又可以省距离。
最简单的组合:
一定一动。
如右图甲、乙两种绕法。
忽略滑轮重力及绳子与滑轮之间的摩擦力。
则:
甲:
乙:
三、滑轮组
总结:
若动滑轮上有n股绳子,则拉力
。
若不可忽略动滑轮的重力G’,则
绳子自由端移动的高度为H,物体上升的高度为h,则H=nh。
注意:
探究活动中,要匀速拉动绳子,使物体做匀速直线运动。
例:
如图所示,物重100N,置于水平地面上,当拉力为F=10N时,物体恰能向左匀速运动(滑轮重和滑轮与绳子间的摩擦不计),则物体受到的摩擦力为________N,请在图中画出绳子的绕法。
若物体向左运动了5m,则绳子自由端移动_______m。
解答:
例:
使用一个滑轮组吊起重物,若拉绳子的力为200N,且绳子的自由端移动5m,重物提起1m,那么物重为________N,请画出该滑轮组的装配图。
要求拉力方向向上。
(滑轮重、绳重和摩擦均不计)。
例:
如果给你二定二动,有几种绕法?
甲:
F=G/5;乙:
F=G/4。
四、轮轴和斜面
1、轮轴——是由具有公共转轴的轮和轴组成。
由于R>r,
,所以轮轴是一种能省力的杠杆。
例如:
扳手、汽车方向盘、门把手。
2、斜面——能省力。
如:
盘山公路,无障碍通道,螺丝钉就是变形的斜面。
把重为G的物体,提升h,如果用斜面,推力F
总结:
简单机械:
省力,费距离。
费力,省距离。
教学反思:
_________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
板书设计:
一、定滑轮的特点:
等臂杠杆,不省力,但可以改变力的作用方向;
二、动滑轮的特点:
省力杠杆,但费2倍距离。
三、滑轮组:
若动滑轮上有n股绳子,则拉力
。
若不可忽略动滑轮的重力G’,则
绳子自由端移动的高度为H,物体上升的高度为h,则H=nh。
四、轮轴和斜面
第三节功
教学目标:
1、知道做机械功的两个要素;
2、知道机械功的物理意义、公式及单位,了解1J的功大约有多大;
3、理解功的计算公式,会用功的公式解题;
4、能用生活中的实例解释机械功的含义。
教学重点:
知道做功的两个要素,会用功的公式解题。
教学难点:
理解功的物理含义。
学情分析:
在初中,功是很难理解的概念。
从斜面入手,多说明机械省力就费距离,费力就省距离。
教学仪器:
斜面体,木块,弹簧测力计。
教学过程:
【引入】前两节内容讲了几种机械,共同的特点是省力的机械要费距离,费力的机械要省距离。
有没有机械即可以省力又可以省距离呢?
学完今天的功就知道答案了。
【探究】探究斜面能否即能省力又能省距离。
序号
F/N
s/m
G/N
h/m
F·s/(N·m)
G·h/(N·m)
1
2
3
数据分析:
F
可见:
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,是一个很有意义的物理量。
在物理学中,这一乘积就是功。
也就是任何机械能省力或省距离,但不能省功。
这就是功的原理。
一、功
1、定义:
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
2、公式:
W=F·s
3、单位:
W——J,F——N,s——m,1J=1N·m
物理含义:
1J的物理含义是1N的力作用在物体上,物体在力的方向上通过1m的距离,
举例:
1J的大小:
从地上捡起一个鸡蛋,举过头顶。
4、功的两要素——力和物体在力的方向上通过的距离
分析:
两个要素缺一不可,要学会分辨哪些情况下力做功了,哪些情况下力没力做功。
例:
李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央,她针对此过程提出了如下的猜想。
你认为合理的是()
A.文具盒所受重力对它做了功
B.文具盒所受支持力对它做了功
C.文具盒所受的推力F对它做了功
D.在此过程中没有力对文具盒做功
例:
书上的四幅图中的情景中,哪些是做功的?
a把箱子提起来,力向上,距离也向上,所以做功;b书包在水平移动,人给书包的力竖直向上,所以不做工;c虽然费了很大的力气,但没有发生距离,所以没有做功;d运动员踢球,力只作用了一瞬间,而足球滚动的距离上并没有力的作用。
所以也没有做功。
总结:
如果只有力,没有发生距离,不会做功;如果有力,同时也有距离,但距离与力相互垂直,也不会做功;如果有力,也有距离,但不同时,也不做功。
例:
陈杰同学将质量为10kg的水桶从离井口3m深处匀速提到井口,在这一过程中,陈杰对水桶做了多少功?
分析:
求功,就要确定功的两个要素。
1、确定是哪个力,大小是多少?
2、在这个力上物体通过的距离s。
3、依据公式W=F·s计算功。
拉力F=G=mg=10kg·9.8N/kg=98N
水桶在拉力方向上移动的距离为s=3m
功W=F·s=98N·3m=294J。
习题:
书上www的习题。
总结:
1、功的定义及公式;2、功的两个要素;3、依据公式计算力做的功的大小。
教学反思:
________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
板书设计:
1、定义:
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
2、公式:
W=F·s
3、单位:
W——J,F——N,s——m,1J=1N·m
物理含义:
1J的物理含义是1N的力作用在物体上,物体在力的方向上通过1m的距离,
4、功的两要素——力和物体在力的方向上通过的距离
第四节功率
教学目标:
1、知道功率的概念;
2、知道功率的物理意义;
3、能通过实例作图等多种方式来描述功率;
4、知道功率的公式、单位,能用公式计算功率;
5、能自己设计实验测量功率。
教学重点:
功的两要素,功的公式。
教学难点:
分辨是否做功,以及用功的公式进行相关计算。
教学过程:
【复习】功的两要素,利用功的公式进行计算。
例:
质量为50kg的中学生,从1楼爬到4楼,每层楼的高度为3.5m,这个过程中,中学生克服重力做了多少功?
解答:
引申:
如果这个中学生上楼的时间两次不一样,一次花了30S,一次花了60S,两次做功的多少有变化吗?
做功的快慢一样吗?
一、功率
1、物理含义:
为了表述做功快慢的物理量
2、定义:
单位时间内所做的功
3、公式:
4、单位:
P——W,W——J,t——S
常用单位:
kW,MW,1kW=103W,1MW=106W
了解常见物体的功率:
人平时骑自行车的功率约为60-80W。
物理含义:
人在1s内做功为60-80J。
实验:
估测人爬楼的功率
仪器:
秒表,体重计,米尺
步骤:
1、测人的质量,算出重力G;2、秒表测出人从1楼爬到3楼的时间t;3、测量每层楼高h;4、计算功率
5、推导公式:
例题:
1、学会用W=F·s,
解决问题;2、学习用W=P·t解题;3、学会用P=F·v。
例:
(书P20T1)刘明在0.5min内,用20N的水平推力使超市购物车在水平路上前进了15m,在此过程中他做了多少功?
功率是多大?
解答:
例:
(书P20T2)一辆桥车在高速公路上以70kW的功率行驶10min,汽车发动机做了多少功?
解答:
例:
(书P20T4)我国自行研发的具有国际先进水平的歼-10战斗机,若已知发动机用1.22×105N的推力能使战斗机以二倍声速(声速为340m/s)飞行,请问发动机对飞机的功率多大?
解答:
总结:
1、理解功率的物理含义;2、会熟练利用W=F·s,
,P=F·v及其变形公式。
教学反思:
_________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
板书设计:
一、功率
1、物理含义:
为了表述做功快慢的物理量
2、定义:
单位时间内所做的功
3、公式:
4、单位:
P——W,W——J,t——S
5、推导公式:
第五节机械效率
教学目标:
1、通过探究动滑轮,知道有用功、总功、额外功及它们之间的关系;
2、理解机械效率的概念,知道机械效率的计算公式,会计算某种简单机械的机械效率;
3、知道机械效率的物理意义,知道实际的机械效率不可能是100%;
4、能设计实验,测定某种简单机械的机械效率;
5、知道提高机械效率的实际意义和方法,有合理改进机械、提高效率的意识,从而增强将科学服务于人类的责任感。
教学重点:
理解有用功、额外功、机械效率。
教学难点:
各种简单机械的有用功、额外功、机械效率。
教学仪器:
滑轮组,钩码,直尺,弹簧测力计,斜面,小车。
教学过程:
例题:
再探究动滑轮。
用动滑轮提升重物。
使重物缓慢上升一段距离,需要测量的物理量是:
钩码的重力G(共3组),弹簧测力计的拉力F,钩码上升的高度h,弹簧测力计挂钩上升的距离S。
设计表格记下数据。
序号
钩码G/N
拉力F/N
钩码h/m
挂钩S/m
G·h/(N·m)
F·S/(N·m)
1
2
3
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