人教版物理八年级下册十二章《简单机械》教案.docx

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人教版物理八年级下册十二章《简单机械》教案

人教版物理八年级下册十二章《简单机械》教案十二章简单机械

一、杠杆

（一）杠杆

1．定义：

在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。

2．杠杆五要素：

五要素

物理含义

支点

杠杆绕着转动的点，用“O”表示

动力

使杠杆转动的力，用“F1”表示

阻力

阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示

动力臂

从支点O到动力F1作用线的距离，用“l1”表示

阻力臂

从支点O到阻力F2作用线的距离，用“l2”表示

3．要点透析

（1）杠杆的支点一定要在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以在杠杆的其他位置；

（2）动力和阻力是相对而言的，不论动力还是阻力，杠杆都是受力物体，跟杠杆发生相互作用的物体都是施力物体；

（3）动力作用点：

动力在杠杆上的作用点；

（4）阻力作用点：

阻力在杠杆上的作用点；

（5）力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离，它是点到线的距离而不是点到点的距离；

（6）力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零；

（7）力臂的表示与画法：

过支点作力的作用线的垂线；

（8）力臂的三种表示：

根据个人习惯而定

【例1】下列关于杠杆的一些说法中，正确的是（）

A．杠杆必须是一根直棒B．杠杆一定要有支点

C．动力臂就是支点到动力作用点的距离D．当力的作用线通过支点时，力臂最大

（二）杠杆的平衡条件

1．杠杆平衡：

杠杆静止或匀速转动都叫做杠杆平衡。

2．实验探究：

杠杆的平衡条件

实验

序号

动力

F1/N

动力臂

l1/cm

动力×动力臂

N·cm

阻力

F2/N

阻力臂

l2/cm

阻力×阻力臂

N·cm

1

0.5

20

10

1.0

10

10

2

1.5

20

30

1.0

30

30

3

2.0

20

40

4.0

10

40

探究归纳：

只有动力×动力臂=阻力×阻力臂，杠杆才平衡。

3．杠杆平衡条件表达式：

动力×动力臂=阻力×阻力臂，即

；公式表示为：

，即

.应用公式时单位要统一。

【例2】图2是研究杠杆平衡条件的实验装置，要使杠杆在图示位置平衡，在A处钩码应挂

A．6个B．3个C．2个D．1个

【例3】三个和尚挑水吃的故事大家耳熟能详，如图所示，甲图中和尚们商量出新的挑水方案：

胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶。

以下说法中不正确的是（　　）

A．乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离

B．乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后水桶B往前移动一点距离

C．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离

D．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离

（三）生活中的杠杆

杠杆类型

力臂关系

平衡时力的关系

优缺点

应用

省力杠杆

l1>l2

F1

省力，费距离

撬棍、瓶起子等

费力杠杆

l1

F1>F2

省距离，费力

镊子、钓鱼竿等

等臂杠杆

l1=l2

F1=F2

不省力，不省距离

天平，定滑轮等

【例4】一直杆可绕O点转动，杆下挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟直杆垂直且作用于OB中点的力F，使直杆由竖直位置慢慢转到水平位置，这个过程中这个直杆（）

A．始终是省力杠杆

B．始终是费力杠杆

C．先是省力杠杆，后是费力杠杆

D．先是费力杠杆，后是省力杠杆

二、滑轮

（一）定滑轮和动滑轮

1．滑轮：

周边有槽，能绕轴转动的小轮。

（滑轮的实质是变形的杠杆）

2．定滑轮：

滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮。

3．动滑轮：

滑轮的轴随物体一起运动，这样的滑轮叫做动滑轮。

4．定滑轮与动滑轮的特点：

（1）定滑轮可以改变力的方向，但不省力；

（2）动滑轮可以省一半力，但不能改变用力的方向。

5．使用定滑轮和动滑轮的几种情况（图中物体全部匀速运动）

种类

图示

表达式

定滑轮

F=G

F=f，f为物体A所受的摩擦力

动滑轮

【例5】如图所示，滑轮上挂一重10N的物体A，当滑轮在力F的作用下向上匀速上升时，滑轮的速度为重物A上升时速度的，力F应为N（滑轮和绳重及摩擦力均不计）。

（二）滑轮组

1．滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的，可以达到既省力又改变力的方向的作用效果。

2．滑轮组省力情况的确定方法：

在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下，使用滑轮组时，滑轮组用几股绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一。

如图所示。

【例6】如图所示的滑轮或滑轮组将同意重物G均匀提高h高度，最省力的是（）

（三）轮轴和斜面

1．轮轴：

由一个轴和一个大轮组成，能省力和改变力的方向，实质是一个可以连续转动的杠杆。

（方向盘、水龙头等）

轮轴的公式：

轮轴既省力又改变力的方向，但费了距离。

2．斜面：

斜面是一种可以省力的简单机械，却费距离。

理想情况下斜面公式：

Fl=Gh

斜面长（l）是斜面高（h）的几倍，所用的拉力F就是物重G的几分之一。

【例7】斜面是一种简单机械，生活中经常用到它，工人师傅小波和小新分别用如图甲、乙两种方法，将同样的物体搬上车，下列说法正确的是（）

A．甲方法不可以省力，但能省功

B．甲方法可以省力，也能省功

C．乙方法可以省力，但不能省功

D．乙方法可以省力，也能省功

三、机械效率

（一）课前复习

1．功的两个要素：

、。

2．功的计算公式：

。

3．功的原理：

使用机械时人们所做的功，都不用机械所做的功。

（使用任何机械都不省功）其中不小于可以理解为等于或大于。

等于的条件：

（理想情况）

大于的条件：

（现实情况）

（二）有用功、额外功和总功

通过同学们对课本三种不同方法提升沙子所做的功进行分析，根据课本完成下列问题。

1．三种方法的最终目的是把提升到3楼。

2．提升到3楼，升高了m。

根据功的原理，把沙子提升到三楼必须做的功为J。

这些必须做的功叫。

3．我们提升沙子的同时，也做了一些不需要、但又不得不做的一些功。

这些功叫。

在1、2、3种方法中，除了把沙子提升6m所做的功外，还做了那些功。

克服做功；克服做功；

克服做功；克服做功；

克服做功；克服做功。

通过以上三种情形，额外功的产生主要是克服和做的功。

4．有用功加额外功是总共做的功，叫。

根据上面的分析过程，大体估算第种方法做的总功多？

并由大到小的顺序排列。

三种方法，第种方法更好一些呢？

并说出选择的理由。

【例8】分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，做的有用功是（）

A．一样多B．斜面的多C．滑轮组的多D．无法判断

【例9】某同学不小心把水桶掉进井里，当他把桶从井里捞出来时，桶里带了一些水，下面有关有用功、额外功和总功的说法正确的是（）

A．克服桶的重力做的功是总功B．克服桶内水的重力做的功是总功

C．克服桶的重力做的功是有用功D．提水的功与提桶的功之和是总功

【例10】用一个动滑轮将重480N的货物提高1m，所用的拉力为300N，则总功是J，有用功是J。

（三）机械效率

1．通过对三种方法的比较分析，做相同的有用功，所做的总功；或者做相同的总功，所做的有用功。

2．机械效率：

叫做机械效率。

公式：

。

机械效率没有单位。

3．理解：

机械效率仅仅与有用功和总功的比值有关，与有用功、额外功、总功的多少没有关系。

因为有用功总是总功，所以

机械效率总是1。

【例11】若用杠杆把重为100N的物体撬起1m，人需要250N的力将杠杆的另一端压下0.5m，则有用功是J，总功是J，机械效率为。

4．推导公式：

【例12】一个物体重1000N，用一个大小为800N的拉力沿斜面把物体从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长为20m，高10m，则该斜面的机械效率为。

【练习1】在滑轮组中动力做功100J，动滑轮对重物做功80J，则（）

A．有用功是100JB．总功是100JC．额外功是80JD．额外功是100J

【练习2】甲、乙两台机械，甲的机械效率是80%，乙的机械效率是60%，则（）

A．使用甲机械做功省力B．使用乙机械做功省力

C．使用甲机械做功少些D．做同样多的功时，使用甲机械做的额外功少些

【练习3】使用机械时，若额外功小于有用功，则该机械的机械效率（）

A．大于0.5B．小于0.5C．大于1D．等于0.5

【练习4】如图，用滑轮或滑轮组提起同一重物到同一高度，其中机械效率最高的是（）

【练习5】下列关于机械效率的说法正确的是（）

A．越省力的机械，其机械效率越高B．做的有用功越多，机械效率越高

C．做的总功越少，机械效率越高D．额外功在总功中的占比越小，机械效率越高

【练习6】为省力，把一定滑轮改为动滑轮使用，则改装后的机械效率与改装前相比较（）

A．升高了B．降低了C．不变D．都用可能

【练习7】以下方法中能提高滑轮组机械效率的是（）

A．减小动滑轮的物重B．减小定滑轮的物重

C．减小滑轮与轮轴间的摩擦D．减小提升物体的速度

【练习8】下列关于提高机械效率的说法正确的是（）

A．减轻机械自重，是提高机械效率的唯一方法

B．增加重物提高的高度可以提高机械效率

C．改变绳子的绕法可以提高机械效率

D．在可能的条件下，增加所提升物体的重量可以提高机械效率

【练习9】一名工人用如图所示的滑轮组提升2000N的货物，所用的拉力是800N，绳子的自由端被拉下4m，求：

（1）拉力做了多少功；

（2）该装置的机械效率是多大。

【练习10】某同学做“测定滑轮组机械效率”的实验。

（1）实验时，必须向上提起弹簧测力计。

实验

序号

拉力

F/N

钩码重

G/N

绳自由端提升的

距离s/m

钩码上升的

高度h/m

1

1.1

3

0.24

0.08

2

0.7

2

0.12

0.46

（2）某同学用如图所示的装置做实验，记录的两组数据如下表所示，其中序号的一组有错误。

（3）该同学根据第一次实验的数据，计算此滑轮组的机械效率为。

（4）要想提高滑轮组的机械效率，可采用的方法是（）

A．增加钩码的个数B．增加动滑轮的个数

C．减少钩码上升的高度D．减少定滑轮的个数

单元总结思维导图

单元测试

一、选择题

1、下列简单机械中，不能省力的是   （   ）

 A．杠杆   B．轮轴   C.斜面   D．定滑轮

2、下列说法正确的是

A.杠杆一定能够省力　             B.定滑轮既能省力又能改变力的方向

C.动滑轮既能省力又能改变力的方向　D.滑轮组既能省力又能改变力的方向

3、（10·杭州）某人用100牛的力提起了350牛的重物，那么他可能使用了

 A．一个定滑轮                          B．一个动滑轮．

 C．一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组  D．一支杠杆

4、如图所示滑轮组，正方体A在水平地面上处于静止状态.已知A的边长为1dm，密度为2×

kg/

，每个滑轮重为2N，若使A对水平地面产生的压力为0，作用在绳端的拉力F为（忽略摩擦和绳重，g=10N/kg）（）

A．4N B．5N C．6N  D．22N

5、运动员将足球从后场踢到前场，足球在空中运动的过程中，不计空气阻力，其受力情况是（ ）

A、只受踢力   B、只受重力   C、受踢力和重力    D、不受力的作用 

6、如图所示，用滑轮组提升重物时，重200N的物体在5s内匀速上升了1m．已知拉绳子的力F为120N，如果不计绳重及摩擦，则提升重物的过程中（　　）

A．绳子自由端被拉下3mB．动滑轮重20N

C．滑轮组的机械效率是83.3%D．拉力F的功率是40W

7、如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（      ）

8、夏季炎热的午后，环卫工人驾驶着洒水车以8km/h的速度匀速行使在笔直的南海大道上，水不停地洒在地上，下列说法中正确的是（   ）

A.洒水车在行驶的过程中牵引力大于阻力B.车辆行驶过程中，环卫工人看到路灯是静止的

C.洒水车的运动状态没有发生改变D.车中水的质量在不断减小，水的密度也在减小

9、为了粉刷教室，需要将涂料运到五楼。

工人可以采用的方法有：

①用人直接搬运上去；②用定滑轮提上去；③用动滑轮提上去。

在这

几种方法中                

  A．最省力的是

②                    B．最省力的是③

 C．做有用功最多的是①              D．机械效率最高的是③

10、不计绳重和摩擦的情况下利用如右图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度若用η甲，η乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（    ）

A、η甲＝η乙，W甲＝W乙                B、η甲＞η乙，W甲＞W乙  

C、η甲＜η乙，W甲＜W乙                  D、η甲＞η乙，W甲＜W乙

二、填空题

11、阿基米徳说：

“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能撬动整个地球”，这是因为使用杠杆可以___________。

学校旗杆顶部安装的定滑轮作用为了_____________。

12、用如图8所示的滑轮组匀速向左拉动重为100N的物体A，所用拉力F为10N（不计滑轮和绳重、及滑轮与绳之间的摩擦），则A受到地面对它的摩擦力大小是______N，方向向_______（填“左”或“右”）

13、一台抽水机的动力的功率是12kW，抽水时的机械效率是80％，那么5min抽水机动力做的功为________J，5min内它可以把_________N的水抽到10m高的水塔上去．

14、阻力臂为动力臂4倍的杠杆是                  杠杆（选填“省力”或“费力”）；若该杠杆受到的阻力为20N，则当动力为             N时，杠杆处于平衡状态。

15、古代护城河上有座吊桥，它的结构原理如．图所示。

把桥面看成是长为10米，所受重力为3000牛的均匀杆OA，可以绕转轴O点在竖直平面内转动，在O点正上方10米处固定一个定滑轮，绳子通过定滑轮与杆的另一端A相连，用力拉动绳子就可以将杆从水平位置缓慢向上拉起。

杆即将离开水平位置时，绳子的拉力为F1。

当士兵们把吊桥拉起到与水平面的夹角为300时，绳子的拉力为F2，所用的时间是0.5分钟（忽略绳子重力、滑轮半

径和摩擦），则：

（1）F1：

F2=          。

（2）士兵们对吊桥所做功的平均功率是        瓦。

三、简答题

16、说出下列现象中的物理知识或原理：

用扁担挑东西时，人的肩总是靠近较重的物体一端

17、认真分析如下图所示的漫画，判断小猴和小兔谁分得的萝卜重？

请说明你的理由。

四、作图题

18、1.画出图11所示拉力F的力臂。

2.工人站在地面用滑轮组匀速提升重物，请在图12所示的滑轮组上画出绕线。

19、按照题目要求作图：

（1）在图11中画出滑轮组最省力的绕线方式。

（2）在图12中作出物体M所受重力的示意图，并作出以O为支点，动力F的力臂L1。

（3）在图13中杠杆OAB处于平衡状态，画出使杠杆平衡的动力的力臂L1。

五、实验,探究题

20、在探究滑轮组的机械效率实验中小文连成了如图15的滑轮组，并分别测出了实验数据。

钩码

重力G/N

钩码上升

的高度h/cm

拉力F/N

绳端移动

的距离s/cm

2.4

10.0

1.0

30.0

（1）根据以上表

格中数据，实验过程中，此滑轮组

的机械效率为

_____    __%。

（2）小文用此滑轮组匀速提起重为G的物体升高h，所用时间为t。

拉力的大小为F,则F的功率P=          。

（用本小题中已知字母表示）

21、如图所示是小明测量“斜面机械效率”的装置图。

下表是他记录的实验数据：

实验

次数

斜面倾

斜程度

物体A重

G/N

物体上升

高度h/m

沿斜面拉

力 F/N

物体移动

距离s/m

有用功

W有/J

总功

W总/J

机械效率

η

1

较缓

5.0

0.1

1.5

0.5

0.5

0.75

66.67%

2

较陡

5.0

0.2

2.5

0.5

1

1.25

3

最陡

5.0

0.3

3.4

0.5

1.7

88.24%

（1）将表格中空格处的数据填写完整。

（2）分析小明表格中的实验数据可知：

长度相同的斜面，越平缓的越     （填“省力”或“费力”）；斜面在我们生活中的应用有             （只写出一条即可）。

（3）根据你的实验经历，实验中很难控制的操作是                       。

六、综合题

22、如图9所示装置，绳重和摩擦不计。

（1）请利用图示的3个滑轮，补画出滑轮组完整的绕线。

（2）若物重为50N时，绳端需用20N的拉力才能把物体匀速提升，则将重为90N的物体匀速提升，绳端需要多大的拉力？

当90N的重物升高1m时，此时的机械效率为多少？

（3）如果绳子能承受的最大拉力为60N，那么该滑轮组最大可以吊起多重的物体？

此时的机械效率又为多大？

（4）当动滑轮重为多少时，使用该滑轮组提起20N重的钩码刚好不省力？

七、计算题

23、如图所示，一个质量60kg，底面积为0.1m2物块，通过滑轮组在25N拉力作用下作匀速直线运动。

已知物块受到的滑动摩擦力为物重的0.1倍。

（g取10N/kg）。

求：

（1）在图上作出物体对水平地面压力的示意图；

（2）物体的重力是多少？

（3）物体静止时对水平地面的压强是多少？

（4）该滑轮组的机械效率是多少？

24、小明利用如图所示的滑轮组将重为900N的物体从一楼匀速提升至六楼，所用的拉力为360N，绳子自由端移动的速度为0.3m／s。

（己知每层楼高3m）

求：

（1）小明所用的时间； 

（2）拉力的功率；（3）所做的额外功：

 （4）在此基础上再加一个滑轮做动滑轮使用，组成一个新的滑轮组，提升相同的重物时，滑轮组的机械效率将如何改变?

为什么?

25、 均匀细长棒AB，其质量为m，A端用细线悬挂起来且悬线竖直，B端无阻碍地斜向浸没在水池中，当它稳定静止时，棒被浸没部分的长度是全长的3/5，如图所示，求棒的密度是多少？