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2019-2020年八年級科學(xué)上冊 簡單機(jī)械教案 鄂教版 【本講教育信息】 一、教學(xué)內(nèi)容： 暑假復(fù)習(xí)專題（三）——簡單機(jī)械 二、學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、掌握與杠桿相關(guān)的概念（特別是力臂）以及杠桿平衡條件。 2、會準(zhǔn)確地畫力臂、分析杠桿受力情況，了解杠桿平衡條件的應(yīng)用。 3、會識別定滑輪、動滑輪。認(rèn)識定滑輪、動滑輪的實質(zhì)及區(qū)別。 4、掌握滑輪組用力、繞線的規(guī)律，并用以解釋現(xiàn)象。 三、重、難點講解： 【知識點1】與杠桿相關(guān)的概念 杠桿：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿。如圖所示。 （1）杠桿無形狀限制，可長可短，可粗可細(xì)，可圓可方，可直可彎。 （2）著重看在力的作用下能否繞固定點轉(zhuǎn)動。與杠桿相關(guān)的幾個概念： ① 支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。通常用O表示。 ② 動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力．通常用F1表示。 ③ 阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力．通常用F2表示。 ④ 動力臂：從支點到動力作用線的距離。通常用L1表示。 ⑤ 阻力臂：從支點到阻力作用線的距離．通常用L２表示。 【知識點2】杠桿平衡 當(dāng)杠桿在動力和阻力作用下處于平衡狀態(tài)時，我們就說杠桿平衡了．必須注意：“平衡”并不是指“水平”，杠桿可以但并不一定要在水平位置平衡。此外，當(dāng)杠桿在動力和阻力作用下勻速轉(zhuǎn)動時，我們也說杠桿平衡了。 【知識點3】杠桿平衡的條件：動力動力臂＝阻力阻力臂，即F1L1＝F2L２ 使用此公式時，必須注意：L1、L2應(yīng)用同一單位． （1）只有滿足上述條件，杠桿才能平衡。 （2）只要杠桿平衡，上述條件一定成立。 （3）杠桿平衡時，F(xiàn)1、L1、F2、L2四個量中，知道任意三個量，可求第四個量。 【知識點4】杠桿分類及應(yīng)用 1、由F1L1＝F2L２可知，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一．由此可將杠桿分成三類： （1）省力杠桿：動力臂大于阻力臂的杠桿．L1＞L２時，F(xiàn)1＜F2，優(yōu)點是省力，缺點是多費距離。撬棒、鍘刀、瓶蓋起子等都是省力杠桿。 （2）費力杠桿：動力臂小于阻力臂的杠桿，L1＜L２時，F(xiàn)1＞F2。優(yōu)點是省距離，缺點是費力。釣魚竿、縫紉機(jī)踏板等都是費力杠桿。 （3）等臂杠桿：動力臂等于阻力臂的杠桿，當(dāng)L1＝L２時，F(xiàn)1＝F2。既不省力，也 不費力；既不省距離，也不費距離，其重要應(yīng)用是天平。 2、識別三種杠桿 通過比較力臂的大小判斷屬于哪一種杠桿，應(yīng)注意的是省力杠桿省力但費距離，費力杠桿費力但省距離，又省力又省距離的杠桿是沒有的．判定杠桿是省力還是費力，通過比較動力臂與阻力臂的大小來確定．為了比較動力臂和阻力臂的大小，應(yīng)畫出杠桿的示意圖，在圖上把杠桿的支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂都表示出來，建立直觀圖象，便于判定。 【知識點5】作力臂的方法和步驟 （1）明確支點O并畫出。 （2）通過力的作用點沿力的方向畫一條直線（虛線）。 （3）過支點Ｏ作該力的作用線的垂線。 （4）用兩頭帶箭頭的線段標(biāo)示出支點到力的作用線的垂線段，寫上相應(yīng)字母L，L就是力臂。 【知識點6】如何理解省距離和費距離 所謂省距離就是指動力移動的距離比阻力移動的距離小，費距離就是指動力移動的距離比阻力移動的距離大．如圖所示，釣魚時，手（動力）移動一個較小的距離S1時，魚（阻力）卻移動了一個較大的距離S2。 【知識點7】定滑輪、動滑輪、滑輪組的作用 （1）滑輪：周邊有小槽，能繞固定在框架上的軸線轉(zhuǎn)動的輪子。 同一個滑輪，應(yīng)用在不同場合時，所表現(xiàn)出來的特點也不同。下圖兩種方法中都用到了滑輪，但兩種方法中滑輪的用法不同。甲中的滑輪工作時，軸和框架固定不動，只有輪繞軸線轉(zhuǎn)動（G被提升時，滑輪整體不運動），我們稱之為定滑輪；乙中的滑輪工作時，輪繞軸線轉(zhuǎn)動，同時，軸線和框架一起隨物體的移動而移動，我們稱之為動滑輪。 （2）定滑輪的實質(zhì)是一個等臂杠桿，支點在滑輪的軸上，力臂就是滑輪的半徑，使用定滑輪不省力但能改變力的方向，如下圖甲。 （3）動滑輪的實質(zhì)是動力臂為阻力臂二倍的杠桿，支點在滑輪的邊緣上，隨著動滑輪位置的變化，支點位置也在變化（相對地面而言），使用動滑輪省一半力，但不能改變力的方向，費距離，如下圖乙。 （4）組裝滑輪組：將定滑輪和動滑輪組合起來組成滑輪組，既可以省力，又可以改變用力的方向，但一定多費距離。 滑輪組的省力情況：使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一。 確定繩子股數(shù)：采用截線法，在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開來，只數(shù)繞在動滑輪上的繩子股數(shù)。 【知識點8】其它簡單機(jī)械 1、輪軸：由一個輪和一個軸組成，并且都繞固定的軸線轉(zhuǎn)動的機(jī)械。使用輪軸可以省力。 如下圖汽車方向盤和轆轤，它們都是由一個大輪和一個軸組成，并且都繞固定的軸線轉(zhuǎn)動，它們都能用一個較小的力去完成任務(wù)，這樣的簡單機(jī)械我們稱之為輪軸。 2、斜面也是一種簡單機(jī)械，使用斜面也可以省力。 3、凡是省力的機(jī)械一定費距離，而凡是費力的機(jī)械一定省距離，既省力又省距離的機(jī)械是沒有的。 【典型例題】 例1、如下圖是自卸車的示意圖。車廂部分可視為杠桿。則下列分析正確的是 （ ） A、B點是支點，液壓桿施的力是動力，貨物重力是阻力。 B、B點是支點，物體A放在車廂前可省力。 C、C點是支點，物體A放在車廂后可省力。 D、C點是支點，物體A放在車廂前可省力。 解析：本題考查的是杠桿種類的判斷．根據(jù)杠桿平衡的條件：F1L1＝F2L２，只有當(dāng)L1＞L２時為省力杠桿，當(dāng)L1＜L２為省距離的費力杠桿。雖然題目中使用了同一杠桿，但當(dāng)A放在車廂前面時，動力臂大于阻力臂為省力杠桿，放在車廂后面時，動力臂小于阻力臂為費力杠桿。 答案：D 例2、請你仔細(xì)觀察如圖所示的漫畫，究竟小猴和小兔誰分得的蘿卜重？簡要說明理由。 解析：從圖中可以看出，它們從支點將蘿卜切斷，粗的一端力臂較小，所以蘿卜較重，細(xì)的一端蘿卜較輕。 答案：小猴分得的蘿卜重。因為蘿卜平衡時，粗的一端力臂短，根據(jù)杠桿平衡條件，粗的一端更重些。 例3、如下圖所示，下列說法正確的是（ ） A、甲、乙都是定滑輪 B、甲、乙都是動滑輪 C、甲是定滑輪，乙是動滑輪 D、甲是動滑輪，乙是定滑輪。 解析：當(dāng)提起F時，乙留在原地，杠桿左升右降，G上升，甲亦升高，故甲是動滑輪，乙是定滑輪，選D。 答案：D 例4、小明同學(xué)利用定滑輪設(shè)計了一種拉動窗簾的簡易裝置，設(shè)計時他采用一根閉合線繞在滑輪上，在右側(cè)拉動這根拉線，就可以實現(xiàn)窗簾的開啟與閉合，請你在圖上畫出這根拉線在滑輪上的繞法以及窗簾布細(xì)線與拉線的連接。 解析：該題將滑輪的知識與生活實際運用結(jié)合在一起，要求學(xué)生學(xué)會設(shè)計，學(xué)會應(yīng)用，安窗簾用到的三個滑輪都是定滑輪，做題時要注意利用定滑輪能改變用力的方向等知識考慮拉線的繞法和窗簾布細(xì)線與拉線的連接方法。左側(cè)窗簾布細(xì)線與滑輪上拉線固定，右側(cè)窗簾布細(xì)線固定在滑輪下拉線上，這樣拉動拉線，兩邊窗簾會向反方向移動，窗簾一張一合，正好合乎題意。 答案：如上右圖所示。 【模擬試題】（答題時間：30分鐘） 1、下表是“研究杠桿的平衡條件”使用的記錄表格，請根據(jù)杠桿平衡條件在空格處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)值。 實驗次數(shù) 動力F1（N） 動力臂L1（cm） 阻力F2（N） 阻力臂L2（cm） 1 6 4 3 2 3 2 6 2、如果使用杠桿是為了省力，則動力臂＿＿＿＿阻力臂，如果使用杠桿是為了少移動距離，則動力臂＿＿＿＿阻力臂，不論使用哪一類杠桿，都不能既＿＿＿＿又＿＿＿＿。 3、天平是支點在正中間的＿＿＿杠桿，天平左盤放的物重G1＝m1g，右盤放的砝碼重G2＝m2g，當(dāng)橫梁在水平位置平衡，游碼位于零刻度線時。根據(jù)杠桿平衡條件有＿＿＿＿，由此得出m1＿m2。 4、輪軸由一個＿＿＿＿和一個＿＿＿＿組成，使用輪軸可以＿＿＿＿，若將輪軸理解為一個杠桿，則輪軸的軸心相當(dāng)于杠桿的＿＿＿＿，輪半徑和軸半徑分別相當(dāng)于杠桿的＿＿＿＿，使用輪軸時，當(dāng)動力作用在＿＿＿＿上，阻力作用在＿＿＿＿上時，才能省力． 5、下列說法正確的是（ ） A、從支點到動力作用點之間的距離叫做動力臂 B、從支點到動力作用線的距離叫做動力臂 C、力臂一定在杠桿上 D、力臂的大小不可能為零 6、如下圖中，杠桿的一端A為支點，在它的另一端用力F將掛在C點的物體抬起使杠桿處于水平狀態(tài)。已知AC＝15cm，CB＝60 cm，則動力F跟物重G之比是（ ） A、1：4 B、4：1 C、1：5 D、5：1 7、如下圖所示的剪刀，下列說法正確的是 （ ） A、此剪刀是省力杠桿 B、此剪刀是費力杠桿 C、把一硬紙片放在A處剪斷，此時剪刀是省力杠桿 D、把一硬紙片放在B處剪斷，此時剪刀是省力杠桿 8、如圖所示，質(zhì)量可忽略的杠桿上所標(biāo)的每一格長度都是相等的，O為支點，杠桿兩端所掛的每一個鉤碼均相等，杠桿在水平位置平衡。在下列情況下，杠桿仍在水平位置保持平衡的是（ ） A、兩邊都減少一個鉤碼 B、兩邊的鉤碼下各加掛一個相同的鉤碼 C、左邊鉤碼向右移一格，右邊鉤碼同時向左移一格 D、右邊鉤碼下加掛一個相同的鉤碼，左邊鉤碼同時向左移一格 9、用下圖所示的羊角錘起釘子，如果分別沿AD、AE、AF、AG方向施加壓力，在這四種情況下，最省力的是（ ） A、沿AD方向 B、沿AE方向 C、沿AF方向 D、沿AG方向 10、如下圖所示，輕質(zhì)杠桿的支點為O，在杠桿的A點始終作用豎直向上的力F，將重為G的物體勻速提升，則力F的大?。? ） A、逐步變大 B、逐步變小 C、始終不變 D、先變小，后變大，杠桿在水平位置上時力F最小 11、如下圖中，物體A的重力為G，在拉力F的作用下，物體沿水平桌面做勻速直線運動，已知物體受到的摩擦力為f，則人對繩的拉力F的大小等于（不計動滑輪和繩子的重力以及它們之間的摩擦力）（ ） A、0.5G B、2G C、0.5f D、2f 12、如下圖所示，把重20N的物體勻速向上拉起，彈簧秤的示數(shù)為12N，若不計摩擦，則拉力F和動滑輪的重量分別是（ ） A、10N、4N B、12N、24N C、12N、4N D、24N、12N 【試題答案】 1、（上行）8；（下行）4 2、大于；小于；省力；省距離 3、等臂；G1l1=G2l2；m1=m2 4、輪；軸；省力；支點；動力臂和阻力臂；輪；軸 5、B（點撥：要分清力的作用點和力的作用線，力臂是支點到力的作用線的距離。） 6、C（點撥：此題的關(guān)鍵是動力臂不是CB而是AB） 7、C（點撥：不能只看剪刀的刀口有多長，要看剪時所用的部位，再比較動力臂與阻力臂的大?。? 8、D（點撥：杠桿的原理F1l1=F2l 2。①變化前2G3l=3G2l平衡.②變化后：2G4l=4G2l仍平衡。） 9、C（點撥：此時力臂最大） 10、C（點撥：雖然力臂都是在增大，但兩力的力臂之比不變。） 11、C（點撥：此時不是提起重物） 12、C（點撥：因為拉力F與彈簧測力計是在同一根繩子上，所以F=12N，再由G+G動=12N可求G動）