五、其他简单机械第一课时教学设计

一对一个性化辅导授课案

教师：

学生：

学科：科学

年级：九年级

第

11 课时

学校：

课时长：120 分钟

时间：

2016年

11 月

20日

10 : 00 —

12 : 00

课题名称

简单机械

1、知道杠杆的定义及杠杆五要素。

2、了解动滑轮、定滑轮、滑轮组的工作原理。

教学目标

3、知道简单机械的目的。

4、理解有用功、额外功和总功的意义及计算方法。

重点：力臂的做法；杠杆类型的判断；动滑轮、定滑轮、滑轮组的工作原理；有用功、额外功和总功的计算。

重点、难点

难点：力臂的做法；杠杆类型的判断；动滑轮、定滑轮、滑轮组的工作原理；机械效率的计算和测量；提高机械效率的方法。

教

学

内

容

教简单机械知识点归纳

一、杠杆

1、

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、

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

⑴

找支点O；⑵

画力的作用线（虚线）；⑶

画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）；⑷

标力臂（大括号）。

3、

研究杠杆的平衡条件：

1 l1

O l2

F1

F2

①

杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。

②

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。

③

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。写成公式F1l1=F2l2

也可写成：F1 / F2=l2 / l1

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。）

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

省力

杠杆

费力

杠杆

等臂

杠杆

结

构

特

征

动力臂>阻力臂

特

点

省力、

费距离

费力、

省距离

不省力

不费力

应用举例

撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀

缝纫机踏板、起重臂

人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆

天平，定滑轮

动力臂<阻力臂

动力臂=阻力臂

说明：应根据实际来选择杠杆，当需要较大的力才能解决问题时，应选择省力杠杆，当为了使用方便，省距离时，应选费力杠杆。

二、滑轮

1、

定滑轮：

①定义：中间的轴固定不动的滑轮。

②实质：定滑轮的实质是：等臂杠杆

③特点：使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向。

④对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦）F=G 绳子自由端移动距离SF(或速度vF) = 重物移动

的距离SG(或速度vG) 2、

动滑轮：

l2

l1

F2

F1

F1

l1

l

2

①定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，

也可左右移动）

②实质：动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍

的省力杠杆。

③特点：使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的方向。

1 ④理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）则：F=

1 2G只忽略轮轴间的摩擦则

拉力F=

2(G物+G动)绳子自由端移动距离SF(或vF)=2倍的重物移动的距离SG(或vG) 3、

滑轮组

①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向

③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力F=

1 n G 。只忽略轮轴间的摩擦，则拉力F=

1 n (G物+G动) 绳子自由端移动距离SF(或vF)=n倍的重物移动的距离SG(或vG) ④

装滑轮组方法：首先根据公式n=(G物+G动) / F求出绳子的股数。然后根据“奇动偶定”的原则。结合题目的具体要求组装滑轮。

三、机械效率

１、有用功：对人们有用的功。

公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总 2、

额外功：并非我们需要但又不得不做的功

公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组） 3、

总功：有用功加额外功或动力所做的功

公式：W总=W有用＋W额=FS= W有用／η 4、

机械效率：有用功跟总功的比值。

W有用

（1）公式：= η

W总

（2）有用功总小于总功，所以机械效率总小于1

，通常用

百分数

表示。

例如：某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。

（3）提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

W有用

Gh

= η

5、机械效率的测

①

原

理：

W总

= FS ②应测物理量：钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S ③器材：除钩码、铁架台、滑轮、细线、还需

刻度尺、弹簧测力计。

3

④步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

⑤结论—影响滑轮组机械效率高低的主要因素有：

A、动滑轮重力大小和个数多少：

提升同一物体用的动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多而有用功不变，机械效率就越低。

B、物体的重力大小：

用同一滑轮组所提升得重物越重，做的有用功相对就多而额外功不变，机械效率就越高。

C、摩擦：若各种摩擦越大做的额外功就多，机械效率相对就低。 D、绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

四、简单机械的机械效率

（1）斜面 ①W有用=G·h ②W额外=f·S ③W总=F·S=G·h＋fS （2）杠杆 ①W有用=G物·h ②W额外 ③W总=F·S （3）定滑轮竖直方向提升重物（a）

①W有用=Gh ②W额外：摩擦及绳重

③W总=F·S=F·h （4）定滑轮水平方向拉动物体（b）

①W有用=f·S物

②W额外：滑轮转动摩擦

4

③W总=F·SF=F·S物

（5）动滑轮（a）及竖直方向滑轮组

①W有用=G物·h ②W额外

③W总=F·S=F·nh=（G物＋G动）·h （n为连接动滑轮绳子段数）

不计绳重和摩擦时

（6）动滑轮（b）及水平方向滑轮组

①W有用=fS物 ②W额外：绳重及滑轮转动摩擦

③W总=F·SF=F·nS物 （n为连接动滑轮绳子段数）

注：a、所有机械克服自身摩擦做功均是额外功的组成部分，故对机械进行润滑一般都可以提高机械效率．

b、所有的有用功均等于不使用机械时所做的功

c、对于所有机械均有

网

课堂练习

一、选择题

1、（2013•永州）如图所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态．如果两侧各去掉一个钩码，下列说法正确的是（

）

5

左端下沉

A．B．

右端下沉

C．

仍然平衡

2、下列四种情形中所使用的杠杆属千省力杠杆的是

D．

无法判断

3、如图所示的生活用具中，使用时属于省力杠杆的是（

）

A．B．

C．

D．

面包夹

筷子

核桃夹

镊子

4、如图所示，属于费力杠杆的是（

）

A．B．

C．

起子

5、如图1所示的简单机械，在使用中属于费力杠杆的是

A.起子

B.镊子

C.钢丝钳

D．

钢丝钳

道钉撬

镊子

D.托盘天平

图1 6、园艺师傅使用如图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．增大动力臂，省力

D．减小阻力臂，省力

7、下图所示的生活用具中，使用时属于省力杠杆的是

（

）

6

A．筷子

B．核桃夹

C．镊子

D．面包夹

8、骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S型路线骑行，他这样做是为了（

）

A．缩短上坡过程中所走的路程

B．减

少上坡过程中所做的功

C．减小上坡过程中所施加的力

D．缩

短上坡过程中所用的时间

9、如图所示，小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体，物体上升的速度为0.1m/s，人拉绳的力F为250N，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（

）

A．人拉绳做功的功率为75W B．滑

轮组的机械效率为80%

C．绳子自由端移动的速度为0.3 m/s D．动

滑轮重为100N 10、下列关于机械效率的说法正确的是

A．机械效率不可能达到100％

B．随着科学技术的发展，机械效率可能会大于100％

C．滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率

D．杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率

11、如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0．2m。

已知G=18N，F=ION。这一过程中，不能得到的结论是

A．绳子自由端上升0.4m B．拉力F做功4J C．动滑轮重为2N D．该动滑轮的机械效率为90％

12、如图，A物体在大小为10N的拉力F作用下，以0.3m/s的速度向右匀速运动（不计滑轮与细绳的摩擦及重力），若A物体与桌面间的摩擦力为1N，下列说法错误的是（

）

．．

A.

拉力F做功的功率是3W

B.

B物体的质量是2.7Kg

C.

B物体上升的速度是0.1m/s

D.

A物体运动1s则B物体克服重力做3J

13、某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物．不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（

）

7

甲

乙

图4

A．甲图省力，机械效率甲图大

B．甲

图省力，机械效率一样大

C．乙图省力，机械效率一样大

D．乙

图省力，机械效率乙图大

14、如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是

A. F1较小

B. F2较大

C. F1、F2、F3的大小不能确定

D. 如果将钩码提升相同的高度，那么力F1、F2、F3做的功相等

15、如图所示，用手沿竖直方向匀速拉一个动滑轮，使挂在下面重为G的物体缓缓上升，动滑轮的重力不可忽略。现改变物体的重力G，则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的

16、甲乙两个滑轮组如图4所示，其中的每一个滑轮都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是（

）

A.若G1 = G2，拉力做的额外功相同

B.若G1 = G2，拉力做的总功相同

C.若G1 = G2，甲的机械效率大于乙的机械效率

D.用甲乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变

17、如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中，力F作用在B端且始终与铁棒垂直，则用力F将（

）

A.逐渐变大

B.逐渐变小

C.保持不变

D.先变小后变大

18、将一定滑轮改为动滑轮使用，则它的机械效率在不计绳重和摩擦时（

）

A．一定提高

B．一定降低

C．一定不变

D．无法判断

19、重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中：

A．动力臂逐渐变大

B．阻力臂逐渐变小

C．动力F逐渐变大 D．动力F逐渐减小

20、如图所示，不计摩擦，把重G =16N的物体匀速提起所用的拉力F

8

=10N，则关于该动滑轮的说法中错误的是：

．．A．动滑轮重4N

B．使该用动滑轮要费距离

C．该动滑轮的机械效率为80%

D．提升物体的速度越快，机械效率越高

21、

工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房, 他们设计了如图3 所示的四种方案( 机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面) 。其中最省力的方案是

22、如图，轻质杠杆AB可以绕O点转动，在A点用物，在B点施加一竖直向下的动力，使杠杆在水平若将动力的方向改为沿虚线方向，仍使杠杆在水平位A.动力臂增大，动力增大

B.动力臂增大，动力减C.动力臂减小，动力减小

D.动力臂减小，动力增细线悬挂一重位置保持平衡。置保持平衡，则

小

大

23、小明小组利用如图4所示装置探究“杠杆平衡条件”时，在杠杆两侧挂上不同个数的钩码，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，这样三次实验后得出结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。下列能帮助他得出正确结论的操作是( )

A．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向下拉

B．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计斜向下拉

C．去掉一侧钩码，换用弹簧测力计竖直向上拉

D．增加钩码个数，再多次实验使结论更具普遍性

24、下列关于简单机械的描述不正确的是

．．．A．钓鱼竿是省力杠杆

B．动滑轮是省力机械

C．天平是等臂杠杆

D．利用斜面可以省力

25、.如图6所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是

A B 图6 C D F1

F2

F3

F4

26、如图，手持l0kg物体保持平衡，此时肱二头肌收缩所承受的力一定

A．大于98N B．小于98N

9

C．等于98N D．等于l0kg

27、如图是研究杠杆平衡条件的实验装置，要使杠杆在水平位置平衡，B处应挂与A处同样大小的钩码个数为( ) A. 6个 B．4个 C. 3个 D．2个

28、如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N。若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为

A.45N、50%

B.45N、75%

C.60N、50%

D.60N、75%

29、个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（

）

A.有用功减少，总功减少

B.有用功增加，总功增加

C.有用功不变，总功不变

D.有用功不变，总功减少

30、如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0．2m。

G=18N，F=ION。这一过程中，不能得到的结论是C

A．绳子自由端上升0.4m

B．拉力F做功4J C．动滑轮重为2N

D．该动滑轮的机械效率为90％

31、如图所示，不计摩擦，把重G =16N的物体匀速提起所用的拉力F =10N，动滑轮的说法中错误的是：

．．

A．动滑轮重4N

B．使该用动滑轮要费距离

C．该动滑轮的机械效率为80%

D．提升物体的速度越快，机械效率越高

32、下列杠杆属于费力杠杆的是 A．用钓鱼杆钓鱼B．用起子开瓶盖

C．用钳子剪钢丝D．用撬棒撬石头

33、如图甲，物体A在水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上作匀速直线运动，此时弹簧秤示数如图乙所示。若不计滑轮、弹簧秤和绳的重及滑轮与绳之间的摩擦，则下列

10 已知则关于该

说法中正确的是(

) A．拉力F为2牛

B．此滑轮是定滑轮

C．拉力F的功率为0.4瓦

D．以物体A为参照物，弹簧秤是静止的

34、如图所示，保持杠杆在水平位置平衡，在其他条件不变的情况下，下列操作能使弹簧测力计示数变大的是（

）

A.减少钩码的个数

B.将钩码悬挂点的位置向右移

C.保持拉力方向不变，将弹簧测力计向右移

D.保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜

二、填空题

35、使用动滑轮能省

（选填“力”、“功”或“距离”）．用重为2N的动滑轮匀速提升一个重物时，动滑轮的机械效率为75%，若改用重为1.5N的动滑轮匀速提升同一重物，此动滑轮的机械效率为

%（不计绳重和摩擦）．

12．（2分）（2013•沈阳）如图所示，分别用定滑轮、动滑轮把重力相同的甲、乙两物体在相同时间内匀速提升相同的高度（不计机械自重和摩擦），则所用拉力F甲

F乙（选填“＞”、“＜”或“=”），拉力做功的功率P甲

P乙（选填“＞”、“＜”或“=”）．

36、如图所示，斜面长1m，高0.4m，用大小为5N沿斜面向上的拉力F，将重10N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为

；若仅使倾角θ逐渐增大，沿斜面向上的拉力将逐渐

（选填“增大”、“不变”或“减小”），此斜面的机械效率将逐渐

（选填“增大”、“不变”或“减小”）．

37、如图所示，轻质杠杆ABO能绕O点自由转动，若在杠杆末端A点施加一个力提起重物G，使杠杆在水平位置平衡，则此杠杆

（选填“一定”或“不一定”）是省力杠杆；若在A点施加一个最小的力使杠杆在水平位置平衡，此力的方向是

．

38、图8中，A装置是

滑轮，使用它的目的是

。

39、如图，用一个动滑轮组把重90N的沙袋从地面提到9m高的脚手架上，绳端向上移动的距离是

11

m，若所用的拉力是60N，这个动滑轮的机械效率是

．

40、如图是一种起重机的简图，用它把重为4×103N的货物匀速提起，若O为支点，且OA=12m，OB=4m，起重机本身重力不计，吊起货物时为使起重机不翻倒，其右边至少要配重为

N的物体．

41、如图所示，用一个滑轮组匀速提升重为200N的物体，在物体上升2m的过程中，人所用的拉力为125N，则此滑轮组的机械效率为

．

图13 42、图13所示的钢丝钳是

杠杆(选填“省力”或“费力”)，剪铁丝时动力臂长为10cm，阻力臂长为2cm，若铁丝被剪断需要800N的力，小明至少用

N的力才能将铁丝剪断．

43、图示的起重机将重为6103N的货物匀速提升10m，它的电动机做功1.25105J，起重机匀速提升货物做的有用功为

J，机械效率为

．对于实际机械，机械效率总小于100％的原因是

．

44、如图5所示，在测量滑轮组的机械效率的实验装置中，动滑轮重0.6N，

物重2.4N，不计绳重和各处摩擦，当物体匀速提升时，绳的自由端在竖直方向上的拉力F为

，此过程滑轮组的机械效率为

。

45、如图所示，工人用240N的拉力，在15s的时间内，将重600N的建筑材高的楼顶上，绳子自由端移动了

m，拉力做的功是_____J，拉力的功率

料提升到6m是_____W。

F 12

46、如图所示的滑轮组的机械效率是75%，物体重力为150 N．用滑轮组匀速将物体提升2m，

所用拉力F为 N。

47、如图所示，小明正在做俯卧撑，把他的身体看作一个杠杆，O为支点，

A 为重心，他的体重为550N。地面对手的支持力F 的力臂是________m ，大小为________ N。

48、如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体lOs内匀速提升2m，滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率为 W.

49、地震灾区重建过程中，工人用图示的滑轮组将重400N的建筑材料从地面缓慢提升至l0m高处。已知该工人对绳子的拉力为250N，则此过程人做的总功为_____J，该滑轮组的效率为_____%

50、如图所示，小华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，应竖直向上_________拉动绳子的自由端。若钩码G重为3N，小华所用拉力F为1.2N，则滑轮组的机械效率为_________；若换成重为5N的钩码G′再进行实验，此滑轮组的机械效率将_________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(3分)

三、作图、实验探究题

51、如图所示杠杆OBA处于平衡状态，请分别画出F1的力臂L1和F2的力臂L2。

13 在此过程中，

52、轻质杆OA的A端挂一重物，在绳子拉力作用下保持静止，请画出图中绳对A点的拉力F1及对应的力臂L1。

A

O

53、如图所示，请画出杠杆AB在图示位置静止时作用在B点的最小力F及其力臂L．

54、如下左图，小明在做俯卧撑时可将他视为一个以脚为支点O的杠杆，如果他的重心在A点，请在图中画出重力G和支撑力F及支撑力的力臂l。

55、如图所示，用滑轮组提升重物用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绳绕法．

四．计算题

56、如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N的力向下拉动绕在滑子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m，重物匀速上升了0.5m，已知滑械效率为70%（g=10N/kg）．

（1）按题意画出滑轮组的绕绳．

（2）人所做功的功率多大？

（3）被吊起的重物质量多大？

轮组的绳轮组的机14

57、某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400N，g取10N/kg。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求：

（1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m3，每块大理石的体积是1.0×10-2m3,则每块大理石的重力是多少？

（2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石？

（3）某次提升中，升降机在1min内将货物匀速提升了15m，钢丝绳的拉力是2000N。则钢丝绳的拉力的功率是多少？

15