資源簡介

課 題 簡單機械 時 間 2024、3
課標依據 學業要求 2.2.6　知道簡單機械。探究并了解杠桿的平衡條件。 3.2.3　知道機械效率。了解提高機械效率的意義和途徑。 例1　測量某種簡單機械的機械效率。 3.2.4　能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發展的作用。 4.2.5　探究杠桿的平衡條件。 例2　用杠桿、鐵架臺、鉤碼和彈簧測力計，探究杠桿平衡時動力、 動力臂與阻力、阻力臂之間的定量關系。
單元考情分析 本章內容在山西中考中占1～3分。考查的內容有杠桿的分類、杠桿作圖、杠桿模型的建構、杠桿平衡條件實驗以及其他簡單機械等。 杠桿是山西中考命題的重點，杠桿模型作為原始物理問題是中考考查方向。 （1）判斷杠桿類型（主要以區分省力杠桿和費力杠桿為主）時，常結合真實任務情境以選擇題的形式考查。 （2）在作圖題中，山西中考以考查杠桿力臂及最小動力的作圖為主。 （3）滑輪和滑輪組、機械效率的考查重在分析、解決問題。 （4）“探究杠桿的平衡條件”是山西中考力學考查實驗之一，考查實驗操作、實驗結論的得出、實驗的改進與評價等。 （5）重力、摩擦力的計算常在力學綜合計算中考查。 （6）中考常依托本章知識考查新情境實驗，主要考查閱讀、提取、處理信息，應用物理方法以及得出結論的能力。
單元（主題）知識網絡
課時 第 1 課時
教學流程 具體內容 教學隨筆
知識梳理 一、杠桿 1. 杠桿：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉動，這根硬棒就是杠桿。 2. 描述杠桿特征的五個要素 ①支點：杠桿繞著轉動的點O； ②動力：使杠桿轉動的力F1； ③阻力：阻礙杠桿轉動的力F2； ④動力臂：從支點到動力作用線的距離l1； ⑤阻力臂：從支點到阻力作用線的距離l2。 3、杠桿平衡 當杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉動時，我們就說杠桿平衡了。 4. 杠桿的平衡條件 （1）杠桿平衡時，動力×動力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2，這就是阿基米德發現的杠桿原理。 5、杠桿分類 （1）若l1＞l2，則F1＜F2，為省力杠桿； （2）若l1= l2，則F1=F2，為等臂杠桿； （3）若l1＜l2，則F1＞F2，為費力杠桿。 二、滑輪 1. 滑輪 （1）滑輪是一個周邊有槽，能繞軸轉動的小輪。 （2）滑輪的分類：滑輪有定滑輪和動滑輪兩種。 ①定滑輪：使用時，軸固定不動的滑輪，叫定滑輪。 ②動滑輪：使用時，軸隨著物體移動的滑輪叫動滑輪。 2. 定滑輪和動滑輪的特點 （1）使用定滑輪的特點：使用定滑輪不省力，也不省距離，但可以改變力的方向。 （2）使用動滑輪的特點：使用動滑輪可以省力，但不能改變力的方向，而且費距離。 （3）想要改變用力方向時可以用定滑輪，想要省力時可以用動滑輪。 3. 定滑輪和動滑輪的實質 （1）定滑輪實質上是一個等臂杠桿 （2）動滑輪實質上是一個動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿 4. 滑輪組 把定滑輪和動滑輪組合在一起，就構成了滑輪組。 5、滑輪組的特點 （1）使用滑輪組時，既可以省力，也可以改變施力的方向。 （2）使用滑輪組提起重物時，動滑輪上有n段繩子承擔物重，提起物體的力就是物重的n分之一（忽略動滑輪重、繩重及各處的摩擦力）。 （3）拉力移動的距離s與物體升高的距離h的關系為s=nh。 三、機械效率 1. 有用功 提升重物時，將重物提升一定高度所做的功，叫做有用功，用W有表示。有用功是為了達到某一目的而必須要做的功。 2. 額外功 若使用滑輪組提升重物，我們還不得不克服動滑輪本身所受的重力及摩擦力等因素的影響而多做一些功，這部分功叫做額外功，用W額表示。額外功是對人們沒有用但又不得不做的功。 3. 總功 有用功跟額外功的總和叫總功，用W總表示，W總=W有+W額。若使用滑輪組提升重物，則總功是拉力做的功，即動力做的功，即W=Fs。 4. 機械效率 （1）物理學中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率，用η表示。 （2）計算公式：η＝ （3）對機械效率的理解 ①機械效率總是小于1。這是因為使用任何機械都不可避免地要做額外功，所以有用功總是小于總功，機械效率通常用百分數表示。 ②機械效率并不是固定不變的。機械效率反映的是機械在一次做功的過程中有用功跟總功的比值,同一機械在不同的做功過程中，機械效率往往會不同。 ③機械效率的高低與是否省力、做功多少、物體提升的高度等因素無關（選填“有關”或“無關”）。 ④機械效率的高低是反映機械優劣的重要標志之一。機械效率越高，機械的性能越好。 5. 滑輪組的機械效率 （1）滑輪組豎直提升重物 如圖甲所示，利用滑輪組把重力為G的物體提高h。F為動力，s為繩子自由端移動的距離，n為承擔重物的繩子股數。 機械效率：η＝＝＝
典型題 精講精練 1.（使用下列工具時，屬于省力杠桿的是 　ACDGJ　 ，屬于費力杠桿的是 　BEFHI　 。 2. 如圖所示為我國古代勞動人民使用的舂米機的工作示意圖。舂米時，腳踩橫桿一端，橫桿繞O點轉動，帶動碓頭升起。請在圖中畫出腳踩橫桿的力F1的力臂l和橫桿A端受到的阻力F2。 3.如圖甲所示是環衛工人用的一種垃圾夾，拉繩的一端固定在手把上，另一端穿過空心管桿與兩夾爪相連。當用力捏手把時，夾爪在拉繩的作用下可夾住物體。圖乙為手把的放大圖，用垃圾夾夾物體時，手把可看作以O為支點的杠桿，請你在圖乙中畫出作用在手把A點上的最小動力F。 4.如圖所示是生活中常見的桿秤。手拉提紐稱量，桿秤在水平位置平衡時，被測物體和秤砣到提紐的距離分別為0.05 m和0.2 m，秤砣的質量為0.1 kg，秤桿的質量忽略不計，則被測物體的質量為0.4 kg。若增大被測物體的質量，為使桿秤水平平衡，應將秤砣向右（選填“左”或“右”）移動。 5. 汽車超載是發生交通事故的重要原因。為此，全國各地設置了許多超載監測站加強監管。如圖所示，一輛兩軸貨車正在水平地面上設置的某種電子地磅秤上稱重。先讓貨車前輪單獨開上電子地磅秤，其讀數為8 t；前輪駛離電子地磅秤，再讓后輪單獨開上電子地磅秤，其讀數為9 t。國家規定兩軸貨車限載車貨總重18 t，請你通過計算分析該貨車是否超載。 6. 如圖所示，快遞小哥為了把較重的貨物裝入運輸車，用同樣的器材設計了甲、乙兩種方式提升貨物。若把同一貨物勻速提升到同一高度，忽略繩重和摩擦。下列說法正確的是 （　C　） A. 甲方式可以省力 B. 乙方式不能改變力的方向 C. 甲、乙兩種方式做的有用功相等 D. 甲、乙兩種方式的機械效率相等 7.如圖所示，用F＝10 N的水平拉力，使重為100 N的物體A沿水平方向在1 s內勻速直線運動了0.5 m，若滑輪和繩子的質量及其摩擦均不計，則物體受到地面的摩擦力為20 N，拉力F的功率為10 W。 8. 如圖所示，用固定在豎直墻上的直角三角形支架ABC放置空調室外機，已知AB長40 cm，BC長50 cm，室外機的質量為30 kg，室外機的重力作用線正好通過AB的中點，則A處螺釘受到的水平拉力F為200　 N。為了安全，從力學角度分析，室外機的位置應盡量靠近（選填“靠近”或“遠離”）墻壁。（支架重力不計，g取10 N/kg） 9. 仔細觀察如圖所示的漫畫，小兔想：“我分得的蘿卜長，一定比小猴的重。”小兔的想法是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的，這樣判斷的依據是蘿卜平衡時，粗的那端力臂短，根據杠桿平衡條件，粗的那端蘿卜更重（合理即可）。 10. 圖甲所示是中國古代汲水農具—桔槔，它是在豎立的支架上加一根長木桿，在長木桿的一端固定一個重物，另一端懸掛一個汲水器。桔槔汲水時，人需用力將汲水器放入水中；待汲水器加滿水后，在重物作用下，將汲水器拉起。為了解桔槔的工作原理，實踐小組的同學設計實驗探究杠桿的平衡條件。（圖中鉤碼均重0.5 N） （1）實驗開始前，杠桿處于圖乙所示狀態，為了使杠桿在水平位置平衡，小晉應將平衡螺母向左（選填“左”或“右”）端調節。 （2）實驗時，可以通過改變懸掛鉤碼的　數量　 改變杠桿的受力情況，從而使杠桿平衡；也可以通過改變鉤碼的位置 使杠桿平衡。 （3）實驗中，保持杠桿在水平位置平衡的目的是便于測量力臂。實驗過程中不可以（選填“可以”或“不可以”）調節平衡螺母。 （4）小組同學進行了多次實驗，并將數據記錄在下表中。 次數動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm1110252251103233243663
①請你分析上表中的數據，得出杠桿的平衡條件是F1l1＝F2l2。（寫出公式） ②小媛分析第3、4次實驗數據得出，杠桿的平衡條件是“動力＋動力臂＝阻力＋阻力臂”，你認為小媛的分析過程存在的問題是 將單位不同的兩個物理量直接相加（或僅分析部分實驗數據就得到。 ③在探究杠桿平衡條件的實驗中，多次改變鉤碼的位置和數量，收集 多組數據的目的是 A　 。 A. 避免實驗的偶然性，便于得到普遍規律 B. 取平均值，減小實驗誤差 （5）如圖丙所示，在A點掛有3個鉤碼，為了使杠桿在水平位置平衡，應在B點掛 2　 個鉤碼。杠桿水平平衡后，若將它兩側所掛鉤碼各取下一個，杠桿會 逆時針　 （選填“順時針”或“逆時針”）轉動。 （6）如圖丁所示，用彈簧測力計在C點位置豎直向下拉，當杠桿在水平位置平衡時，彈簧測力計的示數是0.5 N。保持彈簧測力計懸掛點不變，使其拉力方向斜向右下方，當杠桿再次水平平衡時，彈簧測力計示數將變大（選填“變大”“變小”或“不變”），原因是 拉力的力臂變小。 （7）使用桔槔汲水時，發現裝滿水后的汲水器無法被拉起，請你對桔槔進行改進，使它能吊起裝滿水的汲水器，你的改進方案是將支架支點向遠離重物的方向移動（合理即可）。 （8）當杠桿在水平位置平衡時，小媛用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動右邊掛鉤碼的懸線（保持上端懸點不動），如圖所示。不計摩擦，杠桿不能（選填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是右側鉤碼對杠桿的拉力的力臂變小 。 （9）實驗結束后，小雯提出了新的探究問題：若支點不在杠桿的中點，杠桿平衡條件是否仍然成立？于是小組同學利用如圖所示的裝置進行探究，發現在杠桿左端的不同位置，用彈簧測力計豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡時，測出的拉力大小都與根據杠桿平衡條件得出的拉力大小不相等，其原因是 　杠桿自重對平衡產生了影響 。 （10）創新小組的同學也進行了實驗，發現實驗中得到的數據符合“動力×支點到動力作用點的距離＝阻力×支點到阻力作用點的距離”。請你利用實驗器材證明這個結論是片面的，操作步驟是 在調好的杠桿左側掛鉤碼，用彈簧測力計斜拉杠桿右側，使杠桿保持水平平衡，讀出彈簧測力計的示數，測出支點到動阻力作用點的距離。
當堂檢測 1 . 如圖所示，鐵桿OB固定在天花板上，杠桿ABC可繞B點自由轉動，C處掛一重物G，在桿上施加最小動力F，使杠桿在圖示位置平衡，請你在圖中畫出這個力的示意圖。 2 .清明假期，亮亮同學回到老家，看到工程隊正施工埋電線桿，進行電網改造，如圖甲所示。亮亮發現他們挖的坑形狀很特別，如圖乙所示。工程師告訴亮亮這種坑不僅省力，還能縮短電線桿移動的距離。要把圖乙中的電線桿豎立到坑內，請你畫出作用在桿上A點最小力的示意圖。 3. 如圖所示，一木箱放在水平地面上，用最小的力F 使其向左翻轉，請畫出支點O 和最小力F及力臂L的示意圖。 4.如圖所示，小明同學在做俯臥撐時可看做一根杠桿，O為支點，他的體重為500N，A點為重心。當他緩慢撐起身體時，求： （1）求地面對雙手的作用力； （2）經過2s，小明的重心向下移動的距離為0.2m，求重力做的功和功率大小。 5、 如圖所示，小明利用鐵架臺、帶有刻度的杠桿、細線、彈簧測力計、若干鉤碼（每個鉤碼重均為0.5N）等實驗器材，探究杠桿的平衡條件。 ①實驗前，杠桿靜止在圖甲所示的位置，則此時杠桿于　　 （選填“平衡”或“不平衡” ）狀態；要使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向　 調節，這樣做的目的是消除杠桿自重對實驗的影響。 ②將杠桿調整好后，如圖乙所示，在A點掛3個鉤碼，則應在B點 掛　　個鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡。 ③如圖丙所示，小明用彈簧測力計替代鉤碼，先在B點豎直向下拉使杠桿平衡，然后將彈簧測力計逐漸向右傾斜，要使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數將逐漸______（選填“變大”或“變小”），原因是_________________。 ④在實驗中，改變力和力臂的大小得到多組數據的目的是：___（填序號）。 A. 使測量數據更準確 B. 多次測量取平均值減小誤差 C. 避免偶然性，使實驗結論具有普遍性
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