第十二章-简单机械.

第十二章简单机械12．1.1杠杆五要素【学习目标】1．熟记杠杆定义。2．理解杠杆的五要素。3．会画杠杆受力图。重点难点：力臂的定义及画法。学习内容：杠杆五要素及其画法。学习指导：阅读课本P76至P77文字内容和插图，杠杆概念，五要素定义用红笔做上记号。【自学检测】1．一根硬棒在力的作用下可以围绕_固定点_转动，这种硬棒就是_杠杆_，该硬棒围绕转动的点叫_支点_，用字母O_表示。2．请根据几何知识画出下面点O到直线AB的距离。3．填写杠杆五要素定义。支点(O)：________________________________________________________________________；动力(F1)：________________________________________________________________________；阻力(F2)：________________________________________________________________________；动力臂(L1)：________________________________________________________________________；阻力臂(L2)：________________________________________________________________________。【合作探究】教师巡视督促指导1．尝试在下图中画出各力的力臂：2．关于力臂下列说法中正确的是(D)A．力臂一定在杠杆上B．动力作用线到支点的距离叫动力臂C．阻力作用点到支点的距离叫阻力臂D．力臂过交点与力的作用线垂直【展示交流】教师掌握情况【精讲点拨】1．杠杆定义中的“硬棒”的“硬”是指杠杆不易发生形变。2．画力臂口诀：找支点，画力线(力的作用线)，从点(支点)向线(力的作用线)引垂线，力臂就是此垂线段。3．动力和阻力的方向判断：如果动力和阻力分居在支点两侧，则动力和阻力方向同向，如果动力和阻力在支点同一侧，则动力和阻力方向相反。如下图所示。【即时练习】1．P80第二题。2．请找出甲图和乙图中的支点。3．(1)在图中分别画出力F1和F2对支点O的力臂L1和L2(2)如图所示，杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态，L1为F1的力臂。请在图中作出F2的力臂L2及力F1。【当堂练习】见训练案基础部分12．1.2杠杆的平衡条件【学习目标】1．理解杠杆的平衡条件。2．会应用杠杆的平衡条件解决简单计算。3．会设计探究杠杆平衡的实验方案，知道杠杆平衡实验的每个环节，会根据实验数据分析总结结论。重点难点：1．设计探究杠杆平衡的实验方案。2．用杠杆的平衡条件解决简单计算。学习内容：杠杆的平衡条件。学习指导：阅读课本P77至P79内容和插图，基本概念、定义用红笔做上记号，熟记杠杆的平衡条件。【自学检测】1．杠杆平衡是指杠杆处于静止状态或匀速转动状态。2．杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂或F1L1＝F2L2。【合作探究】教师巡视督促指导实验探究：杠杆的平衡条件：实验器材：带刻度的杠杆、弹簧测力计和质量相同的钩码若干。实验步骤：1．将杠杆中点支在支架上，调节平衡螺母，使杠杆在水平方向平衡；让杠杆在水平方向平衡的好处是：可以直接从杠杆上读出力臂长。2．把三个钩码挂在杠杆两侧(左边2个，右边一个)，移动钩码位置，使杠杆仍在水平位置平衡(如下左图)。把支点左侧的钩码对杠杆的作用力(大小等于两个钩码的重力)当作阻力，把支点右侧的钩码对杠杆的作用力当作动力，将动力F1，动力臂L1，阻力F2，阻力臂L2的数值填入下表。3．在左侧钩码下再增加2个钩码，位置不变，在右侧钩码下加挂砝码，位置不变，使杠杆重新在水平位置平衡，将实验数据填入下表。4．在杠杆两侧挂上个数相同的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，将测得的力和力臂填入下表。5．如上右图所示，把钩码挂在杠杆一侧，用弹簧秤在同侧竖直向上拉住杠杆，使杠杆在水平位置平衡，把钩码拉杠杆的力当作阻力，把弹簧秤拉力当作动力，将力和力臂的数据填入下表。实验次数动力(N)动力臂(cm)动力×动力臂(N·cm)阻力(N)阻力臂(cm)阻力×阻力臂(N·cm)12346.算出四次实验中“动力×动力臂”和“阻力×阻力臂”的数值，比较计算结果，归纳可得：杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。7．多次实验的目的：使结论更准确(防止结论带有偶然性)。8．在实验中，用如图所示方法悬挂钩码，杠杆也能平衡，但采用这种方法不妥当，因为力和力臂数目太多。9．采用如图所示方法，也能使杠杆平衡，但是结论与6中不相符，因为杠杆自重的影响。【展示交流】教师掌握情况【精讲点拨】在平衡杠杆左右两端分别挂有重物是40牛和50牛。此时杠杆平衡，若使两端物体都减少10牛。则(B)A．左端下沉B．右端下沉C．仍然平衡D．不能确定方法一：极端法：两边同时减少40N，则右端还有10N，所以右端下沉。方法二：设左端力臂为L左，右端力臂为L右，当杠杆平衡时，L左×40N＝L右×50N，得L左＞L右，当两端物体都减少10牛后，杠杆左端为L左×(40N－10N)＝L左×40N－L左×10N，右端为L右×(50N－10N)＝L右×50N－L右×10N，可得出：L左×40N－L左×10N＜L右×50N－L右×10N，右端下沉。方法三：当杠杆平衡时，L左×40N＝L右×50N，得L左∶L右＝5∶4①，当两端物体都减少10牛后，杠杆左端为L左×(40N－10N)＝L左×30N，右端为L右×(50N－10N)＝L右×40N，联系①式可得出L左×30N＜L右×40N，右端下沉。总结：1.在研究杠杆平衡条件时，应使杠杆水平平衡，便于测量力臂。2．杠杆是否平衡，要看力矩(力和力臂的乘积)是否相等。【即时练习】1．如图所示，杠杆平衡，下列做法仍能使杠杆平衡的是(D)A．两边钩码各向外移动一格B．左边增加一个钩码，右边向外移动一格C．左右两边的钩码各减少一个D．左右两边的钩码各增加为原来的两倍2．课本P80第4题3．如下图，一根长1.2m的杠杆，当杠杆平衡时，左右两端所挂物体重之比为GA∶GB＝5∶3，则力臂比为OA∶OB＝3∶5，即杠杆平衡时，力臂跟力成反比。4．一位瓜农用1.2米的扁担挑一担西瓜，前面一筐瓜重350牛，后面一筐重250牛。请问他的肩膀应放在扁担的什么位置，扁担才能平衡？解：设肩膀在距前筐L米处，扁担才能平衡，由杠杆的平衡条件得：350N×L＝250N×(1.2m－L)解得：L＝0.5米，即肩膀在距前筐0.5米处．【当堂练习】见训练案基础部分12．1.3杠杆的类型【学习目标】1．能区分各类杠杆。2．会分析杠杆在生活中的应用。重点难点：杠杆最小动力的力臂画法。学习内容一：杠杆的应用和分类。学习指导：阅读课本P79、P80内容和插图。基本概念、定义用红笔做上记号，记住三类杠杆的特点。【自学检测】省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力，费距离。费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，省距离，费力。等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力，不省距离，也不省力。【合作探究】教师巡视督促指导1．生活中有很多杠杆，下列各属于哪种杠杆？跷跷板、起子、铡刀、羊角锤、理发剪、镊子、筷子、人的前臂、钓鱼竿、天平、钢丝钳、缝纫机踏板、手推车。省力杠杆：________________________________________________________________________费力杠杆：________________________________________________________________________等臂杠杆：________________________________________________________________________2．生活中常用的指甲剪刀是杠杆吗？你能不能分析一下指甲剪刀有几个杠杆？各是哪类杠杆？(指甲剪刀有三个杠杆：省力杠杆：ABC，费力杠杆：DBO﹑FEO)【展示交流】教师掌握情况【精讲点拨】1．不存在既省力又省距离的杠杆。2．判断杠杆种类的方法：用力臂来判断，若动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，相反是费力杠杆；【即时练习】1．跷跷板上一端坐一小孩，一端坐一大人，恰好平衡，下说法中正确的是(D)A．大人小孩一样重B．大人小孩的力臂一样大C．大人的力臂大D．小孩的力臂大2．课本P80第1题学习内容二：最小动力的力臂画法。【自学检测】1．杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。2．如图所示，要使杠杆处于平衡状态，在A点分别作用的四个力中，最小的是(C)A．F1B．F2C．F3D．F4【合作探究】教师巡视指导1．当一力的作用线通过支点时，此力的力臂的大小为零，此力对杠杆平衡有影响吗？(当一力的作用线通过支点时，此力的力臂大小等于零，此力就不会影响杠杆平衡，如：某杠杆自身重力的作用线通过支点，那么杠杆的自重就不会影响杠杆平衡)2．(1)画出下图中杠杆平衡时的最小的动力F1。(2)你从中得到什么启示？3．如图所示，用撬棒撬起大石头，向上、向下用力都可以撬起大石头，哪一种方法更省力？说明其中的道理(图中BC＝CD)。(分析：向上撬，支点在B点，阻力作用点在C点，向下撬，支点在D点，阻力作用点在C点，两种方法，阻力与阻力臂乘积不变，向上撬，动力臂更大，所以更省力)4．如图，画出将书桌一端抬离地面的最小动力F，并标明支点O及动力臂L。【展示交流】教师掌握情况【精讲点拨】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，此点到支点的距离即为最长力臂②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。【即时练习】1.如图所示，AOB为一机械设备的简化示意图，我们可以把它看成________(自重不计)，已知AO＝2OB。固定O点，此时B端挂一重为40N的物体，要使OB处于水平位置不发生转动，需在A端施加最小力F＝20N的力，在图上画出此力F的方向。2．刘佳的妈妈从超市买回一袋胡萝卜，刘佳捡了一个最大的用细线系好挂在弹簧测力计上，如图所示，胡萝卜重2.4N，如果沿细线将胡萝卜切成两段，则GA＞GB(填“＞”“＜”或“＝”。)3．画出下图以C点为支点，使木箱D点离开地面的最小动力F和对应的力臂L。【当堂练习】见训练案基础部分12．2.1滑轮、滑轮组【学习目标】1．知道定滑轮、动滑轮、滑轮组并能识别它们。2．理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点与实质，并能用来解决简单的实际问题。3．会根据要求使用和组装简单的滑轮组。重点难点：1．定滑轮和动滑轮的实质分析。2．用定滑轮、动滑轮和滑轮组解决省力和改变力的方向问题。学习内容一：定滑轮和动滑轮学习指导：阅读课本P82至P83内容，定滑轮、动滑轮的定义用红笔做上记号，并把两者的区别画上方框。【自学检测】1．滑轮是一个周边有槽并可以绕轴转动的轮子。2．定滑轮是使用时滑轮不随物体一起被提升的滑轮，动滑轮是使用时滑轮跟被拉动的物体一起被提升的滑轮。3．指出下列是定滑轮还是动滑轮。【合作探究】教师巡视督促指导一、定滑轮特点利用图11.2－3乙图组装定滑轮，并用定滑轮做功(竖直匀速向下拉)，根据实验完成下表：被测物理量次数物重G物/N物体被提升高度h/m拉力F1/N沿拉力方向移动的距离S/m第一次第二次第三次结论：①(不计摩擦)比较重物与拉力大小关系可得出：F＝G，可得出使用定滑轮不能(填“能”或“不能”)省力。②比较物体提升高度h和拉力通过的距离s关系可得出：使用定滑轮不能(填“能”或“不能”)省距离，物体提升高度等于拉力通过的距离。③观察拉力方向和物体运动方向可得出：当作用在定滑轮上的拉力方向竖直向下时，物体运动的方向是竖直向上，说明使用定滑轮可以改变拉力的方向。二、动滑轮特点根据图11.2－