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课 题 简单机械 时 间 2024、3
课标依据 学业要求 2.2.6　知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。 3.2.3　知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 例1　测量某种简单机械的机械效率。 3.2.4　能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。 4.2.5　探究杠杆的平衡条件。 例2　用杠杆、铁架台、钩码和弹簧测力计，探究杠杆平衡时动力、 动力臂与阻力、阻力臂之间的定量关系。
单元考情分析 本章内容在山西中考中占1～3分。考查的内容有杠杆的分类、杠杆作图、杠杆模型的建构、杠杆平衡条件实验以及其他简单机械等。 杠杆是山西中考命题的重点，杠杆模型作为原始物理问题是中考考查方向。 （1）判断杠杆类型（主要以区分省力杠杆和费力杠杆为主）时，常结合真实任务情境以选择题的形式考查。 （2）在作图题中，山西中考以考查杠杆力臂及最小动力的作图为主。 （3）滑轮和滑轮组、机械效率的考查重在分析、解决问题。 （4）“探究杠杆的平衡条件”是山西中考力学考查实验之一，考查实验操作、实验结论的得出、实验的改进与评价等。 （5）重力、摩擦力的计算常在力学综合计算中考查。 （6）中考常依托本章知识考查新情境实验，主要考查阅读、提取、处理信息，应用物理方法以及得出结论的能力。
单元（主题）知识网络
课时 第 1 课时
教学流程 具体内容 教学随笔
知识梳理 一、杠杆 1. 杠杆：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。 2. 描述杠杆特征的五个要素 ①支点：杠杆绕着转动的点O； ②动力：使杠杆转动的力F1； ③阻力：阻碍杠杆转动的力F2； ④动力臂：从支点到动力作用线的距离l1； ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离l2。 3、杠杆平衡 当杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时，我们就说杠杆平衡了。 4. 杠杆的平衡条件 （1）杠杆平衡时，动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2，这就是阿基米德发现的杠杆原理。 5、杠杆分类 （1）若l1＞l2，则F1＜F2，为省力杠杆； （2）若l1= l2，则F1=F2，为等臂杠杆； （3）若l1＜l2，则F1＞F2，为费力杠杆。 二、滑轮 1. 滑轮 （1）滑轮是一个周边有槽，能绕轴转动的小轮。 （2）滑轮的分类：滑轮有定滑轮和动滑轮两种。 ①定滑轮：使用时，轴固定不动的滑轮，叫定滑轮。 ②动滑轮：使用时，轴随着物体移动的滑轮叫动滑轮。 2. 定滑轮和动滑轮的特点 （1）使用定滑轮的特点：使用定滑轮不省力，也不省距离，但可以改变力的方向。 （2）使用动滑轮的特点：使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，而且费距离。 （3）想要改变用力方向时可以用定滑轮，想要省力时可以用动滑轮。 3. 定滑轮和动滑轮的实质 （1）定滑轮实质上是一个等臂杠杆 （2）动滑轮实质上是一个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆 4. 滑轮组 把定滑轮和动滑轮组合在一起，就构成了滑轮组。 5、滑轮组的特点 （1）使用滑轮组时，既可以省力，也可以改变施力的方向。 （2）使用滑轮组提起重物时，动滑轮上有n段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的n分之一（忽略动滑轮重、绳重及各处的摩擦力）。 （3）拉力移动的距离s与物体升高的距离h的关系为s=nh。 三、机械效率 1. 有用功 提升重物时，将重物提升一定高度所做的功，叫做有用功，用W有表示。有用功是为了达到某一目的而必须要做的功。 2. 额外功 若使用滑轮组提升重物，我们还不得不克服动滑轮本身所受的重力及摩擦力等因素的影响而多做一些功，这部分功叫做额外功，用W额表示。额外功是对人们没有用但又不得不做的功。 3. 总功 有用功跟额外功的总和叫总功，用W总表示，W总=W有+W额。若使用滑轮组提升重物，则总功是拉力做的功，即动力做的功，即W=Fs。 4. 机械效率 （1）物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用η表示。 （2）计算公式：η＝ （3）对机械效率的理解 ①机械效率总是小于1。这是因为使用任何机械都不可避免地要做额外功，所以有用功总是小于总功，机械效率通常用百分数表示。 ②机械效率并不是固定不变的。机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值,同一机械在不同的做功过程中，机械效率往往会不同。 ③机械效率的高低与是否省力、做功多少、物体提升的高度等因素无关（选填“有关”或“无关”）。 ④机械效率的高低是反映机械优劣的重要标志之一。机械效率越高，机械的性能越好。 5. 滑轮组的机械效率 （1）滑轮组竖直提升重物 如图甲所示，利用滑轮组把重力为G的物体提高h。F为动力，s为绳子自由端移动的距离，n为承担重物的绳子股数。 机械效率：η＝＝＝
典型题 精讲精练 1.（使用下列工具时，属于省力杠杆的是 　ACDGJ　 ，属于费力杠杆的是 　BEFHI　 。 2. 如图所示为我国古代劳动人民使用的舂米机的工作示意图。舂米时，脚踩横杆一端，横杆绕O点转动，带动碓头升起。请在图中画出脚踩横杆的力F1的力臂l和横杆A端受到的阻力F2。 3.如图甲所示是环卫工人用的一种垃圾夹，拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹住物体。图乙为手把的放大图，用垃圾夹夹物体时，手把可看作以O为支点的杠杆，请你在图乙中画出作用在手把A点上的最小动力F。 4.如图所示是生活中常见的杆秤。手拉提纽称量，杆秤在水平位置平衡时，被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05 m和0.2 m，秤砣的质量为0.1 kg，秤杆的质量忽略不计，则被测物体的质量为0.4 kg。若增大被测物体的质量，为使杆秤水平平衡，应将秤砣向右（选填“左”或“右”）移动。 5. 汽车超载是发生交通事故的重要原因。为此，全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8 t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为9 t。国家规定两轴货车限载车货总重18 t，请你通过计算分析该货车是否超载。 6. 如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列说法正确的是 （　C　） A. 甲方式可以省力 B. 乙方式不能改变力的方向 C. 甲、乙两种方式做的有用功相等 D. 甲、乙两种方式的机械效率相等 7.如图所示，用F＝10 N的水平拉力，使重为100 N的物体A沿水平方向在1 s内匀速直线运动了0.5 m，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计，则物体受到地面的摩擦力为20 N，拉力F的功率为10 W。 8. 如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40 cm，BC长50 cm，室外机的质量为30 kg，室外机的重力作用线正好通过AB的中点，则A处螺钉受到的水平拉力F为200　 N。为了安全，从力学角度分析，室外机的位置应尽量靠近（选填“靠近”或“远离”）墙壁。（支架重力不计，g取10 N/kg） 9. 仔细观察如图所示的漫画，小兔想：“我分得的萝卜长，一定比小猴的重。”小兔的想法是错误（选填“正确”或“错误”）的，这样判断的依据是萝卜平衡时，粗的那端力臂短，根据杠杆平衡条件，粗的那端萝卜更重（合理即可）。 10. 图甲所示是中国古代汲水农具—桔槔，它是在竖立的支架上加一根长木杆，在长木杆的一端固定一个重物，另一端悬挂一个汲水器。桔槔汲水时，人需用力将汲水器放入水中；待汲水器加满水后，在重物作用下，将汲水器拉起。为了解桔槔的工作原理，实践小组的同学设计实验探究杠杆的平衡条件。（图中钩码均重0.5 N） （1）实验开始前，杠杆处于图乙所示状态，为了使杠杆在水平位置平衡，小晋应将平衡螺母向左（选填“左”或“右”）端调节。 （2）实验时，可以通过改变悬挂钩码的　数量　 改变杠杆的受力情况，从而使杠杆平衡；也可以通过改变钩码的位置 使杠杆平衡。 （3）实验中，保持杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂。实验过程中不可以（选填“可以”或“不可以”）调节平衡螺母。 （4）小组同学进行了多次实验，并将数据记录在下表中。 次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm1110252251103233243663
①请你分析上表中的数据，得出杠杆的平衡条件是F1l1＝F2l2。（写出公式） ②小媛分析第3、4次实验数据得出，杠杆的平衡条件是“动力＋动力臂＝阻力＋阻力臂”，你认为小媛的分析过程存在的问题是 将单位不同的两个物理量直接相加（或仅分析部分实验数据就得到。 ③在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变钩码的位置和数量，收集 多组数据的目的是 A　 。 A. 避免实验的偶然性，便于得到普遍规律 B. 取平均值，减小实验误差 （5）如图丙所示，在A点挂有3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 2　 个钩码。杠杆水平平衡后，若将它两侧所挂钩码各取下一个，杠杆会 逆时针　 （选填“顺时针”或“逆时针”）转动。 （6）如图丁所示，用弹簧测力计在C点位置竖直向下拉，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数是0.5 N。保持弹簧测力计悬挂点不变，使其拉力方向斜向右下方，当杠杆再次水平平衡时，弹簧测力计示数将变大（选填“变大”“变小”或“不变”），原因是 拉力的力臂变小。 （7）使用桔槔汲水时，发现装满水后的汲水器无法被拉起，请你对桔槔进行改进，使它能吊起装满水的汲水器，你的改进方案是将支架支点向远离重物的方向移动（合理即可）。 （8）当杠杆在水平位置平衡时，小媛用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线（保持上端悬点不动），如图所示。不计摩擦，杠杆不能（选填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是右侧钩码对杠杆的拉力的力臂变小 。 （9）实验结束后，小雯提出了新的探究问题：若支点不在杠杆的中点，杠杆平衡条件是否仍然成立？于是小组同学利用如图所示的装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡时，测出的拉力大小都与根据杠杆平衡条件得出的拉力大小不相等，其原因是 　杠杆自重对平衡产生了影响 。 （10）创新小组的同学也进行了实验，发现实验中得到的数据符合“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”。请你利用实验器材证明这个结论是片面的，操作步骤是 在调好的杠杆左侧挂钩码，用弹簧测力计斜拉杠杆右侧，使杠杆保持水平平衡，读出弹簧测力计的示数，测出支点到动阻力作用点的距离。
当堂检测 1 . 如图所示，铁杆OB固定在天花板上，杠杆ABC可绕B点自由转动，C处挂一重物G，在杆上施加最小动力F，使杠杆在图示位置平衡，请你在图中画出这个力的示意图。 2 .清明假期，亮亮同学回到老家，看到工程队正施工埋电线杆，进行电网改造，如图甲所示。亮亮发现他们挖的坑形状很特别，如图乙所示。工程师告诉亮亮这种坑不仅省力，还能缩短电线杆移动的距离。要把图乙中的电线杆竖立到坑内，请你画出作用在杆上A点最小力的示意图。 3. 如图所示，一木箱放在水平地面上，用最小的力F 使其向左翻转，请画出支点O 和最小力F及力臂L的示意图。 4.如图所示，小明同学在做俯卧撑时可看做一根杠杆，O为支点，他的体重为500N，A点为重心。当他缓慢撑起身体时，求： （1）求地面对双手的作用力； （2）经过2s，小明的重心向下移动的距离为0.2m，求重力做的功和功率大小。 5、 如图所示，小明利用铁架台、带有刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、若干钩码（每个钩码重均为0.5N）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。 ①实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆于　　 （选填“平衡”或“不平衡” ）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　 调节，这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响。 ②将杠杆调整好后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点 挂　　个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。 ③如图丙所示，小明用弹簧测力计替代钩码，先在B点竖直向下拉使杠杆平衡，然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐______（选填“变大”或“变小”），原因是_________________。 ④在实验中，改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是：___（填序号）。 A. 使测量数据更准确 B. 多次测量取平均值减小误差 C. 避免偶然性，使实验结论具有普遍性
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