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人教版八年级物理下册第十二章《简单机械》导学案
12.1 杠杆
一、学习目标
物理观念：认识杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）；理解杠杆的平衡条件（F L = F L ）；能识别省力、费力、等臂杠杆。
科学思维：能通过作图分析杠杆受力，建立力臂的几何模型；能用杠杆原理解释生活工具的工作原理。
科学态度与责任：体会简单机械在重大工程中的智慧应用，增强民族自豪感和工程意识。
二、预习自我检测
在力的作用下能绕着__________转动的硬棒叫做杠杆。
从支点到__________的距离叫做动力臂；从支点到__________的距离叫做阻力臂。
杠杆的平衡条件是：____________________，即 F L = F L 。
三、合作探究
1、【教学重点】杠杆平衡条件的应用：2025年，国产超大直径盾构机“京华号”在北京东六环改造工程中成功穿越副中心。其刀盘驱动系统采用大型杠杆结构传递扭矩。若动力臂是阻力臂的5倍，要产生2×10 N的切削力，所需动力为多少？这属于哪种杠杆？
【教学难点】力臂的作图与判断：2026年，中国空间站“问天”实验舱机械臂执行舱外设备安装任务。如图（想象图），机械臂某关节可简化为杠杆，支点为O，电机提供动力F 作用在A点，抓取设备的阻力F 作用在B点。请画出F 和F 的力臂，并判断该机械臂是省力还是费力杠杆？为什么航天器多采用费力杠杆？
四、当堂检测
下列工具中，属于费力杠杆的是（ ）
A. 羊角锤拔钉子 B. 瓶盖起子 C. 镊子 D. 撬棍
如图所示，杠杆处于平衡状态。若在两侧各加挂一个相同的钩码，则杠杆将（ ）
A. 左端下沉 B. 右端下沉 C. 仍保持平衡 D. 无法判断
关于力臂，下列说法正确的是（ ）
A. 力臂一定在杠杆上 B. 力臂是支点到力作用点的距离
C. 力臂是支点到力的作用线的垂直距离 D. 力越大，力臂越长
用撬棍撬石头，动力臂是阻力臂的4倍，若阻力为800N，则所需动力为（ ）
A. 200N B. 3200N C. 800N D. 100N
如图，画出图中F 和F 的力臂L 和L 。
（拓展）2025年杭州湾跨海铁路桥建设中，架桥机吊装千吨级箱梁。其主吊臂可视为杠杆，支点靠近重物。这种设计是为了__________（选填“省力”或“省距离”），但需要移动更__________的距离。
7．如图是一轻质杠杆，O是支点，为了使杠杆在此位置平衡，请画出在A点所施加的最小动力F及其力臂L.
8.请在图的杠杆中画出阻力 F2的力臂 l；
12.2 滑轮
一、学习目标
物理观念：认识定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点；理解它们在力的大小、方向和距离上的作用；会组装简单的滑轮组。
科学探究：通过实验探究滑轮的力学特点，掌握“奇动偶定”绕线原则。
科学态度与责任：认识滑轮在现代起重、救援、航天中的关键作用，体会“小装置大作用”的工程智慧。
二、预习自我检测
定滑轮的轴是__________的，其实质是__________杠杆，使用它可以改变力的__________，但不能__________。
动滑轮的轴随物体一起__________，其实质是动力臂为阻力臂__________倍的杠杆，使用它可以__________，但不能改变力的方向。
滑轮组既能__________，又能__________，省力情况由承担物重的绳子段数n决定，F = __________（忽略摩擦和滑轮重）。
三、合作探究
1.【教学重点】滑轮组的省力原理：2026年，我国在青藏高原安装10MW大型风电机组。塔筒高120m，机舱重达150吨。施工方使用滑轮组进行吊装。若由6段绳子承担重量（忽略滑轮重和摩擦），所需拉力约为多少？若实际拉力为30吨，说明存在哪些额外因素？
【教学难点】滑轮组绕线与力的方向：2025年，神舟飞船返回舱回收时，地面人员用滑轮组将舱体从着陆区拖运至运输车。要求向下拉绳子使舱体水平移动。请设计一个由1个定滑轮和1个动滑轮组成的滑轮组，并画出绕线方式，标明拉力方向和物体移动方向。
四、当堂检测
1.下列关于定滑轮的说法，正确的是（ ）
A. 能省一半的力
B. 能省力，但费距离
C. 不能省力，但能改变力的方向
D. 既能省力，又能改变力的方向
2.用一个动滑轮将重400N的物体匀速提升2m（忽略滑轮重和摩擦），拉力和绳子自由端移动距离分别为（ ）
A. 200N，4m B. 400N，2m C. 200N，2m D. 400N，4m
3.如图所示的滑轮组，n = ______，若物重G = 600N（忽略滑轮重和摩擦），则拉力F = ______N。
4.要用最省力的方式提升重物，滑轮组的绕线应遵循（ ）
A. “奇动偶定”原则 B. 绳子越多越好
C. 定滑轮越多越好 D. 动滑轮越多越好
5..如图，用滑轮组提升重物，请画出最省力的绕线方式。
6.（综合）2025年，国产“鲲龙”AG600水陆两栖飞机进行森林灭火演练。它从湖面汲水后起飞，机腹下方悬挂水箱。若用滑轮组将2吨水提升到10m高处（n=4，g=10N/kg），求：
（1）理想情况下拉力F；（2）绳子自由端移动的距离s。
7.请在图中画出最省力的绕线方法．
8.画出图中杠杆的支点O、并画出最小的动力F1和动力臂L。
12.3 机械效率
一、学习目标
物理观念：理解有用功、额外功和总功的概念；掌握机械效率的定义、公式（η = W有/W总）及意义；知道提高机械效率的方法。
科学探究：能通过实验测量滑轮组的机械效率，分析影响效率的因素。
科学态度与责任：树立节能增效意识，理解“没有100%效率”的物理现实，关注绿色低碳技术发展。
二、预习自我检测
对人们有用的功叫做__________；并非我们需要但又不得不做的功叫做__________；两者之和是__________。
机械效率η = __________ / __________，由于额外功的存在，任何机械的效率都__________1（选填“大于”“等于”或“小于”）。
提高机械效率的方法有：减小__________、减小__________、改进结构等。
三、合作探究
1.【教学重点】机械效率的计算与意义：2026年，某建筑工地使用滑轮组吊运建材。测得将500N的水泥提升4m时，拉力为300N，绳子自由端移动了8m。求：（1）有用功；（2）总功；（3）机械效率。该效率是否合理？为什么达不到100%？
2.【教学难点】影响机械效率的因素：2025年，两款电动叉车进行对比测试。甲车新出厂，轴承润滑良好；乙车老旧，摩擦较大。在提升相同货物到相同高度时，哪辆车的机械效率更高？若给乙车加润滑油，效率会如何变化？这对我们日常维护机械有何启示？
四、当堂检测
1.关于机械效率，下列说法正确的是（ ）
A. 机械效率越高，做功越快 B. 机械效率越高，越省力
C. 机械效率越高，有用功占总功的比例越大 D. 机械效率可以等于1
2.用滑轮组提升重物，有用功为800J，总功为1000J，则机械效率为（ ）
A. 20% B. 80% C. 125% D. 100%
3.下列措施中，不能提高滑轮组机械效率的是（ ）
A. 增加提升物体的重力 B. 给滑轮加润滑油
C. 减轻动滑轮的重力 D. 增加承担物重的绳子段数
4.一台起重机将2×10 N的货物匀速提升5m，电动机消耗电能1.25×10 J。则该过程的机械效率为（ ）
A. 20% B. 50% C. 80% D. 100%
5.如图是测量滑轮组机械效率的实验装置。实验中应沿__________方向匀速拉动弹簧测力计。若钩码重G，上升高度h，拉力F，绳端移动距离s，则η = __________。
6.（计算）2025年，某抽水蓄能电站水泵水轮机系统在发电模式下，水流对叶轮做功2×10 J，输出电能1.6×10 J。求该系统的机械效率。
7.．用如图所示滑轮组提升重物，人用50N的拉力F，10s内使重为90N的物体匀速上升了3m.不计绳重和摩擦，求：
(1)动滑轮的重；(2)人拉绳子做功的功率；(3)滑轮组的机械效率。
8.我国自主研发的“蛟龙4500”深海潜水器的质量是，长度为8m，高为，宽度是3m。如图所示是潜水器被轮船上的机械牵引出水面时的情景。如果潜水器离开水面后沿竖直方向匀速上升12m，用时2min，，潜水器出水时沾的水质量忽略不计。求
（1）牵引机械对潜水器的拉力有多大？
（2）牵引机械对潜水器所做的功是多少？
（3）牵引机械做功的功率是多少？

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