资源简介

(共22张PPT)
第1节 简单机械
（第1课时）
浙教版 九年级下
创设情境
中国空间站核心舱机械臂可长期在太空轨道运行，其展开长度为10米，肩部设置了3个关节，肘部设置了1个关节，腕部设置了3个关节，具有与人的手臂一样灵活的活动能力，最大能承载25 吨的物体。核心舱机械臂主要承担舱段转位、航天员出舱、舱外货物搬运、舱外状态检查、舱外大型设备维护等在轨任务。
机械臂虽然复杂，但任何复杂的机械都是由简单机械组合而成的。机械的使用是人类文明进步的动力。
探究实践
公元前3000多年，古埃及人修建了金字塔。金字塔由石块垒砌而成，每块石头的质量超过了1t,有的甚至达到2.5t,垒砌高度超过100m。这样
重的巨石，他们是怎样搬运到高处的
据考证，古埃及人先将场地四周的天然沙土堆成斜面，把巨石沿着斜面拉上垒砌的的地方。就这样，堆一层坡，砌一层巨石，金字塔逐渐增高。
修建金字塔
那么，为什么通过斜面就能能把笨重的巨石靠人力拉到高处
两种方式搬重物到高台
斜面
s
h
G
F
探究实践
探索活动
1.用弹簧测力计测出小车的重力。
2.把长木板一端放在桌面上，另一 端用铁架台抬高，做成斜面。将小车放在斜面上，用弹簧测力计平行于斜面拉着小车，使小车静止在斜面上。改变斜面的高度，
弹簧测力计拉力实验
表2.1-1 弹簧测力计的拉力与斜面高度的关系
1 2 3 4 5 6
斜面高度h/cm
弹簧测力计拉力F/N
观察弹簧测力计的拉力。记录斜面的高度和弹簧测力计的拉力大小。
G=5N
10 15 20 25 30 35
1.5 2 2.5 3 3.5 4
探究实践
3.以斜面的高度为横坐标，弹簧测力计的拉力为纵坐标，将实验数据在坐标纸中描点。探寻弹簧测力计的拉力与斜面高度的关系。
1 2 3 4 5 6
斜面高度h/cm 10 15 20 25 30 35
弹簧测力计拉力F/N 1.5 2 2.5 3 3.5 4
10 20 30 40
4
3
2
1
③将坐标系上确定的点连线
①选取合适的标度：
②根据实验数据在坐标系上描点：
纵坐标和横坐标表示的量必须要有单位。
探究实践
4.通过实验，可以得出什么结论
G=5N，拉力与斜面高度关系
用弹簧测力计沿斜面拉住静止物体的力小于物体的重力。
相同长度的斜面，斜面高度越高，拉力越大，或者说斜面坡度越大，拉力越大。
弹簧测力计拉力实验
利用斜面可以省力。
F探究实践
s1
h1
G
F1
斜面的坡度与拉力：
坡度
h
s
s1
h2
G
F2
s2
h2
G
F3
h
s
大，坡度大；
h
s
小，坡度小；
相同斜面长s，高度h越大，坡度越大，拉力F越大。
相同高度h，斜面长s越大，坡度越小，拉力F越小。
坡度小，拉力小
坡度小，拉力小
坡度大，拉力大
斜面坡度越
小，越省力。
探究实践
思考与讨论
如图2.1-4所示为上海南浦大桥，为什么大桥的引桥要建成螺旋形
南浦大桥引桥
增大了斜面的长度，降低坡度，引桥越长坡度越缓，汽车上桥更省力，下桥也更安全。
用“距离”换“省力”！
探究实践
科学拓展
京张铁路
京张铁路是第一条完全由中国人自己设计、自己修建的干线铁路。京张铁路长约200km,从北京丰台，经八达岭、居庸关至河北张家口。该线路经过长城内外的燕山山脉，这一带到处是崇山峻岭，沿线坡度大，建造难度高。
总工程师詹天佑认为，火车无法顺着陡峭的山坡直接“爬”上去，可 以采用延长路程的方法以减缓铁路的坡度，也就是以“距离”换取“高度”。一般铁路修建采用“螺旋环山法”的方式通过山坡，由于入达兴路段的自然条件限制，不适合用此方法。詹天佑创造性地提出了“之”字形线路，让火车“爬”上山坡。你能画出“之”字形铁路线路图示吗
探究实践
阿基米德曾说：“给我一个支点，我能撬动地球。”
阿基米德想撬动地球的棍棒，在科学上称为杠杆，杠杆是一种简单机械。
杠杆是人们在生产和生活中普遍使用的一种简单机械。杠杆形状各异，可以是直的，也可以是弯的。
那么什么样的工具才能称为杠杆呢？杠杆由哪些要素组成呢
探究实践
尝试着使用生活中常见的杠杆，体验这些杠杆在使用过程中有什么共同的特征。
③ 工作过程中不变形，都是硬的。
① 工作过程中都在转动，转动过程中有一点是不动的。
② 工作过程中要受到两个力的作用。
（一个能使它转动，另一个阻碍它转动）
用筷子夹食品
用剪刀剪纸
用开瓶器开瓶盖
钓鱼竿
在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
探究实践
父子两人玩跷跷板时，跷跷板绕着中间轴转动，就成了杠杆；
杠杆绕着转动的固定点 O。
①支点O：
②动力(F1)：
促使杠杆转动的力。
③阻力(F2)：
阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1)：
从支点到动力作用线的垂直距离。
⑤阻力臂(l2)：
从支点到阻力作用线的垂直距离。
力的作用线是通过力的作用点，沿力的方向所画的直线。
动力、阻力都是杠杆受到的力，力的作用点都在杠杆上。
跷跷板
探究实践
如何正确地画出杠杆的动力臂和阻力臂？
用硬棒撬动石头
O

F1

F2
l1
l2
②画出力的作用线；
①明确支点；
③画支点到力的作用线的垂线；
④支点与垂足之间用花括号围起来；
④标上力臂符号l1或l2。
探究实践
请找出下图的这些杠杆的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂，画出杠杆示意图。
开瓶器
筷子夹食品
钓鱼竿
o
F1
F2
l2
l1
o
F1
F2
l2
l1
o
F1
F2
l2
l1
找准支点O → 明确动力F1和阻力F2的方向→ 画出力臂
探究实践
思考与讨论
在生活和生产中，你还能举出杠杆的其他实例吗？请你找出它们的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂。
铁锹
铡刀
独轮车
O
F1
F2
l1
l2
O
F1
F2
l1
l2
O
F1
F2
l1
l2
探究实践
老虎钳
在生活和生产中，你还能举出杠杆的其他实例吗？请你找出它们的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂。
完成后，请同学间相互交流、检查，如有错误，请指出、纠正。
羊角锤
自行车手刹
O
F1
F2
O
F1
F2
F1
F2
O
O
F1
F2
l2
l1
F2
F1
O
l1
l2
F1
F2
l1
l2
O
迁移应用
2.小科要将油桶搬运上汽车，要搭建一个怎样的斜面最省力（ ）
A. B. C. D.
3.盘山公路修成“S”形是为了省力。从山脚到山顶，沿盘山公路走比沿陡峭的直线路上山（ ）
A .既省力又省路程 B .费力但省路程
C .省力但走的路程更长 D .既不省力也不省路程
1.下列生活场景中应用了斜面的是（ ）
A .大桥引桥 B .羊角锤 C .钓鱼竿 D .铡刀
A
A
C
迁移应用
4.每年的端午节，许多地方举行划龙舟比赛，现场围观市民人山人海，热闹非凡。如图所示，比赛时运动员一手紧握船桨的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看成一个杠杆，下列各图能正确表示其原理的是（ ）
A. B. C. D.
A
迁移应用
5.下列关于杠杆的说法正确的是 （ ）
A．杠杆一定都是直棒
B．杠杆的力臂都在杠杆上，不能落在杠杆之外
C．支点一定在动力作用点和阻力作用点之间
D．作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的
D
D
6.如图为用自行车手闸刹车的情景，下图中关于该手闸使用时，杠杆的示意图正确的是（ ）
A. B. C. D.
板书设计
第1节 简单机械（第1课时）
二、杠杆
概念：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒
组成：支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂
一、斜面：
s
h
G
F
1.利用斜面可以省力
2.斜面的坡度越小，拉力越小
谢谢
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兼职招聘：
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第1节 简单机械（第1课时）
核心概念聚焦
1.下列不属于斜面的是 （ ）
A.滑滑梯 B.盘山公路 C.螺丝钉 D.跷跷板
2.下列关于杠杆的说法中，正确的是 ( )
A.支点一定在杠杆上 B.动力作用点与阻力作用点一定在支点的两侧
C.力臂一定在杠杆上 D.杠杆的长度一定是动力臂与阻力臂之和
3.如图是教室壁挂式实物展台示意图，MN为展示台，PQ为连杆拉柱展示台，m为展示物。以
下是展示台承载展示物时杠杆的示意图，其中正确的是（ ）
4.学过杠杆知识后，小嘉发现可将做俯卧撑的同学躯干视为杠杆，并对撑起阶段的同学躯干
做了如图所示分析。以下选项错误的是（ ）
A.F1为动力 B.l1为动力臂 C.F2为阻力 D.l2为阻力臂
5.如图所示的杠杆OC中，拉力F的力臂为(　 　)
A.OB B.OA C.OC D.BC
（第4题图） （第5题图） （第6题图） （第7题图）
6.杭州龙井路是许多骑行爱好者的爬坡胜地，小明用非调速自行车选择两种路径骑行到山顶，
如图所示为骑行的简易路线A、B，下列说法正确的是( )
A.沿斜面B骑行更省力 B.沿斜面A骑行更省功
C.两种线路克服自身重力做功一定相同 D.两种线路克服自身重力做功的功率一定相同
7.如图所示,一根粗细均匀的木棒放在盛有半碗水的碗中,此时的木棒可以等效为一根绕O点
转动的杠杆,画出这时的动力F1、阻力F2、动力臂l1和阻力臂l2。
8.利用相同材质的斜面将质量相同的货物通过甲、乙、丙、丁四种方式匀速推上车厢。已知乙、丁的货箱底部装有轻质小轮（质量不计），平板斜角a＞β。对比四次搬运货物的过程，最省力的方式是（ ）
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
核心素养提升
9.如图所示的杠杆，作用在杠杆上的力F所对应的力臂最长的是（　　）
10.斜面是一种简单机械。螺丝钉是被拧成圆柱形的斜面，螺丝钉上的螺纹就像图甲中形成
的纹路，一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度。仔细观察如图乙、
丙所示的两个螺丝钉，则（ ）
A.乙更省力 B.丙更省力
C.乙、丙省力情况相同 D.乙、丙都能省功
11.如图所示，工人师傅将油桶推上台阶，下列说法正确的是 (　　)
A.这不能看作杠杆，因为油桶是圆的
B.这不能看作杠杆，因为没有支点
C.这可以看作杠杆，因为满足杠杆的所有条件
D.这可以看作杠杆，支点就是横截面的圆心
12.如图所示，小明为了把两件相同的物资搬运到货车上，用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件物资从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件物资用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法错误的是（　　）
A.沿斜面CD推动更省力
B.沿斜面AB推动，小明克服物资重力做的功更多
C.小明克服物资重力做功的功率可能相同
D.沿斜面推动物资的过程中，物资的机械能增大
创新素养应用
13.各种各样的剪刀给我们的生活带来了便利。
（1）剪刀是一种组合工具，它具有 和 的结构特点。
（2）标出下面剪刀的支点、动力和阻力。
（3）一般剪刀都会设计成等臂杠杆甚至费力杠杆，但我们使用时并不
觉得有多费力，就是得益于刀刃是 。
（4）针对使用剪刀是否省力，科学兴趣小组联想到斜面省力原理，做了如下探究。如图
所示，第一次用弹簧测力计将石块直接从A处提升到B处，此时拉力大小等于石块
的；第二次用木板搭成斜面，用弹簧测力计将石块由A处缓缓地匀速拖到B处。重
复实验，取平均值，实验记录如下：
实验次数 弹簧测力计读数 平均值
第一次 10.1N 9.7N 10.2N 10N
第二次 8.3N 8.2N 8.1N 8.2N
①在数据处理中取平均值的目的是 。
②从数据中发现： 。请再写出生活中利用斜面的一个实例： 。
参考答案
核心概念聚焦
1.D 2.A 3.A 4.B 5.A 6.C 7.如图： 8.D
核心素养提升
9.B 10.A 11.C 12.B
创新素养应用
13.（1）斜面 杠杆 （2）如图 （3）斜面 （4）减小误差 利用斜面可以省力 盘山公路
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第1节 简单机械（第1课时）
一、基本信息
学科：初中科学
年级：九年级下册
章节：第2章 第1节 简单机械（第1课时：斜面、杠杆五要素）
课时：1课时（45分钟）
依据：新课标，4.1 能的形式、转移与转化
④知道常见的简单机械（杠杆、滑轮、轮轴、斜面等）的特点，并用它们解释一些生活实例。
二、教材分析
本节内容为浙教版初中科学九年级下册第二章《机械与动力工程》第1节简单机械，是初中物理力学板块的核心重难点内容，承接七年级运动和力、压强、功与机械能的前置知识，是对力学知识的综合深化与工程化应用，也是初中科学学业考试高频考点。
本节教材编排逻辑层层递进、由浅入深，符合学生认知规律:从基础省力机械(斜面、轮轴)一核心经典机械(杠杆)一组合机械(滑轮、滑轮组)一机械能量效率(机械效率)，从结构认知、规律探究、定量计算到工程应用，形成完整的简单机械知识体系。
教材以生活实例和工程场景为载体，突出实验探究和数理结合，弱化复杂原理推导，强化规律应用与实践理解。一方面帮助学生建立“力一功一机械”的力学系统认知，另一方面渗透工程思维，让学生理解机械设计、效率优化的现实意义，是培养学生科学思维、科学探究与工程责任素养的关键章节，同时为高中物理机械做功、功能关系学习奠定扎实基础。
三、学情分析
1.知识基础:九年级学生已经掌握力、力的三要素、功、机械能等基础力学。知识，生活中大量接触剪刀、撬棍、楼梯、滑轮、方向盘等简单机械，具备丰富的感性认知。但学生对机械的认知仅停留在“好用、省力”的直观层面，缺乏科学的结构分析、规律总结和定量计算能力。
2.能力特点:学生具象观察能力较强，能够快速识别各类简单机械，但抽象建模能力薄弱。尤其在力臂作图、滑轮组段数判断、有用功与额外功辨析等需要逻辑推理、模型构建的内容上容易出错，数理结合的解题能力有待提升。
3.认知短板:学生普遍存在概念混淆问题，容易混淆省力、省距离、效率三者关系，错误认为“省力机械效率一定高”;无法准确区分不同机械的适用场景，不会结合实际分析额外功的来源，对机械效率的优化思路不清晰，综合解题和知识迁移能力不足。
4.学习优势:本节内容贴近生活、实验性强、趣味性高，学生探究欲望强烈各类简单机械均可通过直观实验、动手操作、生活案例展开教学，适合通过实验探究、模型作图、例题对比、工程案例分析的方式突破重难点，能够有效提升学习能力。
四、教学重难点
教学重点
1.斜面的结构特点、省力规律与生活应用。
2.杠杆五要素的判断。
教学难点
1.理解斜面的坡度与省力的关系；
2.准确寻找杠杆支点、动力臂与阻力臂，理解力臂的几何含义，易错画图与判断。
五、教学目标
（一）科学观念:
1.认识斜面的结构特点和省力规律；
2.知道杠杆的含义和杠杆的五要素。
（二）科学思维
1.学会归纳、类比的科学思维方法，能根据机械结构判断其省力特点与适用场景，培养模型建构能力。
2.通过实验数据推理拉力与斜面坡度的定量关系，能利用斜面原理解释引桥、螺丝钉、之字形铁路等生活实例。
3.通过实际情景分析杠杆，从而体会杠杆的五要素。
（三）探究实践
1.独立完成斜面拉力测量对照实验，规范记录斜面高度与拉力数据，绘制图像总结规律，掌握控制变量实验方法；
2.会作杠杆的力臂。
（四）态度责任:
1.在实验探究中养成尊重数据、严谨求实、规范操作的科学态度，树立“没有完美机械、省力必然费距离”的辩证科学观。
2.通过学习体会杠杆是生活中普遍存在的机械,对人类生活和生产具有重要意义。
六、教学过程
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 中国空间站核心舱机械臂可长期在太空轨道运行，其展开长度为10米，肩部设置了3个关节，肘部设置了1个关节，腕部设置了3个关节，具有与人的手臂一样灵活的活动能力，最大能承载25 吨的物体。核心舱机械臂主要承担舱段转位、航天员出舱、舱外货物搬运、舱外状态检查、舱外大型设备维护等在轨任务。 机械臂虽然复杂，但任何复杂的机械都是由简单机械组合而成的。机械的使用是人类文明进步的动力。
斜面 引入：公元前3000多年，古埃及人修建了金字塔。金字塔由石块垒砌而成，每块石头的质量超过了1t,有的甚至达到2.5t,垒砌高度超过100m。这样重的巨石，他们是怎样搬运到高处的 据考证，古埃及人先将场地四周的天然沙土堆成斜面，把巨石沿着斜面拉上垒砌的的地方。就这样，堆一层坡，砌一层巨石，金字塔逐渐增高。 那么，为什么通过斜面就能能把笨重的巨石靠人力拉到高处 探索活动 .用弹簧测力计测出小车的重力。 2.把长木板一端放在桌面上，另一 端用铁架台抬高，做成斜面。将小车放在斜面上，用弹簧测力计平行于斜面拉着小车，使小车静止在斜面上。改变斜面的高度，观察弹簧测力计的拉力。记录斜面的高度和弹簧测力计的拉力大小。 123456斜面高度h/cm 弹簧测力计拉力F/N
3.以斜面的高度为横坐标，弹簧测力计的拉力为纵坐标，将实验数据在坐标纸中描点。探寻弹簧测力计的拉力与斜面高度的关系。 123456斜面高度h/cm 1015 20 25 30 3 弹簧测力计拉力F/N1.522.53 3. 4
4.通过实验，可以得出什么结论 利用斜面可以省力。相同长度的斜面，斜面高度越高，拉力越大，或者说斜面坡度越大，拉力越大。 解释斜面的坡度与拉力的关系： 相同斜面长s，高度h越大，坡度越大，拉力F越大。 相同高度h，斜面长s越大，坡度越小，拉力F越小。 斜面坡度越小，越省力。 思考与讨论 如图2.1-4所示为上海南浦大桥，为什么大桥的引桥要建成螺旋形 参考：增大了斜面的长度，降低坡度，引桥越长坡度越缓，汽车上桥更省力，下桥也更安全。用“距离”换“省力”！ 科学拓展 京张铁路：采用延长路程的方法以减缓铁路的坡度，也就是以“距离”换取“高度”。 引出“斜面”，回答什么是斜面？ 适当指导规范作图：①选取合适的标度：②根据实验数据在坐标系上描点：③将坐标系上确定的点连线。 纵坐标和横坐标表示的量必须要有单位。 联系数学知识，图像是一次函数。
杠杆的概念 [情景展示] 阿基米德曾说：“给我一个支点，我能撬动地球。”阿基米德想撬动地球的棍棒，在科学上称为杠杆，杠杆是一种简单机械。 杠杆是人们在生产和生活中普遍使用的一种简单机械。杠杆形状各异，可以是直的，也可以是弯的。 那么什么样的工具才能称为杠杆呢？杠杆由哪些要素组成呢
杠杆的概念 [情景展示] [问题探究] 开瓶器是一种被称为杠杆的简单机械。结合右图这些工具的使用,总结杠杆使用过程中有什么共同的特征 [思考交流] [归纳提升] ①都是硬棒(形状可直可弯,可方可圆,但质地坚硬);②都受到两个作用效果相反的力(一个使它顺时针转动,一个使它逆时针转动);③工作过程都能够绕着固定点转动;如果一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点转动,这根硬棒就叫作杠杆。
杠杆的五要素 [情景展示] [问题探究] 图中撬石头用的木棒,跷跷板是杠杆吗 并说出依据。 [思考交流] [归纳提升] 撬石头用的木棒、跷跷板在使用时都能绕固定点转动,因此,它们都是杠杆。 [继续探究] 结合图片内容,你能总结一下杠杆的五要素吗 并画出杠杆示意图。 找准支点O → 明确动力F1和阻力F2的方向→ 画出力臂 [思考交流] 在生活和生产中，你还能举出杠杆的其他实例吗？请你找出它们的支点、动力和阻力、动力臂和阻力臂。 [归纳提升] 杠杆绕着转动的固定点O叫作支点;能够使杠杆转动的力F1叫作动力;阻碍杠杆转动的力F2叫作阻力;从支点到动力作用线的距离l1叫作动力臂;从支点到阻力作用线的距离l2叫作阻力臂。 “画力臂”可以用简单的顺口溜记住:“先找点,后延线,过支点,引垂线”或“一找点,二画线,三是作出垂线段”。 学生在画力臂时一定要规范，要用尺和铅笔作图，不能用“草图” ，避免误导学生。 在追求课堂师生互动时，更要追求课堂实效，如在练习找杠杆五要素时要“图图落实”。 采用教材图片，为后续学习准备。
课堂小结 1.利用斜面可以省力，坡度越小越省力； 2.杠杆是一根绕固定点转动的硬棒，有支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂；力臂是支点到力的作用线的垂直距离；规范作图。
当堂练习 1.下列生活场景中应用了斜面的是（ ） A .大桥引桥 B .羊角锤 C .钓鱼竿 D .铡刀 2.小科要将油桶搬运上汽车，要搭建一个怎样的斜面最省力（ ） 3.盘山公路修成“S”形是为了省力。从山脚到山顶，沿盘山公路走比沿陡峭的直线路上山（ ） A .既省力又省路程 B .费力但省路程 C .省力但走的路程更长 D .既不省力也不省路程 4.每年的端午节，许多地方举行划龙舟比赛，现场围观市民人山人海，热闹非凡。如图所示，比赛时运动员一手紧握船桨的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看成一个杠杆，下列各图能正确表示其原理的是（ ） 5.下列关于杠杆的说法正确的是 （ ） A．杠杆一定都是直棒 B．杠杆的力臂都在杠杆上，不能落在杠杆之外 C．支点一定在动力作用点和阻力作用点之间 D．作用在杠杆上的动力和阻力是相对而言的 6.如图为用自行车手闸刹车的情景，下图中关于该手闸使用时，杠杆的示意图正确的是（ ）
作业布置 1. 基础：课本课后习题，考试这样考。 2.课后寻找家中的杠杆 3.思考：杠杆如何能达到平衡？
七、板书设计
七、教学反思（课后填写）
1.记住杠杆定义与形成条件，熟练掌握杠杆五大要素(支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂);
2.分清力臂是支点到作用线而非作用点。
3.杠杆示意图要强化训练。
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