2019-2020年八年級(jí)科學(xué)上冊(cè) 簡(jiǎn)單機(jī)械教案 鄂教版【本講教育信息】一、教學(xué)內(nèi)容：暑假?gòu)?fù)習(xí)專題（三）簡(jiǎn)單機(jī)械二、學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、掌握與杠桿相關(guān)的概念（特別是力臂）以及杠桿平衡條件。2、會(huì)準(zhǔn)確地畫(huà)力臂、分析杠桿受力情況，了解杠桿平衡條件的應(yīng)用。3、會(huì)識(shí)別定滑輪、動(dòng)滑輪。認(rèn)識(shí)定滑輪、動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)及區(qū)別。4、掌握滑輪組用力、繞線的規(guī)律，并用以解釋現(xiàn)象。三、重、難點(diǎn)講解：【知識(shí)點(diǎn)1】與杠桿相關(guān)的概念杠桿：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是杠桿。如圖所示。（1）杠桿無(wú)形狀限制，可長(zhǎng)可短，可粗可細(xì)，可圓可方，可直可彎。（2）著重看在力的作用下能否繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。與杠桿相關(guān)的幾個(gè)概念： 支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)。通常用O表示。 動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力通常用F1表示。 阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力通常用F2表示。 動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離。通常用L1表示。 阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離通常用L表示。【知識(shí)點(diǎn)2】杠桿平衡當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，我們就說(shuō)杠桿平衡了必須注意：“平衡”并不是指“水平”，杠桿可以但并不一定要在水平位置平衡。此外，當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力作用下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，我們也說(shuō)杠桿平衡了。【知識(shí)點(diǎn)3】杠桿平衡的條件：動(dòng)力動(dòng)力臂阻力阻力臂，即F1L1F2L使用此公式時(shí)，必須注意：L1、L2應(yīng)用同一單位（1）只有滿足上述條件，杠桿才能平衡。（2）只要杠桿平衡，上述條件一定成立。（3）杠桿平衡時(shí)，F(xiàn)1、L1、F2、L2四個(gè)量中，知道任意三個(gè)量，可求第四個(gè)量。【知識(shí)點(diǎn)4】杠桿分類及應(yīng)用1、由F1L1F2L可知，動(dòng)力臂是阻力臂的幾倍，動(dòng)力就是阻力的幾分之一由此可將杠桿分成三類：（1）省力杠桿：動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿L1L時(shí)，F(xiàn)1F2，優(yōu)點(diǎn)是省力，缺點(diǎn)是多費(fèi)距離。撬棒、鍘刀、瓶蓋起子等都是省力杠桿。（2）費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿，L1L時(shí)，F(xiàn)1F2。優(yōu)點(diǎn)是省距離，缺點(diǎn)是費(fèi)力。釣魚(yú)竿、縫紉機(jī)踏板等都是費(fèi)力杠桿。（3）等臂杠桿：動(dòng)力臂等于阻力臂的杠桿，當(dāng)L1L時(shí)，F(xiàn)1F2。既不省力，也不費(fèi)力；既不省距離，也不費(fèi)距離，其重要應(yīng)用是天平。2、識(shí)別三種杠桿通過(guò)比較力臂的大小判斷屬于哪一種杠桿，應(yīng)注意的是省力杠桿省力但費(fèi)距離，費(fèi)力杠桿費(fèi)力但省距離，又省力又省距離的杠桿是沒(méi)有的判定杠桿是省力還是費(fèi)力，通過(guò)比較動(dòng)力臂與阻力臂的大小來(lái)確定為了比較動(dòng)力臂和阻力臂的大小，應(yīng)畫(huà)出杠桿的示意圖，在圖上把杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂都表示出來(lái)，建立直觀圖象，便于判定。 【知識(shí)點(diǎn)5】作力臂的方法和步驟（1）明確支點(diǎn)O并畫(huà)出。（2）通過(guò)力的作用點(diǎn)沿力的方向畫(huà)一條直線（虛線）。（3）過(guò)支點(diǎn)作該力的作用線的垂線。（4）用兩頭帶箭頭的線段標(biāo)示出支點(diǎn)到力的作用線的垂線段，寫(xiě)上相應(yīng)字母L，L就是力臂?！局R(shí)點(diǎn)6】如何理解省距離和費(fèi)距離所謂省距離就是指動(dòng)力移動(dòng)的距離比阻力移動(dòng)的距離小，費(fèi)距離就是指動(dòng)力移動(dòng)的距離比阻力移動(dòng)的距離大如圖所示，釣魚(yú)時(shí)，手（動(dòng)力）移動(dòng)一個(gè)較小的距離S1時(shí)，魚(yú)（阻力）卻移動(dòng)了一個(gè)較大的距離S2。【知識(shí)點(diǎn)7】定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組的作用（1）滑輪：周邊有小槽，能繞固定在框架上的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子。同一個(gè)滑輪，應(yīng)用在不同場(chǎng)合時(shí)，所表現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)也不同。下圖兩種方法中都用到了滑輪，但兩種方法中滑輪的用法不同。甲中的滑輪工作時(shí)，軸和框架固定不動(dòng)，只有輪繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)（G被提升時(shí)，滑輪整體不運(yùn)動(dòng)），我們稱之為定滑輪；乙中的滑輪工作時(shí)，輪繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，軸線和框架一起隨物體的移動(dòng)而移動(dòng)，我們稱之為動(dòng)滑輪。（2）定滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿，支點(diǎn)在滑輪的軸上，力臂就是滑輪的半徑，使用定滑輪不省力但能改變力的方向，如下圖甲。（3）動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，支點(diǎn)在滑輪的邊緣上，隨著動(dòng)滑輪位置的變化，支點(diǎn)位置也在變化（相對(duì)地面而言），使用動(dòng)滑輪省一半力，但不能改變力的方向，費(fèi)距離，如下圖乙。（4）組裝滑輪組：將定滑輪和動(dòng)滑輪組合起來(lái)組成滑輪組，既可以省力，又可以改變用力的方向，但一定多費(fèi)距離。 滑輪組的省力情況：使用滑輪組時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一。 確定繩子股數(shù)：采用截線法，在動(dòng)滑輪與定滑輪之間畫(huà)一條虛線，將它們隔離開(kāi)來(lái)，只數(shù)繞在動(dòng)滑輪上的繩子股數(shù)?！局R(shí)點(diǎn)8】其它簡(jiǎn)單機(jī)械1、輪軸：由一個(gè)輪和一個(gè)軸組成，并且都繞固定的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械。使用輪軸可以省力。如下圖汽車方向盤和轆轤，它們都是由一個(gè)大輪和一個(gè)軸組成，并且都繞固定的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，它們都能用一個(gè)較小的力去完成任務(wù)，這樣的簡(jiǎn)單機(jī)械我們稱之為輪軸。 2、斜面也是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，使用斜面也可以省力。3、凡是省力的機(jī)械一定費(fèi)距離，而凡是費(fèi)力的機(jī)械一定省距離，既省力又省距離的機(jī)械是沒(méi)有的?！镜湫屠}】例1、如下圖是自卸車的示意圖。車廂部分可視為杠桿。則下列分析正確的是 （ ）A、B點(diǎn)是支點(diǎn)，液壓桿施的力是動(dòng)力，貨物重力是阻力。B、B點(diǎn)是支點(diǎn)，物體A放在車廂前可省力。C、C點(diǎn)是支點(diǎn)，物體A放在車廂后可省力。D、C點(diǎn)是支點(diǎn)，物體A放在車廂前可省力。解析：本題考查的是杠桿種類的判斷根據(jù)杠桿平衡的條件：F1L1F2L，只有當(dāng)L1L時(shí)為省力杠桿，當(dāng)L1L為省距離的費(fèi)力杠桿。雖然題目中使用了同一杠桿，但當(dāng)A放在車廂前面時(shí)，動(dòng)力臂大于阻力臂為省力杠桿，放在車廂后面時(shí)，動(dòng)力臂小于阻力臂為費(fèi)力杠桿。答案：D例2、請(qǐng)你仔細(xì)觀察如圖所示的漫畫(huà)，究竟小猴和小兔誰(shuí)分得的蘿卜重？簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。解析：從圖中可以看出，它們從支點(diǎn)將蘿卜切斷，粗的一端力臂較小，所以蘿卜較重，細(xì)的一端蘿卜較輕。答案：小猴分得的蘿卜重。因?yàn)樘}卜平衡時(shí)，粗的一端力臂短，根據(jù)杠桿平衡條件，粗的一端更重些。例3、如下圖所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）A、甲、乙都是定滑輪 B、甲、乙都是動(dòng)滑輪C、甲是定滑輪，乙是動(dòng)滑輪 D、甲是動(dòng)滑輪，乙是定滑輪。解析：當(dāng)提起F時(shí)，乙留在原地，杠桿左升右降，G上升，甲亦升高，故甲是動(dòng)滑輪，乙是定滑輪，選D。答案：D例4、小明同學(xué)利用定滑輪設(shè)計(jì)了一種拉動(dòng)窗簾的簡(jiǎn)易裝置，設(shè)計(jì)時(shí)他采用一根閉合線繞在滑輪上，在右側(cè)拉動(dòng)這根拉線，就可以實(shí)現(xiàn)窗簾的開(kāi)啟與閉合，請(qǐng)你在圖上畫(huà)出這根拉線在滑輪上的繞法以及窗簾布細(xì)線與拉線的連接。解析：該題將滑輪的知識(shí)與生活實(shí)際運(yùn)用結(jié)合在一起，要求學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)應(yīng)用，安窗簾用到的三個(gè)滑輪都是定滑輪，做題時(shí)要注意利用定滑輪能改變用力的方向等知識(shí)考慮拉線的繞法和窗簾布細(xì)線與拉線的連接方法。左側(cè)窗簾布細(xì)線與滑輪上拉線固定，右側(cè)窗簾布細(xì)線固定在滑輪下拉線上，這樣拉動(dòng)拉線，兩邊窗簾會(huì)向反方向移動(dòng)，窗簾一張一合，正好合乎題意。答案：如上右圖所示。【模擬試題】（答題時(shí)間：30分鐘）1、下表是“研究杠桿的平衡條件”使用的記錄表格，請(qǐng)根據(jù)杠桿平衡條件在空格處填上適當(dāng)?shù)臄?shù)值。實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1（N）動(dòng)力臂L1（cm）阻力F2（N）阻力臂L2（cm）164323262、如果使用杠桿是為了省力，則動(dòng)力臂阻力臂，如果使用杠桿是為了少移動(dòng)距離，則動(dòng)力臂阻力臂，不論使用哪一類杠桿，都不能既又。3、天平是支點(diǎn)在正中間的杠桿，天平左盤放的物重G1m1g，右盤放的砝碼重G2m2g，當(dāng)橫梁在水平位置平衡，游碼位于零刻度線時(shí)。根據(jù)杠桿平衡條件有，由此得出m1m2。4、輪軸由一個(gè)和一個(gè)組成，使用輪軸可以，若將輪軸理解為一個(gè)杠桿，則輪軸的軸心相當(dāng)于杠桿的，輪半徑和軸半徑分別相當(dāng)于杠桿的，使用輪軸時(shí)，當(dāng)動(dòng)力作用在上，阻力作用在上時(shí)，才能省力5、下列說(shuō)法正確的是（ ）A、從支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)之間的距離叫做動(dòng)力臂B、從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫做動(dòng)力臂C、力臂一定在杠桿上D、力臂的大小不可能為零6、如下圖中，杠桿的一端A為支點(diǎn)，在它的另一端用力F將掛在C點(diǎn)的物體抬起使杠桿處于水平狀態(tài)。已知AC15cm，CB60 cm，則動(dòng)力F跟物重G之比是（ ）A、1：4B、4：1C、1：5D、5：17、如下圖所示的剪刀，下列說(shuō)法正確的是 （ ）A、此剪刀是省力杠桿B、此剪刀是費(fèi)力杠桿C、把一硬紙片放在A處剪斷，此時(shí)剪刀是省力杠桿D、把一硬紙片放在B處剪斷，此時(shí)剪刀是省力杠桿8、如圖所示，質(zhì)量可忽略的杠桿上所標(biāo)的每一格長(zhǎng)度都是相等的，O為支點(diǎn)，杠桿兩端所掛的每一個(gè)鉤碼均相等，杠桿在水平位置平衡。在下列情況下，杠桿仍在水平位置保持平衡的是（ ）A、兩邊都減少一個(gè)鉤碼B、兩邊的鉤碼下各加掛一個(gè)相同的鉤碼C、左邊鉤碼向右移一格，右邊鉤碼同時(shí)向左移一格 D、右邊鉤碼下加掛一個(gè)相同的鉤碼，左邊鉤碼同時(shí)向左移一格9、用下圖所示的羊角錘起釘子，如果分別沿AD、AE、AF、AG方向施加壓力，在這四種情況下，最省力的是（ ）A、沿AD方向B、沿AE方向C、沿AF方向D、沿AG方向 10、如下圖所示，輕質(zhì)杠桿的支點(diǎn)為O，在杠桿的A點(diǎn)始終作用豎直向上的力F，將重為G的物體勻速提升，則力F的大?。?）A、逐步變大B、逐步變小 C、始終不變 D、先變小，后變大，杠桿在水平位置上時(shí)力F最小11、如下圖中，物體A的重力為G，在拉力F的作用下，物體沿水平桌面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知物體受到的摩擦力為f，則人對(duì)繩的拉力F的大小等于（不計(jì)動(dòng)滑輪和繩子的重力以及它們之間的摩擦力）（ ）A、0.5GB、2GC、0.5fD、2f12、如下圖所示，把重20N的物體勻速向上拉起，彈簧秤的示數(shù)為12N，若不計(jì)摩擦，則拉力F和動(dòng)滑輪的重量分別是（ ）A、10N、4NB、12N、24N C、12N、4N D、24N、12N【試題答案】1、（上行）8；（下行）42、大于；小于；省力；省距離3、等臂；G1l1=G2l2；m1=m24、輪；軸；省力；支點(diǎn)；動(dòng)力臂和阻力臂；輪；軸5、B（點(diǎn)撥：要分清力的作用點(diǎn)和力的作用線，力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離。）6、C（點(diǎn)撥：此題的關(guān)鍵是動(dòng)力臂不是CB而是AB）7、C（點(diǎn)撥：不能只看剪刀的刀口有多長(zhǎng)，要看剪時(shí)所用的部位，再比較動(dòng)力臂與阻力臂的大?。?、D（點(diǎn)撥：杠桿的原理F1l1=F2l 2。變化前2G3l=3G2l平衡.變化后：2G4l=4G2l仍平衡。）9、C（點(diǎn)撥：此時(shí)力臂最大）10、C（點(diǎn)撥：雖然力臂都是在增大，但兩力的力臂之比不變。）11、C（點(diǎn)撥：此時(shí)不是提起重物）12、C（點(diǎn)撥：因?yàn)槔與彈簧測(cè)力計(jì)是在同一根繩子上，所以F=12N，再由G+G動(dòng)=12N可求G動(dòng)）