第十三章 力與機械一、單元復(fù)習(xí)目的1、知識與技能目標：（1）知道彈力，會使用彈簧測力計和彈簧測力計的讀數(shù)。會畫重力的示意圖。（2）理解研究滑動摩擦力的大小與那些因素有關(guān)的實驗。（3）能從現(xiàn)實生活中感受杠桿，理解力臂，會畫有關(guān)杠桿受力的力臂。（4）會探究杠桿平衡條件并會利用杠桿平衡條件解決有關(guān)問題。（5）知道定、動滑輪和滑輪組的特點及作用，會組裝滑輪組。（6）能聯(lián)系實際體會簡單機械在現(xiàn)實中的廣泛運用。2、過程與方法目標：（1）培養(yǎng)學(xué)生運用物理語言分析問題和表達觀點的能力。（2）學(xué)會研究物理問題的科學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法。3、情感、態(tài)度與價值觀目標：形成積極向上，團結(jié)協(xié)作的學(xué)習(xí)氛圍,學(xué)會與同伴的合作交流 二、復(fù)習(xí)的重點和難點重點：力的示意圖；力臂的知識，杠桿的平衡條件及應(yīng)用，滑輪及滑輪組省力情況，會畫滑輪組的裝配圖，設(shè)計滑輪組。難點：正確畫好力臂，確定滑輪組省力情況，設(shè)計滑輪組。三、知識梳理摩擦力重力彈力 力 力 和 機 械 簡 單 機 械四、教學(xué)課時：三課時第一課時一、基礎(chǔ)練習(xí)1、不計空氣的作用，乒乓球從桌面彈起后，在空中受到重力的作用（不計阻力），這個力的施力物體是地球 ，方向是豎直向下。2兩個相互接觸的物體與它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運動時，就在接觸間產(chǎn)生一個阻礙相對運動的力，這種力就叫做摩擦力。 3滑動摩擦力的大小跟物體間的壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)。摩擦力的方向跟物體運動的方向相反。二、復(fù)習(xí)內(nèi)容1、彈力：我們在壓尺子、拉橡皮筋、拉彈簧時，感覺到它們對手有力的作用，這種力叫做彈力。 彈力是物理由于彈性形變而產(chǎn)生的。2、彈簧測力計：A、原理：在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長與所受的拉力成正比。B、使用方法：“看”：量程、分度值、指針是否指零；“調(diào)”：調(diào)零；“讀”：讀數(shù)=掛鉤受力。C、注意事項：加在彈簧測力計上的力不許超過它的最大量程。D、物理實驗中,有些物理量的大小是不宜直接觀察的,但它變化時引起其他物理量的變化卻容易觀察,用容易觀察的量顯示不宜觀察的量,是制作測量儀器的一種思路。這種科學(xué)方法稱做“轉(zhuǎn)換法”。利用這種方法制作的儀器象：溫度計、彈簧測力計、壓強計等。3、重力：最常見的一種力重力的概念：地面附近的物體，由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的施力物體是：地球。重力大小的計算公式G=mg 其中g(shù)=9.8N/kg 它表示質(zhì)量為1kg 的物體所受的重力為9.8N。重力的方向：豎直向下 其應(yīng)用是重垂線、水平儀分別檢查墻是否豎直和 面是否水平。重力的作用點重心：重力在物體上的作用點叫重心。質(zhì)地均勻外形規(guī)則物體的重心，在它的幾何中心上。如均勻細棒的重心在它的中點，球的重心在球心。方形薄木板的重心在兩條對角線的交點4、摩擦力：1、定義：兩個互相接觸的物體，當它們要發(fā)生或已發(fā)生相對運動時，就會在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力就叫摩擦力。摩擦力靜摩擦動摩擦滑動摩擦滾動摩擦2、分類：3、摩擦力的方向：摩擦力的方向與物體相對運動的方向相反，有時起阻力作用，有時起動力作用。4、靜摩擦力大小應(yīng)通過受力分析，結(jié)合二力平衡求得5、在相同條件（壓力、接觸面粗糙程度相同）下，滾動摩擦比滑動摩擦小得多。6、滑動摩擦力：測量原理：二力平衡條件測量方法：把木塊放在水平長木板上，用彈簧測力計水平拉木塊，使木塊勻速運動，讀出這時的拉力就等于滑動摩擦力的大小。 課本P56圖12、3-2研究滑動摩擦力的大小與那些因素有關(guān)：比較甲、乙圖可得：接觸面粗糙程度相同時，壓力越大滑動摩擦力越大；比較甲、丙圖可得：壓力相同時，接觸面越粗糙滑動摩擦力越大。該研究采用了控制變量法。由前兩結(jié)論可概括為：滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)。實驗還可研究滑動摩擦力的大小與接觸面大小、運動速度大小等無關(guān)。7、應(yīng)用：理論上增大摩擦力的方法有：增大壓力、接觸面變粗糙變滾動為滑動。理論上減小摩擦的方法有：減小壓力接觸面變光滑、變滑動為滾動（滾動軸承）使接觸面彼此分開（加潤滑油）。三、教學(xué)過程例1 (南通市海門卷)分析以下摩擦，屬于有害摩擦的是A寫字時，手與筆之間的摩擦B走路時，鞋底與地面之間的摩擦C騎車時，車輪與車軸之間的摩擦D皮帶傳動時，皮帶與皮帶輪之間的摩擦例2 （江蘇省南通市）下面關(guān)于力學(xué)現(xiàn)象的解釋中正確的是 A小球在空中下落得越來越快，是因為力可以改變物體的運動狀態(tài) B人用力推車，車未動，是因為推力小于摩擦力 C小孩從滑梯上自行下滑，是因為他受到慣性的作用 D書本靜止在課桌上，是因為書本的重力與書本對桌面的壓力平例3 (長沙市)如圖所示，某同學(xué)用40N的水平力將一個重30N的物體壓在豎直的墻壁上使其處于靜止狀態(tài)，則物體與墻壁間的摩擦力是A、40N B、30N C、10N D、70N例4 （臨沂市）趙強同學(xué)學(xué)了物理后，養(yǎng)成了觀察生活的好習(xí)慣，他發(fā)現(xiàn)好多藥瓶瓶蓋的側(cè)面都做有密集的豎條紋，如圖所示，其目的是為了A堅固耐用B增大粗粒程度，從而增大摩擦，便于旋開和旋緊C便于運輸D節(jié)約材例5 （廣州市）一木塊在外力作用下沿水平木板向右勻速運動（如圖11），用示意圖表示木塊所受的牽引力、摩擦力和重力例6 （河南?。﹫D9是某小組研究“摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗示意圖，(1)本實驗中產(chǎn)生摩擦力的方法是 (2)用彈簧測力計拉著木塊在水平木板上滑動時，每次都要使木塊做勻速直線運動這是因為 (3)比較(b)、(c)兩步，你能得出正確結(jié)論嗎? 原因是 四、堂上練習(xí)1（浙江省舟山市）如圖所示用彈簧秤拉著木塊在水平桌面上作直線運動，實驗記錄如下表。由此可知，木塊與水平桌面的滑動摩擦力為（ ）A4. 5牛 B3. 2 牛 C3. 0牛 D2. 1牛2（江蘇省南通市）下列措施中，屬于增大摩擦的是 A給笨重的旅行箱裝上輪子 B汽車輪胎表面做出凹凸不平的花紋 C氣墊船利用氣體將船和水分離 D經(jīng)常給自行車軸加潤滑油3（河北理綜）某同學(xué)對生活中的一些做法進行了分析，你認為不合理的是 A連接玻璃管與膠皮管時，先把玻璃管口用水潤濕，水起潤滑作用 B舉重運動員比賽前手上涂抹“鎂粉”，目的是減小摩擦 C雨天，機動車應(yīng)低速行駛，是由于車輪與地面的摩擦較小 D鉛筆芯粉末加人到生銹的鎖中，起潤滑作用4（深圳市）足球運動員把足球踢向空中，若不計空氣阻力，則圖1是表示足球在空中飛行的受力圖，正確的是（G表示重力，F(xiàn)表示腳對球的作用力）5（江西?。┰谖锢砜荚囎鲌D時，小亮畫錯了一個地方，用橡皮輕輕地擦，沒有擦干凈，然后他稍使點勁就擦干凈了，這是通過增大 的方法來增大橡皮與紙之間的 6、（山東?。﹫D7中的兩位同學(xué)正在做拋球游戲，請在圖中畫出球被拋出后所受重力的示意圖。7、(遼寧省十一市) 下列幾個實例中屬于減小摩擦的是_(填序號)。用力捏自行車的車閘；汽車輪胎上的花紋；汽墊船向下噴出強氣流，在船底和水之間形成一層空氣墊。請發(fā)揮你的想象，寫出一個自然界中如果不存在摩擦的情景：_。五、教學(xué)反思第二課時一、基礎(chǔ)練習(xí)1，能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒是杠桿。從支點到動力作用線的距離叫動力臂；支點到阻力作用線的距離叫阻力臂；2，杠桿的平衡條件是F1L1=F2L2。動力臂>阻力臂的杠桿是省力杠桿，動力臂< 阻力臂的杠桿是費力的杠桿。二、復(fù)習(xí)引入為了撬起很大的石頭，小明通常會像如圖1241所示那樣：把長棒的一端插在大石頭的底下，再在長棒的下面墊一個小石頭，然后用力壓長棒的另一端，使長棒繞著小石頭轉(zhuǎn)動，將大石頭撬起這個長棒就是我們本節(jié)要研究的杠桿小孩玩的蹺蹺板、各類剪刀、起瓶蓋起子等都是杠桿根據(jù)經(jīng)驗小明知道：越在直棒的后端用力，用的力越小要巧妙的使用杠桿，就要知道杠桿遵循什么樣的規(guī)律，所以我們要深入理解杠桿的平衡條件F1LlF2L2。三、復(fù)習(xí)內(nèi)容1、杠桿：（1）定義：在力的作用下繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿。說明：杠桿可直可曲，形狀任意。有些情況下，可將杠桿實際轉(zhuǎn)一下，來幫助確定支點。如：魚桿、鐵鍬。（2）五要素組成杠桿示意圖。OF1l1l2F2支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點。用字母O 表示。動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力。用字母 F1 表示。阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。用字母 F2 表示。說明 動力、阻力都是杠桿的受力，所以作用點在杠桿上。 動力、阻力的方向不一定相反，但它們使杠桿的轉(zhuǎn)動的方向相反動力臂：從支點到動力作用線的距離。用字母l1表示。阻力臂：從支點到阻力作用線的距離。用字母l2表示。畫力臂方法： 找支點O； 畫力的作用線（虛線）； 畫力臂（實線，過支點垂直力的作用線作垂線）； 標力臂。2、研究杠桿的平衡條件：杠桿平衡是指：杠桿靜止或勻速轉(zhuǎn)動。實驗前：應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是：可以方便的從杠桿上量出力臂。結(jié)論：杠桿的平衡條件（或杠桿原理）是：動力動力臂阻力阻力臂。寫成公式F1l1=F2l2 也可寫成：F1 / F2=l2 / l1解題指導(dǎo)：分析解決有關(guān)杠桿平衡條件問題，必須要畫出杠桿示意圖；弄清受力與方向和力臂大??；然后根據(jù)具體的情況具體分析，確定如何使用平衡條件解決有關(guān)問題。（如：杠桿轉(zhuǎn)動時施加的動力如何變化，沿什么方向施力最小等。）解決杠桿平衡時動力最小問題：此類問題中阻力阻力臂為一定值，要使動力最小，必須使動力臂最大，要使動力臂最大需要做到在杠桿上找一點，使這點到支點的距離最遠；動力方向應(yīng)該是過該點且和該連線垂直的方向。4、應(yīng)用：名稱結(jié) 構(gòu)特 征特 點應(yīng)用舉例省力杠桿動力臂大于阻力臂省力、費距離撬棒、鍘刀、動滑輪、輪軸、羊角錘、鋼絲鉗、手推車、花枝剪刀費力杠桿動力臂小于阻力臂費力、省距離縫紉機踏板、起重臂人的前臂、理發(fā)剪刀、釣魚桿等臂杠桿動力臂等于阻力臂不省力不費力天平，定滑輪說明：應(yīng)根據(jù)實際來選擇杠桿，當需要較大的力才能解決問題時，應(yīng)選擇省力杠桿，當為了使用方便，省距離時，應(yīng)選費力杠桿。四、復(fù)習(xí)過程例1：(北京)如圖2所示的四種用具中，屬于費力杠桿的是 例2：（南充）不等臂直杠桿在動力和阻力作用下，已處于平衡狀態(tài)，采用下列辦法不能使杠桿平衡的是( ) A、在杠桿上再施加一個力，使這個力的作用線通過杠桿的中點，但不通過支點。 B、在杠桿上再施加一個力，使這個力的作用線通過支點 C、使動力和阻力同時減小到原來的1/2 D、使動力臂和阻力臂同時變?yōu)樵瓉淼?倍例3：(廣州) 用桿秤（如圖8）測量魚的質(zhì)量，當秤鉤掛在A點，繩紐掛在O點（支點），秤錘掛在B點時桿秤處于平衡狀態(tài)AO是10cm，BO是30cm，秤錘的質(zhì)量是0.5kg，魚的質(zhì)量是kgF1例4：（錦州）請在圖5中畫出用瓶起子啟瓶蓋的動力F1的力臂L1和阻力F2。例5 （無錫）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中，應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在 位置平衡，這樣做是為了便于測量 ；如發(fā)現(xiàn)杠桿左端偏高，則可將右端的平衡螺母向 調(diào)節(jié)，或?qū)⒆蠖说钠胶饴菽赶?調(diào)節(jié)。上圖是小明同學(xué)三次實驗的情景，實驗時所用的每個鉤碼重05N，杠桿上每一格長5cm，部分實驗數(shù)據(jù)已記錄在下表中。實驗次數(shù)動力F1/N動力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11.510121201031201.510(1)請將表格中的實驗數(shù)據(jù)補充完整。(2)小明的第3次實驗存在錯誤，其錯誤是 。五、堂上練習(xí)1、（海珠）如圖所示，下列器件中屬于省力杠桿的是（ ）圖A坩堝鉗剪刀筷子鑷子2、（海淀）如圖15所示，某人用一根輕質(zhì)木棒挑著為120N的物體站在水平 地面上，木棒保持水平，棒AB長為1.2m，重物懸掛處離肩膀距離BO為0.8m，則手在A端對木棒豎直向下的作用力大小為_N。 3、（江西）生活和生產(chǎn)中有許多不同類型的杠桿，如圖7所示的托盤天平屬于 杠桿，縫紉機踏腳板屬于 杠桿，鍘刀屬于 杠桿4、（北京）如圖13所示，O點為杠桿的支點，請畫出力F的力臂，并用字母L表示。5（大連）圖5是用杠桿提起重物的示意圖。請畫出拉力F1（方向豎直向上）的力臂，并畫出掛重物的繩對杠桿的拉力F2的示意圖。6、（泉州）在“探究杠桿平衡條件”實驗中：（1）實驗前，先把杠桿的中點支在支架上，調(diào)節(jié)兩端的平衡螺母，使杠桿在_位置平衡。（圖中杠桿上每格距離相等）（2）實驗中，改變支點兩側(cè)的鉤碼位置和個數(shù)，一般要做三次實驗，得到三組數(shù)據(jù)并進行分析，這樣做的目的是：_。（3）如圖17所示，杠桿處于平衡狀態(tài)。如果在支點兩側(cè)的鉤碼下方分別再掛一個等重的鉤碼后，杠桿_保持平衡（選填“能”或“不能”）六、教學(xué)反思第三課時一、基礎(chǔ)練習(xí)1、定滑輪實質(zhì)是個等臂杠桿。使用定滑輪不省力，但是能改變力的的方向 。動滑輪實質(zhì)是個動力臂為阻力臂2倍的杠桿，根據(jù)杠桿的平衡條件，動滑輪能省一半力。2、使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提重物所用的力就是物重的幾分之一 。若一動滑輪和所掛的重物的總重是500牛，則所用的拉力F大小是250牛。l1l2F2F1二、復(fù)習(xí)內(nèi)容1、滑輪：（1）定滑輪：定義：中間的軸固定不動的滑輪。實質(zhì)：定滑輪的實質(zhì)是：等臂杠桿特點：使用定滑輪不能省力但是能改變動力的方向。對理想的定滑輪（不計輪軸間摩擦）F=GF1l1F2l2繩子自由端移動距離SF(或速度vF) = 重物移動的距離SG(或速度vG)（2）動滑輪：定義：和重物一起移動的滑輪。（可上下移動，也可左右移動）實質(zhì)：動滑輪的實質(zhì)是：動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。特點：使用動滑輪能省一半的力，但不能改變動力的方向。理想的動滑輪（不計軸間摩擦和動滑輪重力）則：F=1/2G只忽略輪軸間的摩擦則拉力F=1/2(G物+G動)繩子自由端移動距離SF(或vF)=2倍的重物移動的距離SG(或vG)滑輪組定義：定滑輪、動滑輪組合成滑輪組。特點：使用滑輪組既能省力又能改變動力的方向理想的滑輪組（不計輪軸間的摩擦和動滑輪的重力）拉力F= 1/nG 。只忽略輪軸間的摩擦，則拉力F=1/n(G物+G動) 繩子自由端移動距離SF(或vF)=n倍的重物移動的距離SG(或vG)組裝滑輪組方法：首先根據(jù)公式n=(G物+G動) / F求出繩子的股數(shù)。然后根據(jù)“奇動偶定”的原則。結(jié)合題目的具體要求組裝滑輪?；喗M省力情況：幾段繩子承擔(dān)重物和動滑輪的總重，提起重物所用力就是物重的幾分之一。注：一般說繩子自由端如果向上拉動，數(shù)繩子股數(shù)時算上此繩數(shù)，如果自由端向下拉動，數(shù)繩子股數(shù)時，不算此繩數(shù)。設(shè)計滑輪組一般先依拉力，阻力關(guān)系或依拉力移動距離與重物移動距離確定繞滑輪組的繩子股數(shù)再按繩子股數(shù)，拉力方向推出動滑輪和定滑輪的個數(shù)。動滑輪個數(shù)：（n為偶數(shù)時） （n為奇數(shù)時）甲乙圖3三、復(fù)習(xí)過程例1： （北京）請在圖14中畫出用滑輪組提升水桶最省力的繞繩方法。例2 （桂林）一輛汽車不小心陷進了泥潭中，按如圖3所示的甲、乙兩種方法安裝滑輪，均可將汽車從泥潭中拉出。如果汽車的動 力比阻力小800N，則甲圖中人拉動汽車的拉力至少為 ，乙圖中人拉動汽車的拉力至少為 ，其中比較省力的是 圖。（繩與滑輪間的摩擦不計）例3 （玉林）如圖1所示，表示用滑輪或滑輪組提起同一重物的幾種方法其中最省力的是 (動滑輪重和摩擦忽略不計)：四、堂上練習(xí)1、（鹽城）在如圖所示的滑輪組上繞線，使勻速提升重物G時最省力.2、(茂名)如圖8所示的三種工具有相同的特點，從物理的角度來說，它們都是 在圖甲和圖乙中，若兩滑輪質(zhì)量相同，不計繩重和摩擦，用它們分別將兩個重力相同的物體勻速提升相同高度，則所用的拉力F甲 F乙3、（攀枝花）工廠為了搬運一個笨重的機器進人車間，某工人設(shè)計了下圖所示的四種方案（機器下方的小圓表示并排放置的圓型鋼管的根截面），其中最省力的方案是( C ) 4、(海南)我省中部山區(qū)的公路環(huán)繞山坡盤山而上，車輛沿著盤山公路向上行駛時可以A省力 B省功 C省時間 D省距離五、教學(xué)反思