简单机械 教学设计-

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第九章 简单机械 第一节 杠杆

一、教案背景:
活动准备首先由父子俩玩跷跷板的情境图引入,然后提示了课堂探究所必备的典型的实验材料。本课的探究活动,分两个环节进行。第一个环节,初步认识杠杆的作用,展示杠杆的三点示意图。第二个环节是设计实验,研究杠杆的作用。

自由活动中给出了杠杆在生活中应用的多幅图片,让学生关注科学技术与生活的密切联系。拓展活动中展示图片,激励学生将杠杆与艺术设计有机结合;着让学生找一找人体中的杠杆,侧重科技与人文。实际上课过程中,为了引发学生继续探究的欲望。

二、教材分析:
本节的引入面向学生的生活,学生在生活中使用过或看到过很多机械,由此引入对简单机械的研究,体现了从生活走向物理的课程理念。接着让学生亲自体验使用钳子、锤子、起子能省力,从而提出为什么能省力。为学生创设了一个问题情境,激发了学生强烈的求知欲望。

三、教学目标
1、知识与技能

1)学生通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆,提取其共同特征。 2)学生能在杠杆上确认支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。 3)学生学会画力臂
4)让学生能理解杠杆的平衡条件 2、过程与方法

1)学生通过观察和实验,了解杠杆的结构。 2)学生通过参与科学探究活动,能对杠杆的平衡进行猜想与假设,并设计出实验方案,对获得的信息进行处理,得出杠杆平衡的条件。 3、情感、态度与价值观

培养学生探索杠杆在日常生活中应用的兴趣以及关注历史、关注科学的意识。

四、教学重难点 重点:1、杠杆的五要素 2 杠杆的平衡条件 难点:力臂的画法
五、教学方法

自主学习 合作学习 实验探究 讨论质疑 精讲点拨
六、教学过程
学生自主进行活动(一):让学生在小组内展示预习结果

教师引导学生进行活动(二)认识杠杆,了解杠杆的概念 1、教师用多媒体展示图片,引入新课


2、教师参与小组讨论:
在小组内展示或描绘杠杆的使用过程,总结其共同的特点
3、教师提问:在现实生活中,你还能举出哪些杠杆的实例呢?

教师引导学生阅读课本图13.4-3,学生思考:人类利用杠杆的目的是什么? 教师引导学生进行小组活动(三):了解杠杆的五要素 为了进一步掌握杠杆的五要素,教师让学生进行一下跟踪练习 1)画出下列各力的力臂。


(3 2)通过画力臂,教师启发学生思考: 力臂是一定在杠杆上吗?
若一力作用在杠杆上,作用点不变,但作用方向改变,力臂是否改变? 3)让学生对力臂的画法进行总结。教师对学生的总结进行展示。

教师让学生利用课桌上的器材进行小组实验 活动(四):实验探究:杠杆的平衡条件 教师提问,学生思考:
我们在使用杆秤的时候,什么时候读数?那么杠杆平衡具备什么样的条件呢? 让学生进行猜想,教师板书学生的猜想。 教师让学生在小组讨论一下问题:

11)杠杆的平衡状态,我们选择哪一种?如果静止,那么让杠杆在哪一位置静止?为什么?
2)如何让杠杆在水平位置静止? 2、实验步骤
实验步骤参考链接地址:http://www.56.com/u35/v_NjE4OTc0NjQ.html 3、学生进行实验探究,教师巡回参与指导,点拨。
F1×L1 阻力臂F2×L2 次数 F1(N L1(cm (Ncm F2( L2(cm (Ncm 1 2 3 4、师生共同总结实验结论,教师用多媒体展示结论。

教师引导学生进行课堂小结:本节课你有哪些收获?
教师对学生本节课的学习进行达标检测:
1.两个小孩坐在跷跷板上,恰好处于平衡,此时[
] A.两个小孩重力一定相等 B.两个小孩到支点的距离一定相等 C.两个小孩质量一定相等
D.两边的力臂与小孩重力的乘积相等 2、画出下列两力的力臂

3.如果作用在杠杆上的动力是80 N,动力臂是40 cm,阻力臂是10 cm,杠杆平衡时,阻力是______
教师精心设计练习题,让学生巩固提高训练
1.如图1所示要使杠杆平衡,作用在A点上的力分别为F1 F2 F3 ,其中最小的力是[
] A.沿竖直方向的力F1最小 B.沿垂直杠杆方向的力F2最小 C.沿水平方向的力F3最小
1
D.无论什么方向用力一样大
3.有一根1.5 m长的杠杆,左端挂300 N的物体,右端挂500 N的物体,若不计杠杆重力,要使杠杆平衡,支点应在什么位置?如果两端各加100 N的重物,支点应向哪端移动?移动多少?
4、取一根粗细均匀的铁丝,在中点用细线悬挂起来,铁丝刚好平衡;若把它右
半段对折起来,那么它是否还能保持原来的平衡状态?

2.如图2所示,用一个小小的弹簧秤,竟然称出了大象的重,他用了一根10 m长的槽钢,当槽钢呈水平平衡时,弹簧秤和大象到悬挂点的距离分别是9.54 m0.06 m,若弹簧秤指示着20 kg的重量,则大象和铁笼共重约_____t


七、教学反思:
上完这节课,我有一个深刻的体悟:教学的过程是教与学的交往、互动的过程,是师生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互促进的过程。在这个过程中,教师既要放手让学生自主探究,又要适时点拨、引导、讲授,为学生顺利自主探究提供有力的帮助。
我在对于杠杆五要素的教学过程中,改变了过去直接讲授的方式,而是让学生在主动学习的过程中和对影响杠杆平衡因素的认识中,通过师生交流合作,出杠杆的五要素。特别是力臂概念的引出,我考虑了很长时间,如果直接引出,可以节省时间,但不利于学生对力臂的理解和记忆,最后我通过在对影响杠杆平衡因素的简化合并的方法研究中,引出力臂的概念,这样符合了学生的认知规律。
杠杆平衡条件采用探究式教学。通过漫画情景的创设,让学生在愉快的氛围中产生疑问,提出了要探究的问题,然后,通过等式观念的讲解,使学生在明白如何处理几个量之间的关系的方法中,对杠杆平衡条件进行了猜想,既提高了学生学习的积极性,又使学生学会了处理问题的方法。
关于杠杆应用的教学,采用了学生自主获取知识的方法,既培养了学生自学的能力,又加深了学生对学习物理的最终目的就是应用物理知识解决生活中的实际问题的认识。这一环节既充分体现了物理来源于生活,又走向生活新课程理念,又让学生在交流中分享了彼此间的思考、经验和知识,从而达到了
共同发展和提高的目的。
9.2 滑轮
1、教学目标
1、知识与技能

1)初步认识定滑轮和动滑轮,了解这两种滑轮在生活和实际中的应用。 2)明确定滑轮和动滑轮的实质是变形杠杆。
3)知道定滑轮和动滑轮组合在一起使用可以组成滑轮组,达到既省力又能改变力的方向的目的。 2、过程与方法

1)学生通过观察和实验,了解滑轮的结构。 2)学生通过参与科学探究活动,能设计出实验方案,对获得的信息进行处理。 3、情感、态度与价值观

通过本节的学习,初步了解透过现象看本质的思想方法。

2、教学重难点
重点:定滑轮和动滑轮的特点及它们的实质 难点:动滑轮的瞬时支点的确定方法
根据设计要求,连接滑轮组的绕绳方法

3、教具:铁架台、滑轮两个、长细绳、钩码四个、
滑轮组(由两个滑轮组成的)两个
4、教学过程:

一、初步认识滑轮
1.提出问题:如何把木料运到楼上?
做一做:选择合适的器材做一个模型,试一试能否实现自己的设想。
2.介绍滑轮的结构:主要部分是能绕轴转动的轮子。
观察使用时的情景:a.使用时滑轮轴的位置固定不动;这种滑轮称为定滑轮;
b.使用时轴的位置随被拉物体一起运动,这种滑轮称为动滑轮。




3.请学生举出生活和生产中应用滑轮的实例,并指出分别是哪一种滑轮。
4.说明滑轮是一种简单机械。

二、探究使用定滑轮的特点
1.按右图所示方式组装定滑轮。
2.在它的左侧挂钩码,右侧竖直向下拉弹簧测力计,观察比较弹簧测力计示数与钩码所受重力的关系。(将实验数据记录在表中)
3.改变弹簧测力计拉力的方向,再进行观察和比较。 4.改变钩码的个数,重做上述实验。
实验次数 钩码所受的重力F2/N 弹簧测力计的示数F1/N 1 2 3



旗杆顶端的滑轮、塔吊提起重物时下端的动滑轮、电梯上的滑轮等。




5.分析表中的数据,得出的结论是:
使用定滑轮不能省力,但可以改变动力的方向。

三、探究使用定滑轮的特点
1.按右图所示方式组装动滑轮。
2.竖直向上拉弹簧测力计,使钩码保持平衡态,读出弹簧测力计示数,并思考这个示数与钩码所受重力的关系。(将实验数据记录在表中)
3.改变钩码的个数,重做上述实验,进行观察和比较。 实验次数 钩码所受的重力F2/N 弹簧测力计的示数F1/N 1 2 3



4.分析表中的数据,得出的结论是:
使用动滑轮能省一半力,但不能改变动力的方向。

补充实验:改变弹簧测力计拉力的方向,再进行观察和比较。

四、课堂练习和作业:
1.工厂为了搬运一个笨重的机器进车间,某工人设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆型钢管的截面,其中最省力的方案是 (



可以发现,当弹簧测力计斜向上拉时,拉力的示数会变大。




2. 如图所示,用滑轮按甲、乙、丙三种方式拉同一重物在相同的水平面上做匀速直线运动,拉力分别为F1F2F3比较它们的大小,其中正确的是
AF1=F2=F3 BF1F2F3 CF1F3F2 DF3F1F2
3.课本P31 课课练第二节

第二课时:定、动滑轮的实质及滑轮组的组装与特点 一、纠正作业中的错误:
1.滑轮的识别,尤其是乙图中的滑轮,它是动滑轮,作用力作用在中心的轴上,虽然费力但是省距离。
2.讲清动滑轮重力不能忽略的情况下,如何判断绳子自由端的拉力。

二、讨论定滑轮和动滑轮的实质
1.回忆杠杆的五个要素,找出定滑轮支点,确定其动力臂和阻力臂的大小关系。
2.请学生根据以上分析,解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小不变。
3.得出结论:定滑轮实质是一个等臂的杠杆



【答】C

【答】B




4找出动滑轮的支点,强调这是一个瞬时支点,拉力的方向一定要竖直向上,确定其动力臂和阻力臂,并比较其的大小关系。
(动力臂是阻力臂的2倍)
5.请学生进一步分析,解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小会变大(动力臂变小)
6.得出结论:动滑轮实质是一种能省力的杠杆

三、滑轮组
1.定义:将定滑轮和动滑轮组合在一起的组合装置称为滑轮组。

2.特点:既能省力又能改变力的方向
重物和动滑轮的重力由几段绳子承担,提起重物所用的力就是物重的几分之一。

四、简单滑轮组的设计与组装
组装口诀:单从动,双从定,从里向外绕。 例:按照要求组装下列滑轮组。(动滑轮自重不计) ⑴用G/2的力提起重物; ⑵用G/3的力提起重物。


五、课堂练习:

如图所示,每个钩码的质量是50g滑块A在钩码的作用下恰沿A (

A294 N B196 N C098 N D049 N
六、作业:
1.标出甲、乙滑轮的支点O,并画出动力臂和阻力臂。

21.人站在二楼阳台上,要将楼下700N的重物拉上来,绳子的最大承重是300N,应怎样设计滑轮组,能将重物提起且使用滑轮的个数最少(滑轮重及摩擦不计?
3.课课练







9.3 功的原理
一、教学目标
1.知识与技能:
1)了解功的原理,知道使用任何机械都不省功。 2)会应用功的原理进行简单的计算。 2.过程与方法:
动手实验,通过对数据的分析发现规律。 3.情感态度与价值观:
体验实验成功的快乐,增加对物理课的兴趣。
二、重点和难点
重点:使用任何机械都不省功。 难点:实验数据的获得。
三、教学过程
(一)导入:

(二)复习提问:
1、做功的两个必要因素是什么?

2、计算功的公式和单位是什么?

提问:使用杠杆、滑轮这些简单机械有的能够省力,有的能够省距离。是不是也能省功呢?今天我们就来探究这个问题。

(三)自主学习:
1.组织学生完成课本本节实验l2 学生自己实验。教师巡回指导。
1)明确实验目的是研究使用杠杆(或滑轮)提升重物时能不能省功?即手对杠杆(或滑轮)做的功与杠杆(或滑轮)对重物做的功是否相等。
2)明确实验中动力就是手的拉力,阻力的大小等于钩码重。
9.31,实验是利用杠杆的平衡条件算出手对杠杆的拉力。图9.32,验中手对动滑轮的拉力由动滑轮的特点得出。
钩码重Gmg

3)测量砝码提升的高度和手移动的距离时,把两个刻度尺分别竖直放在砝码及手旁,记下砝码和手的起始位置。当用杠杆(或动滑轮)提升砝码到一定高度时,再记下砝码和手的终了位置,求出砝码升高的高度h(米)和手移动的距离s(米)
4实验中,杠杆和动滑轮的重及杠杆和滑轮在运动中的摩擦力忽略不计,因为实验研究的是理想机械。
5)按课文实验12,并参照图9.31、图9.32组装实验器材,将实验结果填入课文表格中,写出实验结论。
2.总结实验结论
1)学生报告实验记录数值和实验结论。教师将几组数值记于黑板一或事先画好表格的小黑板)上。
2)实验表明:
利用杠杆提升砝码,使用杠杆所做的功s(焦)和直接用手所做的功h(焦)相等,即使用杠杆不能省功。
利用动滑轮提起砝码,使用滑轮做的功s和直接用手所做的功h相等, 即使用动滑轮也不能省功。 总结出功的原理并板书:

功的原理
①使用机械不能省功。这个结论叫做功的原理。 ②功的原理对任何机械都适用。 3提问:使用任何机械都不省功,为什么人们还要使用机械呢?(课文后想议议
要求答出:可以省力,或省距离,或改变动力的方向,使用方便等好处。

4.例题:课本章后习题34
教师板演讲解。首先弄清已知条件、物理过程。

(四)合作学习:
由学生自由发言,主要谈在本次实验中的操作上的失误,设计上的失误,进和完善的方法,得到的启示等。 学生实验成功了固然可喜,但失败了也并不可怕,失败了只要找出了失败的原因也是一种成功,所以评估交流是在探究活动结束后必不可少的一个过程。把别人的成功作为一种收获,把别人的失败作为一种教训,为在以后的实验探究中少出现或不出现类似的失误打下基础。

(五)练习反馈:
1.机械师设计制造的任何机械都遵循____原理,使用机械的目的是省____或者省____,但不能省____
2.斜面长是斜面高的几倍,所用的推力就是物体重的____。可见,当物体升高相同的高度,斜面越长推力越____,即越省____
3.有一斜面高h=1米,长L=4米,重200牛的重物在沿光沿斜面向上的拉F的作用下,匀速到达斜面顶端,根据功的原理。F=____牛,斜面对重物的摩擦力为____牛,如果斜面高度不变,要使拉长更小些,则必须使斜面的长度____
(选填“变大”“变小”或“保持不变”
4.用一根杠杆把一个重120牛的物体匀速举高0.3米,而杠杆的动力作用点下降0.9米,则动力做的功是____焦,动力是____牛,动力臂与阻力臂之比是 ____(不计杠杆的重力和摩擦阻力)
5.山区里常常可看见挑夫挑着重物上山,在斜坡上走S形路线,他们这是为了

A.使人做的功少一点 B.使人省力一些 C.不为什么,这是他们的习惯 D.以上说法都不对 6.用图所示的甲、乙两种装置将同一物体升高1米,如果不计摩擦和滑轮重,那么拉力F所做的功是(




A.甲多 B.乙多 C.一样多 D.不能比较
7.如图所示,利用滑轮组用拉力F=15牛将重物匀速提升2米,若滑轮的重力及摩擦不计,则拉力做的功为


A15 B30 C60 D90
8.如图所示。将绳子的一端拴在光滑斜面的顶端,使绳绕过圆木,用手拉住绳子的另一端,将圆木拉上斜面。已知圆木的质量为20千克,斜面长4米,高1米,不计摩擦,求手的拉力和拉力所做的功。


四、检测总结:
1.“功的原理”的内容是________________________________,它的别一种表述是________________
2.两个斜面,它们的高相等,斜面的长度___________的更省力。(填“大”或“小”
3.将重G牛顿的物体沿长l米,h米的斜面推到它的顶端,所用推力为F克服重力做的功是______焦耳,利用斜面推力做的功是___________焦耳,如果斜面是光滑的,根 据功的原理,则有__________________
4.用手直接把重为G牛顿的钩码提高h米,需要做的功W1=______,用动力臂是阻力臂n倍的杠杆,将此钩码提高h米,需动力=______G,手移动的距h2=__h,动力所做的功W2=______,可见W1______W2,由此验证了______
的正确性。
5.光滑斜面长4米,高1.5.将重200牛顿的物体沿斜面推上去,推力至少________牛顿。
6.某同学骑自行车上坡时走的是S形路线,他这样是为了______________ 7.使用下列简单机械,在不考虑各种损失的情况下,总是能够省力的有:__________
(A 杠杆; (B 定滑轮; (C 动滑轮; (D 轮轴; (E 斜面。 8“功的原理”就是:_____________________
(A 物体做功决定于力的大小和物体受力方向移动距离的乘积; (B 利用任何机械所做的功,都等于不用机械而直接手所做的功; (C 外力对物体做功等于物体克服阻力做功; (D 使用任何机械都不省功。
9.关于功的原理,下面说法中正确的是 ( (A如果考虑到摩擦和机械自重,功的原理就不适用了
(B如果一个机械省力,另一个机械省距离,把这两个机械组合起来的装置可以既省力、又省距离
(C利用机械所做的功,一定小于不用机械直接用手做的功 (D任何机械都不能既省力,同时又省距离
10.使用简单机械,下面目的达不到的是 ( (A省力 (B省功 (C改变力的方向 (D少移动距离
11.某斜面的高是斜面长的13,若不计摩擦,600牛顿的重物沿斜面匀速上推时,推力的大小是: ( (A200牛顿 (B1800牛顿 (C300牛顿 (D720牛顿
12.沿光滑斜面向上拉同一个物体,下列说法正确的是 (A斜面长的用力一定小 (B斜面高度小的用力一定小
(C斜面高跟长的比值大的用力小 (D斜面高一定,斜面长的用力小 13.已知光滑斜面的高为h,长为l。利用功的原理推导:将重G的物体匀速推上去,所用的推力F是多大?


14.功的原理告诉我们,使用任何机械都不能省功,那么,我们为什么还要使用机械?







9.4机械效率

1、学习目标

1. 理解什么是有用功、额外功和总功. 2.理解什么是机械效率. 3.会计算简单机械的机械效率. 2、重难点 学习重点:理解什么是有用功、额外功和总功. 机械效率 学习难点:会计算简单机械的机械效率.
3、学 一.走进课本 (一).课前复习及预习:
利用如图所示滑轮组将重100N的物体匀速提起,若动滑轮自重20N,不计绳重和摩擦,请仔细观察和思考:
几段绳子承担物体和滑轮的总重?拉力F是多少?
若物体被提升了6m,绳子被拉下来几米?这个人做了多少功?

若不用滑轮组直接把物体提高6m,需对物体做多少功?

想一想,为什么用滑轮组需要做更多的功?
练习1:用桶从井中提水的时候,对 做的功是有用功,对 做的功是额外功。
如果桶掉进井里,从井里捞桶时,捞上来的桶带有一些水,这时对桶做的功 功,对水做的功是 功。
二.感悟课本
活动一:机械效率
用三种方法把沙子运上三楼,如图所示,根据图中数据算出三种方法所做有用功的大小均为_______其中哪一种方法做的总功最多? 哪一种方法做的总功最少?


机械效率的定义:



机械效率的公式:

练习2:计算“准备活动”的机械效率:
机械工作时因为额外功是不可避免的,_______功总大于_______功,所以机械效率总是_______1. 活动三:提高机械效率

比较各小组所测滑轮组的机械效率,你觉得其他组的机械效率比你们高(低)的原因是什么?你认为采取哪些措施可以提高滑轮组的机械效率?


练习3某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如下图:


物理量 1 2 3 钩码重GN 4 4 6 钩码上升高度hm 0.1 0.1 0.1 绳端拉力FN 1.8 1.4 2.4 绳端移动距离Sm 0.3 0.5 0.3 机械效率η 74%



1)通过表中数据可分析出实验1是用 (填“甲”或“乙”)图做的实验,实验2是用 (填“甲”或“乙”)图做的实验。
2)请将表中空白处填上恰当的数据。(百分号前保留整数)
3)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,滑轮的数越多动滑轮越重,滑轮组的机械效率___________
413使________________________,可以提高滑轮组的机械效率。

三.拓展运用:
1.两台机械,甲机械效率为80%,乙机械效率为60%,下列说法正确的是(


A.甲机械一定比乙机械省力

B.乙机械一定比甲机械省力
C.甲机械做的有用功一定比乙机械的多

D.有用功相同时,乙机械所做的总功多
2.采取下述哪种措施可以提高机械效率 (

A.有用功一定,增大总功 B.总功一定,增大额外功 C.有用功一定,减小总功 D.额外功一定,减小有用功 3.下列说法中正确的是 (

A.机械的功率越大,做功一定越多 B.使用任何简单机械都不能省功 C.效率低的机械做功少
D.提高滑轮组的机械效率的办法是增加滑轮的个数 4.关于机械效率的说法中正确的是 A.越省力的机械,效率越高
B.做有用功越多的机械,效率越高
C.做相同的功,额外功的值越小,效率越高
放大
D.做功越快的机械,效率越高
5.测滑轮组机械效率的实验中,小强按正确方法操作,图是他实验中的情景,下表是他记录的一组数据。

0 1 2 3 4 5 N
钩码总重GN 2 钩码上升高度hm 0.05 测力计拉力FN 0.4 测力计移动距sm
0.15

1)由表中数据可计算出,滑轮组对钩码做的有用功为 J,人做的总功为 J

2对以上两个计算结果进行比较,其不合理之处是 结合测力计放大图,可知小强的错误是

3)在该次实验中,所测滑轮组的机械效率应该为


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