《第4节 简单机械》

教学目标：

知识与技能

（1）了解什么是杠杆，能从常见的机械中识别杠杆。

（2）知道杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）。

过程与方法

（1）通过体验、演示，使学生学会比较、概括，了解杠杆的本质。

（2）通过实验探究，理解影响杠杆转动效果的因素，培养学生分析问题解决问题的能力。

情感、态度、价值观

（1）通过了解春秋时代杠杆的介绍，激发学生的民族自豪感和历史使命感。

（2）通过对力臂的探究，进一步认识事物的相对性和普遍联系的辩证观点。

（3）在实验探究中培养学生的质疑精神和实事求是的科学态度。

教学重点：

理解杠杆的平衡条件，认识定滑轮、动滑轮和滑轮组的结构及特点以及它们的应用。

教学难点：

理解机械效率并学会测量的方法。

教学过程：

一、杠杆

1、定义：一根硬棒如果在力的作用下，能够绕固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。

注意：杠杆的形状各异，可以是直的，也可以是弯的。

2、杠杆的五要素

（1）支点（O）

（2）动力（F1）

（3）阻力（F2）

（4）动力臂（l1）

（5）阻力臂（l2）

word/media/image1_1.png：从支点到动力作用线的距离

word/media/image2_1.png：从支点到阻力作用线的距离

3、杠杆的平衡条件

（1）杠杆的平衡状态

杠杆静止、杠杆匀速转动

（2）杠杆的平衡条件

动力×动力臂＝阻力×阻力臂即：

word/media/image3_1.png或word/media/image4_1.png

动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。

（3）为何要调节成水平位置平衡？

倾斜状态力臂比杠杆上的刻度小，所以为了直接根据杠杆上的刻度读出力臂，把杠杆调节成水平位置。

4、杠杆的分类

（1）word/media/image5_1.png省力杠杆如：铡刀、铁锹；

（2）word/media/image6_1.png费力杠杆如：钓鱼杆；

（3）word/media/image7_1.png等臂杠杆如：天平。

注意：在支点和动力作用点确定的情况下，沿与支点和力的作用点的连线垂直的方向用力，力臂是最长的，力是最省的。

5、人体上的杠杆

二、滑轮

滑轮是一个周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。

滑轮根据它的不同使用方法可分为三种类型。

1、定滑轮

（1）定义：在工作的时候，轴固定不动的滑轮叫定滑轮。使用时，轮子在不停地转动，但位置不变。

这种定滑轮我们日常生活经常见到如升国旗。旗杆顶上装一个定滑轮，人站在地上就能把旗子升到高处。

使用定滑轮与不使用定滑轮而直接用手去提拉，用力的大小是相等的，即使用定滑轮不省力。使用定滑轮不省力也不费距离。定滑轮实质是一个等臂杠杆，所以，根据杠杆平衡条件可知动力F1等于阻力F2，即不省力，因此不省力也不费距离。

2、动滑轮

在工作的时候，滑轮和重物一起移动的滑轮叫动滑轮。不用动滑轮而直接用手来达到同样的目的时用力的方向相同，即使用动滑轮不能改变力的方向。但使用动滑轮能省一半力。使用动滑轮时，两段绳子承担总重，每段绳子只承担总重的一半，所以使用动滑轮省一半力。使用动滑轮可以省力，但要多移动距离。

动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆。所以，根据杠杆平衡条件可知动力F是阻力F的一半。因为省一半力，所以要多移动距离，即动力移动的距离是阻力移动的距离的二倍。

3、滑轮组

（1）把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫滑轮组。它既省力，又可改变力的方向，使用方便。

由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组

A、绕成两段绳子时：F＝1／2G总，S＝2h。这时只有两段绳子总重，最后从定滑轮绕出的一段只改变力的方向，不承担重力，所以动力是总重的二分之一。

B、绕成三段绳子时：F＝1／3G总，S＝3h。最后一段从动滑轮绕出来直接承担重力，因此这时有三段绳子承担总重，所以动力是总重的三分之一。

（2）分析归纳：使用滑轮组的时候，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的动力就是总重的几分之一，动力（或绳子自由端）移动的距离S就是重物升高的距离h的几倍。即F＝1／nG总，S＝nh，n为绳子的段数，省了力就要多移动距离。

（3）绕绳子的规律：段数为偶数时，绳子固定端与定滑轮框架上的挂钩相连；为奇数时，绳子固定端与动滑轮框架上的挂钩相连。

三、机械效率

1、有用功、额外功和总功

有用功（W有用）：利用机械工作时对人们有用的功叫有用功。

额外功（W额外）：对人们没有用，但又不得不做的功叫做额外功。

总功（W总）：有用功与额外功的总和叫总功。

W额外＝W总—W有用

2、机械效率

机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率。

注：有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率用百分数表示，没有单位。

3、提高机械效率

采取减小额外功是提高机械效率的有效方法。

（1）减小摩擦（2）减小机械本身的重力

4、斜面——种可以省力的简单机械

例：盘山公路——斜面越缓越省力

[教育专用]2017年秋九年级科学上册3.4简单机械教案新版浙教版