第九章机械与人

第一节 从生活中的杠杆说起教学重、难点:通过探索性实验总结出杠杆平衡条件；对力臂的引入和理解．教具：研究杠杆平衡条件的实验的配套器材、剪刀、钳子、指甲刀、瓶盖起子、镊子、钉有钉子的木板、多媒体课件或录像 教学过程设计： （一）引入新课展示各种工具：剪刀、钳子、指甲刀、瓶盖起子、食品夹等 指出这些简单的工具都称为简单机械． 投影或录像：机床、缝纫机、起重机等．指出这些也是机械，不过比较复杂，称为复杂机械（或机器）．但无论多复杂机械都是由简单机械组合而成的．学习简单机械的知识是理解复杂机械的基础．本节课研究最简单的机械——杠杆．（板书课题） （二）新课教学 一、杠杆的概念投影：汲水的桔槔、埃及人建金字塔的图片．引导提出问题：人类很早就使用杠杆了，在三千多年前，古人用来在井上汲水的桔槔，它就是一个杠杆．古埃及人建造金字塔时就是靠杠杆这种简单机械搬动巨大石块，从而创造了世界奇迹．什么是杠杆呢？它在使用中有什么特点呢？ 学生探究活动：认识杠杆．请同学们观察（动画或录像）：用撬棒撬石头的两种方式、小孩在玩跷跷板、压活塞式抽水机的手柄取水．思考问题：撬棒、跷跷板、手柄都是杠杆，它们有什么共同点？学生分组探究讨论．（提供器材：镊子、钉有钉子的木板、铅笔模拟撬棒）尽可能由学生总结结论．若得不出结论可提示：1）每种工具的工作任务是什么？（确定阻力）2）人们是怎样利用这种工具完成任务的？（是否有转动的现象？是否都有绕着固定点转动？是否给杠杆施加力了？）（确定支点、动力） 3）这些工具的共同点有哪些？①都是硬棒．（软的不行，直的弯的都可以）②工作过程中都在转动，转动过程中有一点是不动的．③除固定不动的点外，还要受到两个力的作用，一个能使它转动，另一个阻碍它转动． 请总结出：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫杠杆；得出：支点、动力、阻力的概念（板书出具体内容）．练习：观察图13-1-1，思考下列工具在工作过程中，是否是杠杆？若为杠杆，确定支点的位置、动力、阻力作用点和方向．二、影响杠杆转动的因素提出问题：杠杆能在力的作用下转动，哪些因素影响杠杆的转动呢？ 学生探究活动：探究影响杠杆转动的因素有力和力臂．简介实验装置，由学生判定此装置是否可看为杠杆？若为杠杆，确定支点，动力、阻力（任意设定哪个力是动力，哪个力是阻力，本案例设左边为阻力）． 实验1：（使用前调节平衡）钩码挂在如图13-1-2位置平衡．实验2：左边钩码不变，右边加一个或减少一个钩码，杠杆是否仍平衡？现象说明了什么问题？ 实验3： 换上另一个弯曲杠杆（如图13-1-3），保持左右两边动力、阻力不变，杠杆是否仍平衡？实验4：保持左边阻力不变，仍用刚才的钩码，要保持杠杆左侧水平，右侧的钩码应该放在哪呢？仔细观察，平衡时如图13-1-4所示，支点到力的作用线的距离与实验1情况相同．改变阻力大小重复上述4个实验．分析得出结论：力的大小、支点到力的作用线的距离大小影响杠杆的转动．授课时间：2005年5月30日(第15周)给出力臂的概念：支点到力的作用线的距离称为力臂．（板书）作图说明动力臂、阻力臂（注意作图规范，如图13-1-5）．结合例题介绍画力臂的一般方法：1)辨认杠杆； 2)先找支点O ；3)过力的作用点沿力的方向画出力的作用线；4)由支点向力的作用线作垂线；则支点到垂足的线段为力臂．我们用支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂来描述杠杆，总称为杠杆的五要素． 三、杠杆的平衡条件学生探究活动：用实验1的装置和钩码研究杠杆平衡的条件，将实验数据记录在表格中．活动过程参照教材192页．分析数据得出结论：杠杆的平衡条件：动力´动力臂=阻力´阻力臂 四、板书设计授课时间：2005年5月30日(第15周)第二节 滑轮的应用一、课时安排：1课时二、教具准备： 1． 滑轮（4个如．铁架台3．绳子4．弹簧秤5．长尺6．砝码7．投影仪三、教学步骤 1．复习引入 （边说边演示）滑轮是我们生活中常用的简单机械之一，用它可以把重物提到高处（如图4）．滑轮与前面所讲的杠杆有什么联系吗？ 什么叫杠杆？一根硬棒、在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆． 杠杆一定是直的吗？不一定．杠杆也可以是弯的或其它形状的． 可以是圆的吗？ 可以．2．新课教学这个滑轮可以看作杠杆吗？ 它符合杠杆的定义，是杠杆．请你找出滑轮的五要素．（在黑板上画出定滑轮的示意图）如图1所示．这个滑轮属于哪种杠杆（省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆）？ 因为它的动力臂等于阻力臂，所以它是等臂杠杆． 第三节滑轮（板书）刚才我们提到的滑轮始终固定在支架上不动，我们把它叫做定滑轮． 一、 定滑轮：实质是个等臂杠杆．（板书）定滑轮在生产、生活中比较常见，比如每周一早上升旗时就要用到滑轮．目的就是要改变动力的方向，人站在地上就可以把国旗升到旗杆顶．（图2）使用定滑轮可以改变动力的方向．（板书） 看图3为什么会出现这个现象？因为定滑轮的实质是个等臂杠杆，动力一一阻力．胖人受到的重力大于物体受到的重力，所以胖人可以安然地站在地上．而瘦人受到的重力小于物体受到的重力，所以物体安然地在地上，瘦人却被升到空中．看图4，你觉得用哪种方法更省力？ 【实验1】装置如图5所示用哪种方法更省力？ 图乙的方法更省力．为什么呢？（师生一起分析动滑轮的五要素如图6所示）动滑轮实质上是一个什么杠杆呢？使用动滑轮为什么能省力？授课时间：2005年6月1日(第15周)动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂的二倍的杠杆．根据杠杆平衡条件，使用动滑轮能省一半力．二、动滑轮——实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆．（板书）使用动滑轮能省一半力．动滑轮由两根绳子共同承担重物，因此每根绳子各承担物重的一半．定滑轮的好处是可以改变动力的方向，动滑轮的好处是可以省一半力．如果既想省力又想改变动力的方向，怎么办呢？把定滑轮和动滑轮组合在一起．我们把定滑轮和动滑轮组合在一起，称它们为滑轮组．【实验2】实验装置如图7所示（边做边说）（刚绕完1个动滑轮时）此时绳子上的拉力与物重G什么关系？（动滑轮重忽略不计）等于（又绕完1个定滑轮后）此时拉力的大小发生变化了吗？不变，仍然可见，在使用滑轮组时，承担动滑轮的绳子有几根，绳子上的拉力就是总重的几分之一．使用滑轮组可以省力，能省距离吗？不能．拉力是物重的几分之一，拉力所通过的距离就是物体所通过的距离的几倍．【实验3】实验装置如图8所示（滑轮组旁立着一个直尺）．请学生观察钩码上升1个格时，绳子的自由端下降了几个格．以此验证学生的推论．三、滑轮组（其中—绳子的段数G—物重—物体移动的距离F—拉力—拉力移动的距离）（三）总结定滑轮动滑轮滑轮组定义实质特点四、布置作业：P161 1～2五、板书设计第二节滑轮的应用定滑轮动滑轮滑轮组定义固定不动随货物升降由定滑轮和动滑轮组成实质是个不等臂杠杆是个动力臂是阻力臂二倍的杠杆特点能改变动力的方向但不省力能省一半但不能改变力的方向用几段绳子吊着物体，所用力就是总重的几分之一二、滑轮组其中—绳子的股数G—物重授课时间：2005年6月1日(第15周)—物体移动的距离F—拉力—拉力移动的距离授课时间：2005年6月2日(第15周)第三节做功了吗课时：1课时教学目标：1、使学生通过学习和实践，理解物理学中做功的涵义；2、理解做功的两必要因素，能识别在什么情况下物体做了功，在什么情况下未做功。

3、理解功的计算公式，知道功的单位，能利用功的公式进行简单的计算。

4、培养学生初步的观察、实验能力，分析、推理能力和学生热爱科学的情感。

教学重点：理解做功的两个必要因素，能利用功的公式进行简单的计算。

教学难点：怎样才算做功教具：弹簧测力计、长木板、木块、小车、细绳教学过程：一、导入：讨论：在上课之前，我们先来谈谈，在大家的印象中“工人”的形象是什么样的呢？教师指出：特别是搬运工人，他们有强健的体魄，他们能抬起很重的东西、推动很重的货物。

因为他们很有力气，当然除了工人，我们的农民也是很有力气的，从而引入农民挑谷子。

引导学生分析1：农民伯伯对这担谷子有力而且方向竖直向上，有移动一段距离而且是沿坚直向上的方向移动的。

在我们物理学中把力和物体在力的方向上移动的距离的乘积叫做机械功，简称功。

（板书：一、做功：1、概念：作用在物体上的力，使物体在力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。

）引导学生分析2：刚才这位同学虽然有施加力的作用，但是没有移动一段距离，这些力就没有“成效”，可是“劳而无功”。

二、怎样才叫做功？功的种类有很多，我们今天要学习的是力学中的功，它属于机械功，以后到初三时我们还会学习电学中的功——电功，力学中的功有什么特点呢？引导学生观察教材插图8—22中物体做功的实例。

使学生明确，力学中所说的功包括的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过一段距离。

（板书：2、做功的两个必要因素：A、作用在物体上的力B、在力的方向上通过一段距离）教师演示1、用手指推动粉笔盒在讲台桌上运动一段距离。

演示2、将粉笔盒举起的过程。

演示3、将粉笔盒举起停在空中静止不动。

</P< p>提问：一木块在光滑的水平面上做匀速直线运动。

让学生自己观察、分析，使学生进一步认识做功的两个必要因素。

教师再举例子（一人提一桶水沿水平方向前进了一段距离），分析虽然有力和有位移，但是位移不是在力的方向上的位移，这个力也没有做功。

最后教师强调指出：“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”。

并总结出不做功的3种情况：1、S=0（劳而无功）2、F=0（不劳无功）3、F的方向和S垂直。

学生时间：让学生自己举出一些有做功和不做功的例子。

三、功的计算：物理学上规定：力对物体做的功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，这一规定不但包含了功的两个必要因素，而且告诉我们功的计算方法。

（板书：二、功的计算：1、公式：功=力×在力的方向上通过的距离W=F•S2、单位：F—N，S—m，所W—N• m焦耳—J 1J=1 N• m）用手慢慢匀速举起两个鸡蛋，升高1米时，手对鸡蛋做的功差不多就是1焦。

出示例题1：人拉着重为2000牛的车子沿水平方向前进5米，人拉车的力做的功是多大？演示：人拉车的力做的功是：W＝F•S=2000 N×5 m =10000 J＝104 J。

</P< p>分析：从上可知，不能简单地说“有了力有了距离就把它们相乘就得到功，要明确是什么力做功，力的方向上通过了多少距离。

”提问：要计算出人拉车的力所做的功还必须知道什么？（拉力的大小）若人用了400牛的拉力拉车子，拉力做的功是多大？板演过程。

出示例题2：重力为100牛的物体，受到20牛的水平拉力，在水平面上匀速前进5米，则重力做功是多少焦，拉力做功是多少焦？四、小结：1、判断一个物体是否做功，就要看它是否同时具备两个必要因素。