1、九年级自然科学第三节 认识简单机械浙江版【同步教育信息】一. 本周教学内容：第三节 认识简单机械重点、难点：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。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（F 1） （3）阻力（F 2） （4）动力臂（l 1） （5）阻力臂（l 2）：从支点到动力作用线的距离1：从支点到阻力作用线的距离2l3、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
2、杆的平衡条件动力动力臂阻力阻力臂 即：或21lF21l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） 省力杠杆 如：铡刀、铁锹212Fl、（2） 费力杠杆 如：钓鱼杆、（3） 等臂杠杆 如：天平2121l、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，
3、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 1 等于阻力 2，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
4、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是阻力的一半。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。定滑轮虽然能改变力的方向，使我们工作方便，但不能省力；而动滑轮虽然能省一半力，但不能改变力的方向，使用不方便。于是人们就把定滑轮和动滑轮组合起来使用，把它们各自的优点结合起来，这样就组成了滑轮组。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 12G 总 ，S2 h。这时只有两
5、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：F13G 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 FnG 总 ，Snh，n 为绳子的段数，省了力就要多移动距离。由上可知，要求动力的大小和移动距离的多少，关键是能根据滑轮组的挂线方法判断出绳子段数 n，而判断 n 的关键是看从滑轮中绕出来的最后这
6、一段若是从定滑轮绕出来的，则这段只改变用力方向而不承担重力，因此不计算在内；若最后这一段是从动滑轮绕出来的，则这段绳子直接承担重力，因此要计算在内。（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
7、数表示，没有单位。例：某起重机的机械效率是 70%，它表示什么意思？答：使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是 70%，也可以说有用功在总功中占有 70%，另 30做的是额外功。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、斜面一种可以省力的简单机械例：盘山公路斜面越缓越省力【典型例题】例 1：某根绳子能承受的最大拉力为 200 牛，请设计一滑轮组，用它来匀速提起重 780牛的物体，不计动滑轮的重力和摩擦力。分析：nGF 780 牛200 牛3.9，则 n 取四段。题目再延伸一下，若动滑轮重30 牛，则滑轮组又应当怎样装配？解答：nG
8、 总 F 780 牛30 牛200 牛4.05。则 n 应取五段，若要求使用也方便，改为向下使用拉力，则只要再增加一个定滑轮就行了。这里要注意 n 的取值方法，不能用常用的四舍五入法，而应采用“进一法”取整数。否则，绳子实际的拉力超过它的最大限度而无法工作。例 2：用如图所示的滑轮组提升重为 600 牛的重物，动滑轮重 20 牛，重物移动的距离为2 米，则拉力要多大？（摩擦及绳的重力不计）拉力所做的功是多少焦？分析： （牛）31026FWFs 310 牛4 米1240 焦提升重物所做的功是多少焦？WG 物 h600 牛2 米1200 焦提升动滑轮所做的功是多少焦？WG 动 h20 牛2 米40
9、 焦求：该滑轮组的机械效率 %8.96104%10焦焦总有 用【模拟试题】 （答题时间：60 分钟）1、作出各图的动力、阻力、动力臂及阻力臂2、如图所示，杠杆两边分别挂 2 个和 4 个相同的钩码，杠杆平衡，下列哪种情况还能保持平衡（ ） A. 两边钩码各向支点处移近一格 B. 两边钩码各向支点处移远一格 C. 两边钩码各减少一半 D. 两边钩码各减少一个 3、一支杠杆，动力臂与阻力臂之比为 20：1，则阻力跟动力之比为 ，用它来撬石块，石块重为 800 牛，则所需动力为 牛。4、一条扁担长 2 米，前端挑 20 牛，后端挑 80 牛，则肩膀应该离扁担前端 米处，才能使扁担平衡。若两端各增加
10、10 牛，则支点应向何方移动？移动多少？5、如图物体重为 500 牛，AO 长为 50 厘米， BO 长为 20 厘米，则 F1 牛，F2 牛。6、如下图，每个钩码质量为 50 克，则弹簧测力计示数为 牛，若测力改成倾斜方向拉，则测力计示数将 ，原因是 。7、某人要一端抬起一根重为 1000 牛的粗细均匀的木头，他至少需 牛的力。8、如下图，杠杆处于平衡状态，A 点所挂钩码均相同，若要使竖直方向上的拉力 F 减小为原来的一半，杠杆仍然平衡，则采用的方法是：一 二 。9、如图所示的简单机械中能省距离的杠杆是（ ）10、如图为脚踩式垃圾箱的示意图，下列说法正确的是（ ）A. 两杠杆均为省力杠杆 B
11、. 两杠杆均为费力杠杆C. ABC 为省力杠杆 D. ABC为省力杠杆11、如图 O 为支点，在 A 端施加一个力使杠杆在水平位置平衡，则这个杠杆 （ ）A. 一定省力 B. 一定费力C. 不省力也不费力 D. 都有可能12、某人用撬棒撬石头，则所需力最小的是（ ）A. F1 最小 B. F2 最小 C. F3 最小 D. 无法确定13、如图，用所示杠杆拉重物，拉力方向始终跟杠杆保持垂直，则从 A 位置拉到 B 位置过程中，拉力 F 的变化情况是（ ）A. 逐渐变小 B. 逐渐变大C. 始终不变 D. 先变大，后变小14、一不法商贩在秤砣上粘了一小铅片，用这样的杆秤测得物体的质量比实际质量 （
12、 ）A. 偏大 B. 偏小 C. 相同 D. 都有可能15、使用滑轮组提起 20 牛的重物，使它上升 0.4 米，作用在绳子自由端的拉力为 8 牛，拉力的作用点上升了 1.2 米，拉力对滑轮所做的功为_焦，这个功叫_功。滑轮克服物体重力所做的功为_焦，这个功叫_功。用来克服滑轮重力和摩擦力所做的功是_焦，这个功叫_功，这个滑轮组的机械效率是_。16、使用任何机械都要做额外功，额外功只能_，不能_，所以机械效率总是_。17、要提高机械效率，关键在于减小_功。我们可以用_或_减小摩擦，还可以通过简比_结构，_机械自重等方法，来提高机械效率。18、斜面长 5 米，高 1.5 米，把重为 800 牛的
13、物体匀速推向斜面顶端。若斜面是光滑的，则推力为_牛，如果斜面不光滑，所用推力为 300 牛，则斜面的机械效率为_。19、关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）A. 做功越多机械效率越高B. 实际生产中使用机械比不使用机械做功的效率高C. 使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，那么，机械的效率是百分之百D. 有用功与总功的比值越大，机械效率越小。20、某机器的机械效率的大小，正确的可能是（ ） A. 0.07% B. 82% C. 100% D. 120%21、某人用手将一物体竖直举高 3 米和用机械效率为 80的斜面将它升高 3 米，比较这两种情况下人所做的功用斜面使物体上升做的
14、功多还是用手竖直举高物体做的功多（ ）A. 用斜面使物体上升做的功多B. 用手竖直举高物体做的功多C. 两种情况做的功一样多D. 无法比较22、使用机械效率高的机械，一定（ ）A. 省距离 B. 省时间 C. 省力 D. 省功23、已知甲机器的机械效率是 65，乙机器的机械效率是 80，那么下列说法中正确的是A. 甲机器一定比乙机器省力B. 甲机器一定比乙机器省距离C. 甲机器做的有用功一定比乙机器多D. 以上说法都不对24、斜面高度为 h，长度为 L，用一个平行于斜面的力把重为 G 的物体匀速拉到斜面顶端。拉力所做的功为 W，则斜面和物体间的摩擦力为（ ）25、如图所示装置，两个连在一起的定
15、滑轮同轴转动，绳在滑轮上不滑动，设拉力为F，物体重力为 G，大定滑轮半径为 R，小定滑轮半径为 r，则机械效率为（ ）26、如图所示，某人用 F=28 牛的力提起重物，已知滑轮组的机械效率是 70，求物体的质量。27、有一斜面长 L=8 米，高 h=2 米，把质量 m=200 千克的物体沿斜面拉到顶端。若受到阻力是物重的 0.1 倍，求斜面的机械效率。试题答案1、略2、C3、20：1 404、1.6 向前端移 0.1 米5、200 12506、100 增大 动力臂减小动力增大7、500 8、一：向右移 4 格；二：向左移 12 格并使力方向向下9、C 10、C 11、D 12、B 13、B 14、B15、9.6，总，8，有用，1.6，额外，83.3% 16、减小，避免，小于 117、额外，滚动摩擦代替滑动摩擦，加注润滑剂，机械，减少 18、240，80% 19、C 20、B 21、A 22 、D 23、D 24、B 25、C 26、4 千克 27、71.4%
