2022年北师大版物理精品《简单机械考点点拨》教案精品(高效课堂)

简单机械考点点拨
知识点1 杠杆
例 (2021·河北)如下图的工具中属于费力杠杆的是(C )
A ．①②
B ．②③
C ．②④
D ．③④
点拨：
联系生活经验, 要判断杠杆的类型, 可依据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系：假设动力臂大于阻力臂, 那么是省力杠杆, 如刹车、撬棒、铡刀等；假设动力臂小于阻力臂, 那么是费力杠杆, 如镊子、起重机的起重臂等；假设动力臂等于阻力臂, 那么为等臂杠杆, 如天平和定滑轮等．
练习：
1．(2021·深圳)使用以下工具可以省力的是( A )
A B C D
2．(2021·威海)如图是吊车起吊货物的结构示意图, 伸缩撑杆为圆弧状, 工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直, 使吊臂绕O 点缓慢转动, 从而将货物提起．以下说法正确的选项是 ( D )
A ．吊臂是一省力杠杆, 但要费距离
B ．吊臂是一个费力杠杆, 但可以省功
C ．匀速顶起吊臂的过程中, 伸缩撑杆支持力的力臂变小
D ．匀速顶起吊臂的过程中, 伸缩撑杆支持力渐渐变小
3．(2021·莱芜)如下图, 杠杆在力F 1、F 2的作用下(F 2未画出)处于平衡状态．O 为支点, L 2是力F 2的力臂, 请在图中画出F 1的力臂L 1和力F 2的示意图．
答案：
知识点2 杠杆平衡条件的应用
例 (2021·河北)如下图, 将边长为10 cm 的正方体合金块, 用细绳挂在轻质杠杆的A
点处, 在B 点施加力F 11, 在B 点施加力F 2时, 合金块对地面的压强为1.2×103 Pa, (OB ＝
3OA, g 取10 N/kg)
(1)画出F 2的力臂．(2)求合金块的质量．(3)求F 2的大小．
答案： (1) (2)由杠杆的平衡条件：F 1L 1＝F 2L 2变形得G ＝F 1×L OB L OA ＝30 N×3L OA L OA ＝90 N ；根据重力的公式G ＝mg 变形得m ＝G g ＝90 N 10 N/kg
＝9 kg ；(3)由公式p ＝F S
变形得F 支持＝F 压＝pS ＝1.2×103 Pa×0.1 m×0.1 m＝12 N ；由于F 2与OB 的夹角为30°, 所以F 2的力臂L 2＝12L OB ＝32
L OA , (G －F 支持)×L OA ＝F 2×L 2变形得：F 2＝〔G －F 支持〕×L OA 32
L OA ＝2×〔90 N －12 N 〕3
＝52 N ． 点拨：(1)延长力F 2的作用线, 然后过支点O 向力的作用线引垂线段OC, 即为其力臂
L2；(2)根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2, 求出A点对杠杆的拉力, 即为合金块的重力, 再利用G＝mg变形求解合金块的质量；(3)根据直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半(即杠杆OA长度的一半)；分析物体合金块所受的力, 画出示意图, 合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力, 在这几个力的作用下处于静止状态；根据合金块对地面的压强, 可求出其对地面的压力, 那么等于地面对物体的支持力, 从而根据示意图列出各力之间的关系, 代入数据便可求出拉力的大小；再根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2, 将数据代入, 便可求出F2的大小．
练习：
4．(2021·尤东)如下图的杠杆(自重和摩擦不计), O为支点, A处挂一重为100 N的物体, 为保证杠杆在水平方向平衡, 在中点B处沿________(填“F〞“F1”或“F2”)方向施加一个最小的力为________N.
答案：F2200
5．(2021·泰州)有一杠杆经过调节, 处于水平平衡状态．如下图, 在A点悬挂三个钩码(每个钩码重均为0.5 N), 要使杠杆水平平衡, 需在B点悬挂________个钩码；取走悬挂在B点的钩码, 改用弹簧测力计在C点竖直向上拉, 使杠杆水平平衡, 测力计的拉力为________N；如改变测力计拉力的方向, 使之斜向右上方, 杠杆仍然水平平衡, 测力计的读数将________．
答案：2 3 变大
6．(2021·玉林、防城港)如下图, 一轻质杠杆支在支架上, OA＝20 cm, G1为边长是5 cm的正方体, G2重为20 N．当OC＝10 cm时, 绳子的拉力为________N, 此时G1对地面的压强为2×104 Pa.现用一水平拉力, 使G2以________cm/s的速度向右匀速运动, 经过12.5 s 后, 可使G1对地面的压力恰好为0.
答案：10 4
知识点3 滑轮
例(2021·汕尾)如下图, 用以下装置提升同一重物, 假设不计滑轮自重及摩擦, 那么最省力的是( C )
点拨：
竖直方向的滑轮组, 理想状态时, 假设有n段绳子和动滑轮直接接触, 即F＝G/n, s＝nh, V绳＝nV物；假设是实际状态, 只考虑动滑轮的重, F＝(G＋G动)/n, 假设同时考虑绳子的重和摩擦, 那么F>(G＋G动)/n, 但不影响距离和速度的关系．
练习：
7．(2021·梅州)如下图, 用一根绳子绕过定滑轮, 一端拴在钩码上, 手执另一端, 分别用力F1、F2、F3匀速拉起钩码．忽略绳子与滑轮的摩擦, 以下说法中正确的选项是( D ) A．F1较大
B．F3较大
C．F1、F2、F3的大小不能确定
D．将钩码提升相同的高度, 力F1、F2、F3所做的功相等
8．(2021·桂林)如下图, 用滑轮拉着一重为400 N的物体向上做匀速直线运动, 该滑轮为________(填“动〞或“定〞)滑轮, 如果不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦, 那么竖直向上的拉力F是________N.
答案：动200
9．(2021·漳州)如下图, 站在小车上的男孩在绳子末端施加50 N的水平拉力F, 物体M和小车在水平地面上做相向的匀速直线运动, 物体M速度为0.2 m/s, 小车速度为0.3 m/s, 那么地面对物体M的摩擦力为________N, 2 s后绳子自由端移动的距离为________m．(不
计绳重、滑轮重以及绳与滑轮的摩擦)
答案：150 3
知识点4 探究杠杆的平衡条件
例(2021·齐齐哈尔)在探究杠杆平衡条件的实验中：
(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于____________或匀速转动状态．实验前没有挂钩码时, 调节平衡螺母, 使杠杆在水平位置平衡, 其主要目的是________________________________________．
(2)实验中, 用装置A的方式悬挂钩码, 杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距), 但老师建议同学不宜采用这种方式, 该种方式的缺乏主要是因为( )
装置A
A．一个人无法独立操作
B．力臂与杠杆不重合
C．力和力臂数目过多, 不易得出结论
D．杠杆受力不平衡
(3)假设用装置B进行实验, 那么此时弹簧测力计的示数是________N；将弹簧测力计沿虚线方向拉, 仍然使杠杆在原来的位置平衡, 此时拉力的力臂将________, 弹簧测力计的示数将________(填“变大〞“变小〞或“不变〞)．
装置B
(4)某同学将杠杆挂在支架上, 发现杠杆左端下倾, 假设他调节杠杆右端的平衡螺母, 应将该平衡螺母向________端调节, 直到杠杆在水平位置平衡．
(5)某同学用装置C做实验时, 在已调好的杠杆左端2格处挂了3只钩码, 要使杠杆平衡, 除可在杠杆右端第“2”格挂“3”只钩码外, 也可以在右端第________只钩码来完成．(按“×格挂×〞填写)
装置C
(6)假设杠杆右端不挂钩码, 改用弹簧测力计在左端第3格处拉杠杆使其平衡．那么最小拉力的方向为____________________________________________________________．
(7)本实验要进行多组实验, 其目的是________________________．请设计出记录实验数据的表格：
(8)请分析说明用装置B做实验的好处_______________________________________________.
答案：
(1)静止状态便于测量力臂和防止杠杆自重对实验的影响(2)C (3)1.8 变小变大
拓展训练(4)右(5)3格挂2 (6)竖直向上(7)得出的结论更具有普遍性
实验数据次数动力
F1/N
动力臂
L1/cm
阻力
F2/N
阻力臂
L2/cm
1
2
3
(8)用弹簧测力计竖直向下拉杠杆时, 由于测力计的力可以连续变化, 很容易得到所需要的力, 不需要调整力臂, 所以用这种方法很容易使杠杆平衡
对应练习
一、选择题
1．(2021·黄冈)使用以下简单机械, 为了省力的是( )
A ．龙舟比赛用的船桨
B ．拔钉子的羊角锤
C ．理发用的剪刀
D ．旗杆顶的定滑轮
2．(2021·广州)AC 硬棒质量忽略不计, 在棒的B 、C 两点施加力F 1、F 2, F 2的方向沿OO′线, 棒在图所示位置处于平衡状态, 那么( )
A ．F 1<F 2
B ．F 1＝s 2s 1
·F 2 C ．F 1力臂小于s 1 D ．F 2向沿OO′线向下 3．(2021·河南)把质量相等的A 、B 两物体挂在如下图的滑轮组下面, 不计绳子、滑轮的重力和摩擦, 放手后( )
A ．A 上升
B ．A 下降
C ．A 、B 均静止
D ．无法判断
4．(2021·泰州)如下图的滑轮组, 每个滑轮重为20 N, 绳重及摩擦不计．用它匀速提升重为100 N 的物体, 所用的拉力F 是( )
A ．50 N
B ．60 N
C ．70 N
D ．120 N
5．(2021·龙东)简单机械在我们的生活中应用很广泛, 以下图是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械重和摩擦), 其中不省力的是( )
6．(2021·漳州)如下图, 可绕O 点转动的轻质杠杆, 在D 点挂一个重为G 的物体M, 用一把弹簧测力计依次在A, B, C 三点沿圆O 相切的方向用力拉, 都使杠杆在水平位置平衡, 读出三次的示数分别为F 1、F 2、F 3, 它们的大小关系是( )
A ．F 1＜F 2＜F 3＜G
B ．F 1＞F 2＞F 3＞G
C ．F 1＝F 2＝F 3＝G
D ．F 1＞F 2＝F 3＝G
7．(多项选择)(2021·石家庄41中一模)如下图, 均匀木棒AB 长为1 m, 水平放置在O 1、O 2两个支点上, AO 1、O 2B 的长均为0.25 m, 假设把B 端竖直向上稍微抬起一点距离, 至少要用力20 N, 那么以下说法中正确的选项是( )
A ．木棒自重40 N
B ．假设把B 端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力60 N
C ．假设把A 端竖直向上稍微抬起一点距离至少要用力20 N
D ．假设把A 端竖直向下稍微压下一点距离至少要用力40 N
二、填空题
8．(2021·益阳)如图是自行车手闸示意图, 手闸是一个简单机械, 这种简单机械的名称是________, 当图中手对车闸的作用力F ＝10 N 时, 刹车拉线受到力的大小为________N.
9．(2021·河南)如图是小聪为拉船靠岸而设计的甲、乙两种方案, 假设拉船的力需要很大, 那么应选用________(填“甲〞或“乙〞)方案, 因为采用这种方案可以________．(不计机械的自重及摩擦)
10．(2021·安徽)如图, AB 为能绕B 点转动的轻质杠杆, 中点C 处用细线悬挂一重物, 在A 端施加一个竖直向上大小为10 N 的拉力F, 使杠杆在水平位置保持平衡, 那么重物G ＝________N ．假设保持拉力方向不变, 将A 端缓慢向上提升一小段距离, 在提升的过程中, 拉力F 将________(填“增大〞“不变〞或“减小〞)．
11．(2021·广东)如下图, 物体A 和动滑轮的总重为200 N, 当物体A 匀速上升高度为1 m 时, 绳子移动的距离为________m, 人对绳子的拉力为________N, 拉力所做的功为________J(绳子与滑轮的摩擦力、空气阻力忽略不计)．
三、作图题
12．(2021·铜仁)请在图中画出滑轮最省力的绕法．
13．(2021·广东)如图, 请在杠杆A处画出把物体拉起时的最小拉力F1, 并画出拉力F1的力臂L1.
四、实验探究题
14．(2021·江西)探究杠杆的平衡条件
图1
【提出问题】如图1所示, 是一种常见的杆秤．此时处于水平位置平衡．
发现一：小明在左侧挂钩上增加物体, 可观察到提纽左侧下沉．他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的________来实现；
发现二：接着小新移动秤砣使其恢复水平位置平衡．说明通过改变________的长短也可以改变杠杆的平衡．
那么, 杠杆在满足什么条件时才平衡呢？
【制定方案与设计实验】
实验前, 轻质杠杆处于如图2所示的状态, 使用时, 首先应将杠杆的平衡螺母向________(填“左〞或“右〞)调节, 使杠杆处于水平位置平衡, 这样做的好处是________________．
【实验结论】
如图3所示, 他们进行了三次实验, 对实验数据进行分析, 得出杠杆的平衡条件是________________________．
【拓展应用】如图4所示, 是用手托起重物的示意图, 图中前臂可以看作是一个________杠杆(填“省力〞“费力〞或“等臂〞), 此杠杆的支点是图中的________点, 假设托起6 N的重物, 请你根据图所示, 估算出手臂要用的动力大约是________N左右．
五、计算题
15．(2021·河北)小明做俯卧撑时(如下图), 可将其视为一个杠杆, 重心在O点, 他将身体撑起时, 地面对两脚尖的支持力为250 N, 两脚尖与地面的接触面积为60 cm2, 双手与地面的接触面积为300 cm2.
(1)画出以B为支点时重力的力臂L；
(2)如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5∶2, 地面对双手的支持力为多少？
(3)小明在1 min内做了30个俯卧撑, 每次肩部上升的高度为0.36 m, 那么他1 min 内克服重力所做的功为多少？
参考答案
1．C 2.C 3.B 4.B 5.C 6.C 7.BC 8.杠杆 40 9.甲 省力 10.20 不变 11.2 100 200 12. 13.
14.力 力臂 右 方便直接测出力臂 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 费力 C 48
15.(1)以B 为支点时重力的力臂为B 点到重力作用线的垂直距离, 如图：
(2)∵物体间力的作用是相互的, 支持力和压力是一对相互作用力, ∴F 脚＝F 脚支＝250 N, F 手＝F 手支, 那么两脚尖与地面的压强p 脚＝F 脚S 脚, 双手对地面的压强p 手＝F 手S 手
, ∵p 脚∶p 手＝5∶2, ∴F 脚S 脚∶F 手S 手＝5∶2, 那么F 手＝2S 手F 脚5S 脚＝2×300 cm 2×250 N 5×60 cm 2＝500 N ．(3)做一个俯卧撑时, 支持力对人做功：W ＝F 手h ＝500 N×0.36 m＝180 J, 所以做30个俯卧撑做功W′＝30×180 J ＝5 400 J.
教学目标
【知识与技能】
〔1〕通过实验加深对机械效率和滑轮组的认识
〔2〕学会测滑轮组的机械效率.
〔3〕了解与机械效率有关的因素.
【过程与方法】
〔1〕让学生在实践活动中进一步认识进行科学研究的方法.
〔2〕通过参与用实验测滑轮组机械效率的过程, 培养学生的实验能力, 掌握处理实验数据的方法.
【情感态度价值观】
〔1〕通过探究性物理学习活动, 使学生体验探究的乐趣.
〔2〕在实验过程中, 培养学生尊重实验事实的科学态度.
教学重难点
【教学重点】
机械效率的概念与计算.
【教学难点】
测滑轮组机械效率的过程与方法.
课前准备
刻度尺、钩码、弹簧秤、铁架台, 一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组, 两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组, 长约2米的细绳. 多媒体课件.
教学过程
一、复习旧课
1. 什么是有用功？什么是额外功？
2. 总功和机械效率的定义和公式是什么？什么是功的原理？
学生答复：有用功：直接对物体所做的功, 为到达我们工作目的所做的功, 用W有表示. 额外功：对我们无益但又不得不做的功, 如用滑轮提升重物时, 克服动滑轮本身和重物重力所做的功. 用W额表示. 总功：有用功与总功的和, W总=W有+ W额. . 机械效率：有用功与总功的比, η=W有/W总×100%. 功的原理是使用任何机械都不省功.
二、激发学习动机
我们学习了滑轮组等简单机械, 也学习了有用功、总功和机械效率的定义, 请大家思考：怎样测滑轮组的机械效率？实验中应测出哪些物理量？应注意什么？
三、讲授新知识
使用机械, 有的可以省力, 有的可以节省距离, 那么我们能不能使用机械而节省功呢？大家能不能设计一个实验来证明自己的猜想. 为得出滑轮组的机械效率, 需要求出有用功和总功, 为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？
实验原理：
器材与装置：
思考：怎样用弹簧测力计测拉力和滑轮对钩码的力？怎样测量绳子自由端被提升的距离s 和重物上升的距离h？在提升钩码的过程中, 应注意什么？为得出滑轮组的机械效率, 需要求出有用功和总功, 为此需要测出哪些物理量？每个量怎样测量？
实验操作：〔1〕钩码的重由钩码的质量用G=mg算出；〔2〕匀速拉动弹簧秤使钩码G升高. 注意“匀速拉动〞. 测拉力时, 拉力F的大小由弹簧秤上的示数读出；〔3〕钩码上升的高度〔h〕, 可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出；〔4〕细绳自由端通过的距离〔s〕的测定, 教师边演示边讲解, 可事先在细绳与动滑轮〔或定滑轮〕相切处用色笔在细绳上做个记号, 再拉弹簧秤, 用滑轮组提升重物. 用刻度尺量出钩码上升的高度后, 再量细绳色点到与动滑轮〔或定滑轮〕相切处的距离, 就是细绳自由端通过的距离〔s〕；〔5〕实验要严肃认真参照课本实验按要求去做. 要实事求是地记录所测得的数据, 将数据记录在课本上的表格中. 不能凑数, 更不允许自己不动手实验, 不记数据而抄袭他人实验数据和结果.
实验1：保持动滑轮重一定, 改变钩码重力. 结论：动滑轮重一定,物重越大, 机械效率越高. 实验2：保持钩码重力一定, 改变动滑轮重. 结论：物重一定, 动滑轮越重, 机械效率低. 实验中理解以下物理量的含义要注意：匀速拉动弹簧秤使钩码升高到某一位置处, 从弹簧秤读出拉力F的数值；钩码上升的高度；〔h〕细绳自由端通过的距离〔s〕.
实验完毕, 要整理好仪器, 放回原处. 学生实验, 教师巡回指导, 发现问题及时在全班讲解. 分析与结论：学生实验完毕, 由几组报告实验结果. 通过刚刚的操作, 大家都发现了这个问题, 两局部的功不相等. 使用机械时人对机械做的功比不用机械直接提升物体做的功多. 这个差是哪里来的？这个差就是额外功, 我们在完成一件事时, 总会有一些不是我们需要的, 但是又不得不做的功. 所以我们在做事情的时候要尽量减少额外功, 提高有用功在总功中占的比例, 也就是提高机械效率.
影响滑轮组机械效率的因素：1.滑轮组轮与轴及轮与绳之间的摩擦〔减小摩擦可以减少额外功, 提高机械效率〕2 .所提升的物重〔物重增加, 机械效率也提高〕3.动滑轮的自重〔减少动滑轮的重力, 机械效率也提高〕
如何提高机械效率？改良机械的结构, 减小机械自重：例如：动滑轮太重, 使滑轮组机械效率很低, 换用较轻滑轮就可提高其机械效率. 减小机械间的摩擦力：例如：加强机械运动部
位的润滑.
例题1：图为测量滑轮组机械效率的实验装置, 钩码总重6 N.
〔1〕实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计, 由图可知拉力大小为_______N, 假设钩码上升的高度为8cm,那么弹簧测力计向上移动______cm,该滑轮组的机械效率为________. 〔2〕假设仅增加钩码的个数, 该滑轮组有机械效率将_______〔选填：“增大〞、“减小〞或“不变〞〕.
次数钩码重/N 钩码上升
高度/cm 弹簧测力计
示数/N
弹簧测力计移动
距离/cm
1 2 10 0.8 40
2 5 5 1.5 20
例题2：在“测滑轮组机械效率〞的实验中, 用同一滑轮组进行两次实验, 实验数据如下表：⑴此实验所用滑轮的个数至少是____个, 其中动滑轮有_____个. ⑵第一次实验测得滑轮组的机械效率为________, 第二次实验时滑轮组的机械效率______第一次的机械效率〔选填“大于〞、“小于〞或“等于〞〕.
归纳总结：通过学习, 我们学习了以下内容：
1．有用功：直接对物体所做的功, 为到达我们工作目的做的功, 实验中, 有用功是克服重物重力所做的功. W有=Gh.
2．额外功：实验中忽略摩擦, 克服动滑轮重力所做的功为额外功. 用W额=G动h .
3．总功：有用功与总功的和, W总=W有+ W额.
4 . 机械效率：有用功与总功的比
四、教学反思
本节课是一节实验课, 测滑轮组机械效率与实际生活联系比拟密切, 应从学生熟悉的实例出发引导学生进一步的思考, 发现问题, 然后通过实例分析揭示问题的本质, 所以本节课教学设计应当注重更多地和生活实际相联系, 让学生通过学习明确测滑轮组机械效率的方法和步骤, 鼓励学生认真了解和认识身边的机械, 而且在教学过程中介绍了各种各样的机器, 调动了学生自主学习的积极性和主动性, 激发了学生学习的积极性, 教学设计注意表达物理学的价值, 提高学生理论联系实际、解决实际问题能力, 在教与学过程中促进学生科学的价值观和世界观形成.。