九年级科学上册第3章能量的转化与守恒3.4简单机械 课件浙教版

第4节
这些能给我们提供方便的工具都称为机械．
复杂机械都是由简单机械组成的
最简单的机械
这是最常用的工具，它是根据 杠杆原理制造的 。
中国古代对杠杆也有广泛的使用
特它
点们
？都
是
杠
杆
，
有
什
让我想一想?
么
共
同
上例中杠杆的共同点：
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．
2、参考器材：
长木板、小木块、弹簧测力计、刻度尺
3、探究过程：
⑴组装器材 ⑵进行实验 ⑶分析数据，得到结论
⑴实验装置：
F S
h
⑵实验过程：
①测量小木块的重量，记录数据； ②把小木块用弹簧秤沿斜面匀速向上拉； 分别记录拉力F、木块沿斜面移动的距离S、 木块上升的高度h。
③改变斜面的倾斜程度，重复步骤②。
3 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？
答：要改变
3、人身 上的杠杆
F1
O F2
三、杠杆的应用
省力杠杆
F1
O
动力臂L1
阻力臂L2
F2
由 F1L1=F2L2 ∵L1 〉L2 ∴F1〈 F2
这是省力杠杆
省力杠杆
F2 O
F1
费力杠杆
由 F1L1=F2L2 ∵L1 〈 L2 ∴F1 〉 F2
这是费力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆的特点
O
动力臂L1
F1
由 F1L1=F2L2
∵L1 = L2
∴F1 = F2
F2
这是等臂杠杆
不省力，也不省距离
三类杠杆的对比
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
概念 动力臂大于阻 动力臂小于阻力 动力臂小于阻
力臂的杠杆
臂的杠杆
力臂的杠杆
特点 省了力，但费 费了力，但省了 不省力也不费
⑶注意事项：
①要匀速拉动物体。 ②拉力要与斜面平行。 ③及时记录数据。
实验前请猜想:
1.你认为省力多少与斜面的倾斜程度有什么关系?
2.斜面的机械效率与它的倾斜程度有什么关系?
斜面的 小车
倾斜程 重量
度
G/N
斜面高 沿斜 斜面长 有用 总功 机
度h/m 面拉 s/m 力 F/N
功 W有 /J
W总 /J
60%，另外的40％是额外功．
例1 用一动滑轮将重200N的砂子提到9m 高的脚手架上，所用力是120N，求有用功、 总功机械效率各是多少？
解： W有 G h 200 N 9m 1800 J
W总 F s 120N 18m 2160J
η
W有 W总
1800J 2160J
83.3%
答：有用功是1800J,总功是2160J,机械效率是
知识点2
杠杆的平衡
4．(4分)如图所示，杠杆处于平衡状态，若将左右各拿掉一个钩码，
则杠杆会( C ) A．仍然平衡
B．向左端倾斜
C．向右端倾斜 D．无法判断
5．(4分)如图所示，为使杠杆平衡，可在A端加不同方向的力
F1、F2、F3，其中最小的力是( B )
A．F1
B．F2
C．F3
D．无法判断
6．(4分)如图所示的杠杆处于平衡状态，如果弹簧测力计的示数 变为原来的1/2，那么要使杠杆仍然保持平衡状态，可以采取的措 施是( D ) A．把弹簧测力计向左移动一个小格 B．减少三个钩码 C．把钩码向左移动一个小格 D．把钩码向右移动一个小格
定滑轮的研究
.0
l2 l1
A：旋转过程中有个固定点：O点 B：固定点到两端的距离相等
1:定滑轮实际上就是等臂杠杆。
F
2:拉力大小始终等于重物的重力大小。
F＝G
G
F 3：F拉力的方向与重物移动的方向相反
结论：使用定滑轮不省＿＿力＿＿，但可以改变 施力的＿方＿向＿。
动滑轮的研究
A:支点在边缘O处
F B：动力臂l1为阻力臂l2的2倍。
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）．
一、杠杆：
1、在力的作用下能够绕 固定点转动的硬棒
支 点(o)：杠杆绕着转动的点
动 力(F1)：促使杠杆转动的力 阻 力(F2)：阻碍杠杆转动的力
提问：在现实生活中，你能举出哪些杠杆的实例呢？
请指出撬棒的支点、
动力、阻力及力的方向。
W总=W有+W额
注：通常总功指对机械所施加的动力所做的功
用水桶从井中提水的时候，
所做的功哪部分是有用功？ 那部分是额外功？
请计算出有用功、额外功和总功分别 是多少？
砂子重100N 体重400N 动滑轮重10N 桶重20N 口袋重5N 每层高3米
请算出刚才的三种办法中有用功在 总功中占的百分比。
二、机械效率
1、有用功跟总功的比值叫机械效率
公式： W有
W总
(1)机械效率一般用百分数表示，没有单位 看看刚才的数据,思考机械效率会大于１吗? 为什么? (2)有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
起重机的机械效率是60%
它表示什么意思？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功 的比值是60%，也可以说有用功在总功中占有
每次做的功都一样么？为什么呢？
使用任何机械都不能省功．
不省功的原因是什么？ 因省力的机械必费距离，省距离的 机械一定费力，而功=力×距离， 所以不能省功．
相反，我们却发现使用机械时，会 做一些并不希望做的功。
你 会 选 哪 种 方 法 呢 ？
某人用动滑轮将重为G1的米袋 提升h高度。设动滑轮重G2，不 考虑绳子重及滑轮摩擦，人的 拉力所做的功为：
(2)动力：使杠杆转动的力 F1。 (3)阻力：__阻__碍___杠杆转动的力 F2。 (4)动力臂：从支点到___动__力___作用线的距离 l1。 (5)阻力臂：从支点到___阻__力___作用线的距离 l2。 3．杠杆平衡是指杠杆___保__持__静__止___或_匀___速__转__动___状态。
4．杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 。
知识点1 杠杆
1．(4分)人体内也存在着杠杆，如图所示，当人踮足时，足可以
视为杠杆，此杠杆的支点是( C )
A．A点
B．B点
C．O点
D．脚尖
2．(4分)下列图示中，所画F1的力臂正确的是( D )
3．(9分)2008年5月12日，四川汶川发生8.0级地震。地震发生后， 救援队员利用各种器材展开抢险救灾。 (2)使用手撬棒，救援队员把滚落在公路上的石块撬起，如图乙所 示，若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1，则撬棒的支 点是__A__点；若救援队员在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，则 撬棒的支点是__C__点。
F1
思如考果：下将移手的下话移，靠所近需0o
点要，的FF11产将生会的变效大果。是你 否知不道变这?是为什么么？ F2
力的作用效果还与力臂有关。
动力臂(L1)：从支点到动
力作用线的垂直距离
阻力臂(L2)：从支点到 阻
F1
力作用线的垂直：通过力的作用点，
沿力的方向所画的直线)
了距离
距离
力
实例 撬棒、铡刀、 镊子、理发剪刀 瓶起子、
天平
小练习
1、各式各样的剪刀都是一对对杠 杆，要剪开较硬的物体，使用哪种剪刀
最合适（ B ）
2、如图所示是脚踩式垃圾箱的示意图，
下列说法中正确的是 (
C)
A．两杠杆均为省力杠杆
B．两杠杆均为费力杠杆
C．ABC为省力杠杆
D．A'B’C’为省力杠杆
G属1于hW是有=F人s用=拉功G米1；2 G袋2 所2h作的功， G功2，h是=不GG人1是h1h+拉人G和动2所hG滑希2h轮望都所作是作的人的， 属所于希额望外作功的。功么？
一、有用功、额外功
有用功 W有用 ：使用机械时，对人们有用的功
额外功W额：人们不需要但又不 得不做的功 总功 W总：有用功与额外功的总和，即
想想改变一下绳的绕法呢?
F2 F2
n=5
n＝4
巩 固 练 习：
1：如下图(a)所示，物体B重100N，在力F作用下 匀速上升时，F应等于＿10＿0 ＿N。（不计摩擦）
F
图(a) 图(b)
2: 如上图(b)所示,物体A重为100N,挂重物的钩子 承受的拉力是＿10＿0 N.人匀速拉绳子的力是＿50＿N （动滑轮自重不计）
答案： 将肩膀向袋子靠近点，因为阻力臂减小，动力就会减小。
7如图所示AOB为轻质杠杆，B端挂重物G，A端分别 作用四个方向力时，杠杆都能在图示位置平衡。则四 个力大小说法正确的是（ D ） A．F2最小 B．F4最小 C．F1最小 D．F3最 小
F3
滑轮
小小弹簧秤称出了大象的质量
滑轮的位置 固定不动
。
G总
F2＝
G总
n2＝ 3
。
例题 缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为 300牛，用它连接成如图的滑轮组，能否提 升重为600牛的重物？（已知动滑轮重20牛， 摩擦及绳的重力不计）
解：总重 G＝600牛＋20牛＝620牛
F2
因为所需要的拉力大于绳子
F
所能承受的最大拉力，所以不能
用来提升600牛的重物。
3:如图所示的四个滑轮组中，图＿(b＿) 可省 一半力，图＿(c＿) 最费力，图＿(a＿) 和图＿(d)＿ 用力大小一样。
(a)
(b)
(c)
(d)
如图所示,物体A重G＝80N,在F＝ 60N拉力下匀速前进,此时物体A受 到的摩擦力等于＿1＿20＿N＿N.
（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不 计）
F
A
复习提问
（1）辨认杠杆；
（2）先找支点O；
（3）画出动力和阻力； （4）画出力的作用线； （5）过支点0作力的作用线 的垂线段L，即为力臂。
o l2
F1
l1
F2
有关力臂的问题？
力臂是＿支点到＿力＿的＿作＿用＿线＿的＿垂＿直距离。
思考讨论： 1 力臂是一定在杠杆上吗？ 答：不是
2 杠杆是否都 答：杠杆可以是直 是直的？ 的，也可以是弯的
械 效 率
较缓
较陡
最陡
斜面的应用
课堂小结
有用功 W有用 ：对人们有用的功
额外功 W额：人们不需要但又不 得不做的功 总功 W总 ：有用功与额外功的总和
W总 W有 W额
机械效率的定义 ： 有用功跟总功的比值
公式：
W有
W总
W有 W总 ∴ 永远小于1
判断：下面说法中是否正确．
1．机械效率越高，越省力； 2．机械效率越高，做的有用功越多； 3．机械效率越高，做功的功率越大 4．因为有用功总小于总功,所以机械效 率总小于1 5．额外功在总功中的比率越小,机械效 率越高
.O
l1
l2
所以动力F为阻力G的1/2 1：动滑轮实质是动力臂为阻 力臂2倍的杠杆。
2：拉力的方向与重物的移动方 G 向相同。
结论：使用动滑轮可以＿省＿力＿，但不能改变施 力的＿方＿向＿。
想一想：如果想要即能省力，又 能改变力的方向，那怎么办？
承担总
F1
F2 重的绳
子段数
G总
F1＝
G总
n1＝ 2
尝试练习：用滑轮组把720牛 重的贷物提高10米，若滑轮组 的机械效率是60%，求有用功， 总功和额外功。
3．4 简单机械
第1课时 杠杆和杠杆的平衡
1．杠杆：一根硬棒，在___力___的作用下如果能绕_固__定___点__转动，
这根棒就叫杠杆。
2．杠杆的五要素 (1)支点：使杠杆绕着__转__动____的固定点 O。
F2
2、杠杆的五要素：
支 点 杠杆绕着转动的固定点，用O表示。 动 力 使杠杆转动的力(F1) 动力臂 从支点到动力作用线的距离(l1) 阻 力 阻碍杠杆转动的力(F2) 阻力臂 从支点到阻力作用线的距离(l2)
杠杆“五要素”
（
阻
力
的
作
用
动
)
线
力
阻力臂
支点 o
阻
（
力
动
力 的
动力臂
作 用 线 ）
画力臂的方法是：
3.下列实物中：
天平、钢丝、镊子、切纸刀、钓
鱼杆、铁铲、开刀（开酒瓶用）、 启子，各属哪类杠杆：
省力杠杆 杠钢杆丝钳
费力杠杆
镊子
等臂
铁铲
5如图所示，轻质杠杆一端因水平方向力F
作用而被逐步抬起，在此过程中F的大小及
力臂变化是
（B ）
A．变大、变大
B．变大、变小
C．变小、变大
D．变小、变小
6如图所示，小名同学觉得按住木棒的力 好大，好幸苦。你认为他应该怎样改变 位置会舒服些？请讲出你的理由。
做功的两个必要因素是什么？
作用在物体上的力 物体在力的方向上通过的距离
功的计算公式是什么？ W=Fs
简单机械的作用是什么？
省力 使用简单机械的作用 省距离
改变力的方向
要把这个物体运到高处，有哪些方法？ 用手直接把物体提上去． 用杠杆把物体提上去． 用动滑轮或滑轮组
使用简单机械可以省力，或者省距离。
83.3%
如何提高机械效率
１.减小动滑轮自重来减少额外功 F
2、减小机械间的摩擦力来减少额外功
3.增加提升物体的重力来增加有用功
如右图所 示，两个 重物相同， F
乙的效 F 率高，
因为它
每个动滑
作的额
轮质量相
外功少
同。
Ｇ
一些。
甲
乙
探究二： 斜面的机械效率
1、提出猜想：
斜面的机械效率可能和 斜面的坡度和粗糙程度有关。
滑轮随重物 移动
定滑轮
动滑轮
定滑轮 和动滑 轮各有 什么特 点呢？
定滑轮和动滑轮在使 用中各有什么特点呢？
结论1：使用定滑轮不能省力，拉力与重物通过的距离相等。
结论2：动滑轮可以省一半力，但要多移动一倍的距离。
使用定滑轮不能省力, 为什么还要使用定滑轮?
结论：使用定滑轮虽 然不能省力，但是可以 改变力的方向 。