机械与人复习课教案

图7 课题： 简单机械
一、杠杆
（一）杠杆
1．定义：在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。

2．杠杆五要素：
五要素 物理含义
支点 杠杆绕着转动的点，用“O ”表示
动力 使杠杆转动的力，用“F 1”表示
阻力 阻碍杠杆转动的力，用“F 2”表示
动力臂 从支点O 到动力F 1作用线的距离，用“l 1”表示
阻力臂 从支点O 到阻力F 2作用线的距离，用“l 2”表示
3．要点透析
（1）杠杆的支点一定要在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以
在杠杆的其他位置；
（2）动力和阻力是相对而言的，不论动力还是阻力，杠杆都是
受力物体，跟杠杆发生相互作用的物体都是施力物体；
（3）动力作用点：动力在杠杆上的作用点；
（4）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点；
（5）力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点
的距离，它是点到线的距离而不是点到点的距离；
（6）力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零；
（7）力臂的表示与画法：过支点作力的作用线的垂线；
（8）力臂的三种表示：根据个人习惯而定
【例1】下列关于杠杆的一些说法中，正确的是（ ）
A ．杠杆必须是一根直棒
B ．杠杆一定要有支点
C ．动力臂就是支点到动力作用点的距离
D ．当力的作用线通过支点时，力臂最大
（二）杠杆的平衡条件
1．杠杆平衡：杠杆静止或匀速转动都叫做杠杆平衡。

2．实验探究：杠杆的平衡条件
3．杠杆平衡条件表达式：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即错误!未找到引用源。

；公式表示为：错误!未找到引用源。

，即错误!未找到引用源。

.应用公式时单位要
统一。

【例2】、如图所示，用力F 拉杠杆的A 点使它处在平衡状态。

图
中F 1、F 2、F 3、F 4表示力F 的四种不同方向，其中能使杠杆保持平衡的
最小拉力为（ ）
A ．F 1
B ．F 2
C ．F 3
D ．F 4
例3．如图7，每个钩码重0.49Ｎ，杠杆上每格长度相等，现用一弹簧测力计要求钩在支点右侧，使它的示数为0.98Ｎ，且杠杆在水平位置保持平衡，则弹簧测力
计应钩在 点处，拉力的方向应__________；
如要求弹簧测力计钩在支点左侧，使它的示数为0.49Ｎ，且杠杆仍保持
平衡，则弹簧测力计应钩在________点处，拉力方向应__________。

例4】三个和尚挑水吃的故事大家耳熟能详，如图所示，甲图中和
尚们商量出新的挑水方案：胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人
合抬一大桶。

以下说法中不正确的是（ ）
A ．乙图中水桶
B 向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移
动一点距离
B ．乙图中水桶B 向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后水桶B 往前移动一点距离
C．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离
D．丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离
（三）生活中的杠杆
杠杆类型力臂关系平衡时力的关系优缺点应用
省力杠杆l1>l2F1<F2省力，费距离撬棍、瓶起子等费力杠杆l1<l2F1>F2省距离，费力镊子、钓鱼竿等
等臂杠杆l1=l2F1=F2不省力，不省距
离
天平，定滑轮等
【例4】一直杆可绕O点转动，杆下挂一重物，为了提高重物，用一个始终跟直杆垂直且作用于OB中点的力F，使直杆由竖直位置慢慢转到水平位置，这个过程中这个直杆( ) A．始终是省力杠杆
B．始终是费力杠杆
C．先是省力杠杆，后是费力杠杆
D．先是费力杠杆，后是省力杠杆
二、滑轮
（一）定滑轮和动滑轮
1．滑轮：周边有槽，能绕轴转动的小轮。

（滑轮的实质是变形的杠
杆）
2．定滑轮：滑轮的轴固定不动的叫做定滑轮。

3．动滑轮：滑轮的轴随物体一起运动，这样的滑轮叫做动滑轮。

4．定滑轮与动滑轮的特点：
（1）定滑轮可以改变力的方向，但不省力；
（2）动滑轮可以省一半力，但不能改变用力的方向。

5．使用定滑轮和动滑轮的几种情况（图中物体全部匀速运动）
种类图示表达式
F=G
定滑轮
F=f，f为物体A所受的摩擦力动滑轮
【例5】如图所示，滑轮上挂一重10N的物体A，当滑轮在力F的作用下向
上匀速上升时，滑轮的速度为重物A上升时速度的，力F应为N （滑轮和绳重及摩擦力均不计）。

（二）滑轮组
1．滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮组装而成的，可以达到既省力又改变
力的方向的作用效果。

2．滑轮组省力情况的确定方法：
在不考虑摩擦及动滑轮受到的重力的情况下，使用滑轮组
时，滑轮组用几股绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几
分之一。

F=G物/n s = nh
考虑动滑轮受到的重力的情况下：
F=(G物+G动)/n s = nh
说明：组装滑轮组方法：首先根据公式n=(G物+G动) / F求出绳子
的股数。

然后根据“奇动偶定”的原则。

结合题目的具体要求组装滑轮。

1、如图所示，用滑轮组匀速提升物体A时，测力计的示数为 N，如果
不计滑轮重和摩擦，物体A 的重力为 N。

2、同一物体沿相同水平地面被匀速移动，如下图所示，拉力分别为
F 甲、F乙、F丙，不记滑轮与轻绳间的摩擦，比较它们的大小，则（）
A.F
甲＜F
乙
＜F
丙
B.F
甲
＞F
乙
＞F
丙
C.F
甲＞
F
乙
＝F
丙
D.F
甲
＝F
乙
＞F
丙
3如图所示的滑轮或滑轮组将同意重物G均匀提高h高度，最省力的是（）
4、如图6所示，动滑轮重为50N，绳重和摩擦不计，人对绳子的拉力
是260N，则物体的重是 N；若重物上升的高度是0.2m，
则绳子自由端下降 m。

5.如图11所示．请你画出利用滑轮组向下用力提起木箱的绕绳方法
（三）轮轴和斜面
1．轮轴：由一个轴和一个大轮组成，能省力和改变力的方向，
实质是一个可以连续转动的杠杆。

（方向盘、水龙头等）
轮轴的公式：错误!未找到引用源。

轮轴既省力又改变力的方向，但费了距离。

2．斜面：斜面是一种可以省力的简单机械，却费距离。

理想情况下斜面公式：Fl=Gh
斜面长（l）是斜面高（h）的几倍，所用的拉力F就是物重G的几分之一。

【例7】斜面是一种简单机械，生活中经常用到它，工人师傅小波和小新分别用如图甲、乙两种方法，将同样的物体搬上车，下列说法正确的是（）
A．甲方法不可以省力，但能省功
B．甲方法可以省力，也能省功
C．乙方法可以省力，但不能省功
D．乙方法可以省力，也能省功
三、机械效率
（一）课前复习
1．功的两个要
素：、图6
图11。

2．功的计算公式：。

①表示做功快慢
②定义：单位时间内所完成的功
功率
③计算公式：P=
④单位：1瓦=1焦/秒
3都不用机械所做的功。

（使用任何机械都不省功）其中不小于可以理解为等于或大于。

等于的条件：（理想情况）
大于的条件：（现实情况）
练习：A、B两个人，体重之比为5∶6，A爬到六楼所需时间t1与B爬到5楼所需时间t2之比为3∶4，那么A、B两个做功的功率之比是多少？
（二）有用功、额外功和总功
1．三种方法的最终目的是把提升到3楼。

2．提升到3楼，升高了 m。

根据功的原理，把沙子提升到三楼必须做的功为 J。

这些必须做的功叫。

3．我们提升沙子的同时，也做了一些不需要、但又不得不做的一些功。

这些功叫。

在1、2、3种方法中，除了把沙子提升6m所做的功外，还做了那些功。

①克服做功；克服做功；
②克服做功；克服做功；
③克服做功；克服做功。

通过以上三种情形，额外功的产生主要是克服和做的功。

4．有用功加额外功是总共做的功，叫。

错误!未找到引用源。

根据上面的分析过程，大体估算第种方法做的总功多？并由大到小的顺序排列。

三种方法，第种方法更好一些呢？并说出选择的理由。

【例8】分别用杠杆、斜面和滑轮组将同一物体举到相同的高度，做的有用功是（）A．一样多B．斜面的多C．滑轮组的多D．无法判断【例9】某同学不小心把水桶掉进井里，当他把桶从井里捞出来时，桶里带了一些水，下面有关有用功、额外功和总功的说法正确的是（）
A．克服桶的重力做的功是总功B．克服桶内水的重力做的功是总功C．克服桶的重力做的功是有用功D．提水的功与提桶的功之和是总功
【例10】用一个动滑轮将重480N的货物提高1m，所用的拉力为300N，则总功是J，有用功是J。

（三）机械效率
１、有用功：使用机械时，对人们有用的功叫做有用功。

公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额 =ηW总
水平拉动物体时：W 有用＝f S (f 为物体水平移动时受到的摩擦力) 斜面：W 有用= Gh （ h 为斜面的高）
2、额外功：使用机械时，并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。

公式：W 额= W 总－W 有用=G 动h （忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）
斜面：W 额=f L （f 为物体在斜面上受到的摩擦力，L 为斜面的长）
3、总功：动力对机械所做的功叫做总功，它等于有用功加上额外功。

公式：W 总=W 有用＋W 额=FS= W 有用／η
斜面：W 总= fL+Gh=FL
4、机械效率：有用功跟总功的比值叫做机械效率。

（1） 公式： 斜 面 ：
定滑轮：
动滑轮：
滑轮组：
（2）有用功总小于总功，所以机械效率总小于1 。

通常用 百分数 表示。

（3）提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦、增大被提升物体的重力。

5、机械效率的测量： (1) 原 理： (2) 应测物理量：钩码重力G 、钩码提升的高度h 、拉力F 、绳的自由端移动的距离S
(3) 器 材：除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。

(4) 步骤：必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高，目的：保证测力计示数大小不变。

(5) 结论：影响滑轮组机械效率高低的主要因素：
① 动滑轮越重，个数越多则额外功相对就多。

② 提升重物越重，做的有用功相对就多。

③ 摩擦，若各种摩擦越大做的额外功就多。

(说明：绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

)
【例11】若用杠杆把重为100N 的物体撬起1m ，人需要250N 的力将杠杆的另一端压下0.5m ，则有用功是 J ，总功是 J ，机械效率为 。

【例12】一个物体重1000N ，用一个大小为800N 的拉力沿斜面把物体从斜面底端匀速拉到顶端，已知斜面长为20m ，高10m ，则该斜面的机械效率为 。

【练习1】在滑轮组中动力做功100J ，动滑轮对重物做功80J ，则（ ）
A ．有用功是100J
B ．总功是100J
C ．额外功是80J
D ．额外功是100J
【练习2】甲、乙两台机械，甲的机械效率是80%，乙的机械效率是60%，则（ ）
A ．使用甲机械做功省力
B ．使用乙机械做功省力
C ．使用甲机械做功少些
D ．做同样多的功时，使用甲机械做的额外功少些
【练习3】使用机械时，若额外功小于有用功，则该机械的机械效率（ ）
A ．大于0.5
B ．小于0.5
C ．大于1
D ．等于0.5
【练习4】如图，用滑轮或滑轮组提起同一重物到同一高度，其中机械效率最高的是（ ）
η W 有用 W 总 = η Gh FL = η Gh FS = Gh Fh = G F = η Gh FS = Gh F2h = G 2F = η Gh FS = Gh Fnh = G nF = η W 有用 W 总总.2= Gh FS
=
【练习5】下列关于机械效率的说法正确的是（ ）
A ．越省力的机械，其机械效率越高
B ．做的有用功越多，机械效率越高
C ．做的总功越少，机械效率越高
D ．额外功在总功中的占比越小，机械效率越高
【练习6】为省力，把一定滑轮改为动滑轮使用，则改装后的机械效率与改装前相比较（ ）
A ．升高了
B ．降低了
C ．不变
D ．都用可能
【练习7】以下方法中能提高滑轮组机械效率的是（ ）
A ．减小动滑轮的物重
B ．减小定滑轮的物重
C ．减小滑轮与轮轴间的摩擦
D ．减小提升物体的速度
【练习8】下列关于提高机械效率的说法正确的是（ ）
A ．减轻机械自重，是提高机械效率的唯一方法
B ．增加重物提高的高度可以提高机械效率
C ．改变绳子的绕法可以提高机械效率
D ．在可能的条件下，增加所提升物体的重量可以提高机械效率
【练习9】一名工人用如图所示的滑轮组提升2000N 的货物，所用的
拉力是800N ，绳子的自由端被拉下4m ，求：（1）拉力做了多少功；
（2）该装置的机械效率是多大。

【练习10】某同学做“测定滑轮组机械效率”的实验。

（1）实验时，必须 向上提起弹簧测力计。

（2）某同学用如图所示的装置做实验，记录的两组数据如下表所
示，其中序号 的一组有错误。

（3）该同学根据第一次实验的数据，计算此滑轮组的机械效率为 。

（4）要想提高滑轮组的机械效率，可采用的方法是（ ）
A ．增加钩码的个数
B ．增加动滑轮的个数 实验 序号 拉力 F/N 钩码重 G/N 绳自由端提升的 距离s/m 钩码上升的 高度h/m 1 1.1 3 0.24 0.08 2 0.7 2 0.12 0.46
C．减少钩码上升的高度D．减少定滑轮的个数。