《力和机械》.doc

第十三章力和机械第一节：弹力 弹簧测力计教学目标：知道什么是弹力，弹力产生的条件。（A、B层次）通过观察和实验了解弹簧测力计的结构，能正确使用测力。（A、B层次）通过自制弹簧测力计的使用，掌握弹簧测力计的使用方法（A层次）知道形变越大，弹力越大。（A、B层次）教学重点： 弹簧测力计的使用教学难点： 自制弹簧测力计教 具： 弹簧、纸条、刻度尺、木板等教学安排： 1课时教学步骤：一引入新课日常生活中，用力压尺子，尺子发生形变，撤去压力后恢复原状，把橡皮筋拉长，橡皮筋变长，松手后，橡皮筋恢复原状。引入“弹性”概念二新课教学（一）弹性：举例引如定义定义：物体受力发生形变，不受力恢复原来形状的特性。（二）塑性：与弹性对比说明定义：物体受力发生形变，不受力不能恢复原来形状的特性。弹簧的弹性有一定的限度，超过这个限度，物体不能恢复原状。（三）弹力：定义：物体由于发生弹性形变而产生的力。弹力产生的条件：物体发生弹性形变。常见的哪些力是弹力产生的（四）弹簧测力计的制作原理：在弹性限度内，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比。实验：自制弹簧测力计。弹簧的一端挂在木板上，另一端挂不同重力的钩码，分别作标记。提问：为什么弹簧称的刻度是均匀的？使用测力计时应注意的事项：（1）所测的力不能超出测力计的测量范围；（2）使用前调整指针对准零刻线；（3）认清测力计的最大测量值和最小测量值；4、测力计测重力时不能倾斜放置。三小结四巩固练习：五布置作业：第二节： 重 力教学目标知道重力产生的原因。知道重力的施力物体和重力的方向，知道重力的作用点叫重心。理解重力的大小跟物体质量的关系，理解公式Gmg，知道g9.8N/Kg的物理意义。教学重点重力的定义、重力的方向教学难点明确G与m的关系，以及运用Gmg进行计算教学方法实验探索法教学用具弹簧秤、钩码、质量相等的两种不同钩码课时安排1课时教学步骤一、导入新课复习提问力的三要素是什么？二、新课引入演示： 让手中的粉笔自由下落； 把杯中的水倒出来，水从高处流向低处。通过观察，让学生分析产生这些现象的原因，通过讨论得出：物体都是由高处落到低处，产生这些现象的原因是它们都受到地球的吸引力。由此引入本节课题。三、新课教学什么是重力地球对地面附近物体的吸引力叫重力。地面附近的一切物体都受到地球的吸引，所以一切物体在地面附近都受到重力。力是物体对物体的作用，重力是地球对物体的吸引作用。重力的施力物是地球，受力物是地面附近的物体。例如，粉笔所受的重力，施力物是地球，受力物是粉笔。水所受的重力，施力物是地球，受力物是水。重力在物理学中用符号G表示。注意说明：重力、重量、物重等说法。四、重力的大小、物体所受重力的大小可以用弹簧秤测量。把待测物体挂在弹簧秤的挂钩上，当物体静止时，弹簧秤的读数就等于物体所受的重力。、物体受到的重力与它的质量的关系演示实验：用弹簧秤测量质量分别为100克、200克和300克的物体的重力，将测量结果填在课本的表格内。分析实验记录，得出结论：物体的质量越大，受到的重力也越大；物体的质量不同，但物体受到的重力与物体质量的比值是一定的；由此说明物体的重力跟质量成正比。、g的值实验数据中重力和质量的比值大约是10牛千克。精确的测量结果表明，重力和质量二者的比值是9.8牛千克，这个值用g表示，g=9.8牛千克。粗略计算，g可取10牛千克。、G=mg如果用G表示物体的重力，m表示物体的质量，g表示物体的重力和质量的比值。那么重力和质量的关系可以用公式G=mg表示。使用这个公式时，质量m用千克作单位，重力G用牛顿作单位，g =9.8牛千克。注意： 五、重力的方向重力是一种力，力有大小、方向和作用点三个要素，重力也有三要素。重力的方向就是物体自由落向地面时的方向，这个方向是竖直向下的。所以重力的方向是竖直向下。与水平面垂直。注意：竖直与垂直的含义不同。为了区分清楚，让同学注意观察两条重垂线的方向。一是放在水平桌面上物体的重垂线；一是放在斜面上物体的重垂线。在地球表面的每个地方，竖直是个特定的方向，跟当地的水平面相垂直，近似指向地心。重力的方向可用来检查房屋的墙壁是否竖直。我们常看到建筑工人用一根重垂线检查墙壁就是应用重力的方向是竖直向下这个道理。测绘人员用的水平仪下悬着重垂线，也是利用重力的方向是竖直向下来测定仪器是否水平。你有兴趣的话，可以采用这类方法检查家中的电冰箱放置的是否水平。六、重心重力的作用点叫重心。粗细均匀的同材料的棒，它的重心在中点；圆球的重心在球心；正方形薄板的重心在它的对角线的交点。七、重力与质量的区别从Gmg知道，重力跟质量之间有密切的联系，但是它们是实质不同的两个物理量。质 量重 力定 义物体所含有物质的多少由于地球吸引而使物体受到的力方 向无竖直向下大 小不随物体位置形状而变化，是物体的属性随物体的位置发生变化单 位KgN测量工具天平弹簧秤八、小结地面附近的物体受到地球的吸引，所以物体受到重力。重力的施力物是地球。重力既然是一种力，它有大小、方向和作用点三个要素。重力的跟物体的质量成正比，这个关系用Gmg表示，g9.8N/kg。重力的方向是竖直向下。重力的作用点叫重心。九、作业1. 章后习题2. 用弹簧秤测出某物体重1.5N，能不能用最大称量是200g的天平测它的质量？第三节：摩 擦 力教学目标知道摩擦现象，知道摩擦力产生的条件；理解滑动摩擦，知道滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关；理解摩擦力的应用，知道增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法。教学重点通过实例分析，知道摩擦力产生的条件教学难点影响摩擦力大小的因素教学方法实验探索法教学用具摩擦演示器、弹簧秤、木块棉布、毛巾、砝码、毛刷、轴承课时安排1课时教学步骤一、导入新课复习提问物体在平衡力的作用下运动状态如何？力和运动之间有什么关系？二、引入新课力的效果之一是改变物体的运动状态。当物体处于平衡状态时，物体受到的是平衡力的作用，其合力为零。如果物体的运动状态发生了变化，则说明物体受到的合力不为零。受力分析冰面上减速前进的滑冰运动员；一本放在桌面上的书；一块静止于地面，用力推但没有推动的大石头；完全光滑的水平面匀速直线运动的物体；平直轨道上匀速行驶的火车。三、新课教学摩擦力的产生条件通过以上几个问题的讨论分析，使学生认识到：相互接触的两个物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，接触面间产生阻碍相对运动的力。摩擦力定义：两个互相接触的物体，当它们要发生相对运动或已经发生相对运动时，就会产生一种阻碍相对运动的力，这个力就是摩擦力。摩擦力产生的条件 两个物体相互接触；两个物体要发生相对运动或已经发生相对运动。摩擦力的作用效果：阻碍物体发生相对运动。摩擦力产生的原因：摩擦力产生的原因目前在科学上还没有定论。一般认为，摩擦力的产生，是因为物体的表面不光滑。甲、乙两个物体接触时，由于挤压，两个物体的凹凸部分相咬合，甲物体要发生运动或已经发生相对运动时，乙物体对甲物体的相对运动有一种阻碍作用，这就是摩擦力。四、摩擦力的三要素摩擦力的大小要研究摩擦力的大小，首先应该测量摩擦力的大小。我们拉着木块在水平桌面上做匀速直线运动，此时，木块在水平方向上受到拉力和摩擦力，当物体做匀速直线运动时，拉力和摩擦力是平衡力。根据二力平衡的条件可知，摩擦力和拉力大小相等、方向相反。所以，只要用弹簧秤测出拉力的大小，就知道了摩擦力的大小。演示实验（课本图912）将木块放在水平木板上，用弹簧秤拉着木块在木板上做匀速直线运动，测出拉力的大小，就可知摩擦力的大小。在木块上放一个铅笔盒，这时，木块对木板的压力增大，再测摩擦力的大小。将毛巾铺在木板上，把木块放在毛巾上，测量木块在毛巾表面上运动时受到的摩擦力的大小。影响摩擦力大小的因素摩擦力的大小跟压力大小有关。压力越大，摩擦力越大。摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，摩擦力越大。方向：与两个物体要发生相对运动或已经发生相对运动的方向相反。作用点：作用在物体的接触面上，在画图时可将摩擦力的作用点移动到物体的重心上。五、增大有益摩擦摩擦力是普遍存在的。在很多场合，摩擦力是有益的。请人家说说摩擦力的有益之处。人走路时不打滑多亏了摩擦力。我们拿起一个茶杯，靠的就是手和杯子之间的摩擦力。缝纫机的大轮带动小轮转动，那是皮带和轮子之间有摩擦力的缘故。很难想象，生活中一旦失去了摩擦力会变成什么样子。凡是摩擦有益的场合，我们应该设法增大摩擦，根据摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关的道理，请大家举例说明在什么场合用什么方法增大有益摩擦。六、减小有害摩擦摩擦力并不是都有好处，在有些场合是有害的，必须设法减小它。机器的各个部件之间的摩擦不仅浪费动力，而且造成机件的摩损，影响机器的寿命。大家想想，减小有害摩擦的方法有哪些？由于摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关，要减小有害摩擦，应该使物体表面更光滑。但是，利用这种方法还不能使摩擦力减小到令人满意的程度。现在，我们再做一个实验。在木块和木板之间放一排圆铅笔，使木块做匀速直线运动，测出拉力的大小。可见，利用滚动代替滑动可以减小摩擦，这就是所有的车辆都安上轮子的道理。机器的转动部分安装滚动轴承，轴承内圈和外圈之间装有很多光滑的钢球或钢柱（展示轴承），这样，转动时的滚动摩擦非常小。还有一种减小摩擦的方法是使两个互相接触的摩擦面彼此离开。加润滑油可以在摩擦面间形成一层油膜，运动部件只在油膜上滑动，减小了摩擦。利用压缩气体在摩擦面之间形成一层气垫，使摩擦面脱离接触，可以使摩擦变得更小。气垫轴承、气垫船就是利用气垫来减小摩擦的。七、总结两个互相接触的物体，当它们要发生或已经发生相对运动时，在接触面上产生一种阻碍物体间相对运动的力，叫摩擦力。摩擦力的大小跟压力大小有关，跟物体的接触面的粗糙程度有关。常用增大压力和使接触面更粗糙的方法增大有益摩擦。减小有害摩擦的方法有使摩擦面光滑，用滚动代替滑动，使摩擦面脱离接触（加润滑油、气垫）这三种方法。八、作业复习课文。 章后习题第四节：杠 杆教学目标知道什么是杠杆。能从常见的工具中辨认出杠杆。知道有关杠杆的一些名词术语。理解力臂的概念。会画杠杆的力臂。理解杠杆的平衡条件，并能用来解决简单的问题。杠杆的应用分三种情况及三种杠杆的特点，会举例说明。教学重点力臂的正确确定 三种杠杆的特点教学难点杠杆的平衡条件 运用杠杆的特点解决实际问题教学方法 讲授法 实验探索法教学用具杠杆和支架、钩码、尺、线、弹簧秤 杆秤、托盘天平、镊子、钳子、筷子课时安排2课时教学步骤一、导入新课人动物的区别在于人会利用、制造工具。生活中人们使用各种各样的工具来帮助人们完成工作。机械有复杂的，也有简单的。简单的机械是组成复杂机械的基础。我们今天研究其中的一种简单机械杠杆。常用的简单机械有杠杆、滑轮、轮轴、斜面等。阿基米德说过：“给我一个支点和足够长的硬棒，我就能撬动地球。”为什么他可以产生这么大的力呢？原来他使用了杠杆。古代的埃及人在修建金字塔时也使用了杠杆来搬动巨大的石块。二、新课教学什么是杠杆？、提问：如何用一根硬棒撬起一块很重的石块？学生讨论，教师总结并结合课本图132甲讲解。给出杠杆的定义。杠杆在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。观察和演示：抽水机的手柄、切纸的铡刀、剪刀都是杠杆。观察装置中哪个硬棒在力的作用下绕哪个固定点转动。定义：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。、描述杠杆的几个有关名词术语教师以讲什么是杠杆时所画的撬杠撬石头的板图为基础，边讲下列名词边在图中规范标画出三点、两力、两臂。并板书写出各名词及其定义。支点：杠杆（撬杠）绕着转动的点，用字母O标出。动力：使杠杆转动的力画出力的示意图，用字母F1或F动标出。阻力：阻碍杠杆转动的力画出力的示意图，用字母F2或用F阻标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1或L动标出。（简介力的作用线概念。）力臂的画法：首先确定杠杆的支点，再确定力的作用线。然后使用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上，符号指明哪个线段是力臂，并写出字母L1或L动。力臂常用虚线画出。阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母L2或L阻标出。练习：以课本图132丙，抽水机的柄为例（出示小黑板，图中暂不画出两个力臂），结合演示抽水机柄模型，由一名学生在板图上画出动力臂和阻力臂。要求用直尺三角板规范画出。其他学生在各自笔记本上练习。三、研究杠杆的平衡条件杠杆的平衡：是指杠杆静止不转动或杠杆匀速转动。今天研究杠杆的平衡是指杠杆在水平位置静止不动的平衡。学生实验：杠杆的平衡条件实验目的：研究杠杆在什么条件下平衡，即研究杠杆的动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系；实验器材：杠杆和支架、弹簧秤、钩码、尺、线实验步骤： 调节杠杆在水平位置平衡，通过调节杠杆的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡； 把钩码挂在支点两侧，调节位置和钩码的多少，使杠杆重新平衡； 记录实验数据。实验次数动力F1/N动力臂L1/cm动力动力臂阻力F2/N阻力臂L2/cm阻力阻力臂123提问：步骤1，为什么调节杠杆两端的螺母使杠杆在水平位置平衡？步骤2，为什么在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码位置，使杠杆在水平位置重新平衡？提问：课本记录实验数值的表格中力和力臂的单位是什么？表中“动力动力臂”和“阻力阻力臂”的单位是牛厘米，通常用牛米表示。（用刻度尺量长度，不要求读出估计数值。） 学生实验，实验数值记录在课本表中教师巡回指导。实验完毕，整理好器材。总结：由多个小组报告，根据实验数值归纳出杠杆的平衡条件，及数学表达式。 杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂上式的意义是：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。例如用抽水机抽水时，加在抽水机手柄上的力是150牛，如果动力臂是60厘米，阻力臂5厘米，即动力臂是阻力臂的4倍，动力就是阻力的四分之一。由此可知抽水机的柄受到的阻力是600牛。四、三种杠杆省力杠杆：用较小的动力克服较大的阻力。特点是动力臂大于阻力臂。优点：动力小于阻力。缺点：动力作用距离较长，费距离。例如：抽水机的柄，撬石头的撬杠、羊角锤等都是省力杠杆。费力杠杆：特点是动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。优点：动力作用距离较短，省距离；缺点：动力大于阻力。例如：理发剪、镊子、钓鱼杆、扫把等。等臂杠杆： 特点是动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。既不省力也不费力。例如：天平、跷跷板等。练习：组织学生分析图135各杠杆哪个是省力杠杆，哪个是费力杠杆。省力杠杆省力但是要多费作用距离，费力杠杆省了作用距离却要多用力；即省力又省距离的杠杆是没有的。天平和秤天平：观察托盘天平，找到支点。等臂杠杆重要的应用是天平。讨论：用天平称物体质量，天平平衡时为什么砝码的质量就等于被称物体的质量？天平是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知，动力等于阻力。动力和阻力就是砝码和被称物体对杠杆的压力，其压力的大小在杠杆水平平衡时等于它们各自的物重。根据物体受到的重力跟质量成正比的关系可知，砝码的质量等于被称物体的质量。O1O2F1F2天平是支点在中间的等臂杠杆秤杆秤、案秤是称物体质量的工具。杠秤、案秤是根据杠杆原理制成的。注意它是不等臂杠杆。杆秤、案秤用几个不重的砝码就能平衡秤盘中重得多的货物的道理。讨论：为什么可以用质量较小的秤砣平衡质量较大的物体？称量不同物体质量时，改变什么物理量使秤重新平衡？五、小结一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。杠杆的平衡条件：动力动力臂=阻力阻力臂。三种杠杆：省力、费力、等臂天平、秤：都是利用杠杆的平衡条件来工作的，天平是支点在中间的等臂杠杆。杆称是不等臂杠杆，称量不同物体质量时，改变力臂使秤重新平衡。六、作业 练习册第五节：其他简单机械教学目标知道什么是定滑轮、动滑轮、滑轮组，并能识别；理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用，会根据滑轮组的挂线判断滑轮组的省力情况，会根据要求，正确组装滑轮组；认识滑轮的实质。了解其他一些简单机械的应用。教学重点定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用，滑轮的实质。教学难点正确判断滑轮组的省力情况教学方法实验探索法教学用具滑轮、钩码、细绳、弹簧秤课时安排1课时教学步骤一、导入新课复习提问杠杆有哪三种？各有什么特点？举例说明。剪铁用的剪刀和镊子是省力杠杆还是费力杠杆？二、引入利用课本图13-8的漫画，通过课件演示。激发学生学习滑轮这种简单机械的兴趣。问题：为什么胖子能拉住包，瘦子却被包拉上去呢？这里利用到的机械叫做滑轮。三、新课教学定滑轮构造：带有凹槽的轮、转轴、外框；定义：工作时，滑轮的轴固定不动的滑轮。看课本图，分辨哪个是定滑轮。F1F2GF3定滑轮的特点：演示实验：按课本本节实验要求进行。参照课本图装置进行。F1F2OL1L2说明：重物用2个钩码表示，用弹簧秤测得的数值有两个，一是钩码重，另一个是通过定滑轮拉钩码时弹簧秤的示数。使用定滑轮不省力，但能改变动力的方向。解释动力方向的改变。定滑轮实质：支点在转轴，力臂为轮子半径的等臂杠杆。四、动滑轮定义：动滑轮工作时，轴和重物一起移动。FGOL1L2动滑轮的特点：演示实验2，参照图进行实验。说明：重物用3个钩码表示。用弹簧秤测出钩码重。用弹簧秤通过动滑轮来拉钩码，读取弹簧秤的示数时，跨过动滑轮的两条绳要竖直、平行。根据实验测得的数值分析得出，使用动滑轮提升钩码，弹簧秤的示数约是钩码重的二分之一。教师指出：在提升钩码的过程中也把动滑轮提升起来，当钩码重远大于动滑轮重时，动滑轮才可忽略不计，从而得出使用动滑轮可以省一半力的结论。使用动滑轮可以省一半力，此时钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。但是动滑轮不能改变动力的方向，且要多费距离。动滑轮实质：支点在轮边缘，动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆。五、滑轮组提问：看课本图，小女孩为什么能吊起一头牛犊？小女孩要拉住比她体重大得多的牛犊，使用了由定滑轮和动滑轮组合成的滑轮组。这样既节省了力，又能改变动力的方向。定义：由定滑轮和动滑轮组合成滑轮组滑轮组的特点：优点：既节省了力，又能改变动力的方向，要多费距离。缺点：结构复杂，需要较多的滑轮滑轮组中F与G的关系看有n段绳子支持物重（最后一段向下的不能算），那么FG/n按照要求组成滑轮组比较滑轮的个数和要求的绳子的段数，若滑轮个数等于绳子段数，则最后一段向下；若滑轮个数少于绳子的段数，则最后一段向上。G1FG2FG3FG4FFG/3FG/2FG/4FG/5滑轮组虽然既节省了力，又能改变动力的方向，但是要多费距离。如果FG/n，那么Snh六、小结：利用板书进行小结七、作业：