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1、简单机械 功和能【教学内容与目的要求】1、理解力臂的概念2、理解杠杆的平衡条件3、理解定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用4、常识性了解轮轴的作用5、理解做功的两个必要因素6、理解机械功的计算公式：W=FS7、理解功率的概念8、知道功的原理9、知道有用功和总功，知道机械效率10、理解动能、势能的初步概念，知道弹性势能，知道动能、势能可以相互转化【重点与难点】1、理解力臂的概念，正确地在图上画出力臂，或根据题目所给条件判断那一个是力臂。2、杠杆的平衡条件及应用3、定滑轮、动滑轮及滑轮组的作用4、功、功率的概念5、功的原理6、机械效率知道有用功、额外功、总功和机械效率7、动能、势能的概念及机械能的概念8、
2、动能和势能是可以相互转化的。【方法指导与教材延伸】1、什么是杠杆 物理学上定义的杠杆是一根在力作用下能绕固定点转动的硬棒。所谓硬棒，就是要求在使用时棒不会变形，至于棒的形状则并非一定要求是直的，比如滑轮、轮轴等都可看作是杠杆。在生产劳动和日常生活中，常接触到杠杆，如买菜使用的杆秤，实验室使用的天平。常用的剪刀、镊子、羊角锤等实际都是杠杆的变形。2、正确理解力臂的概念 力臂是指从支点到力的作用线的距离，力对支点的转动效果不仅与力的大小有关，还与支点到作用线的垂直距离有关。支点到动力作用线的距离叫动力臂，支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂。力的大小相同时，力臂是影响杠杆转动的物理量。如图甲所示，若分
3、别在杠杆的A点和B点作用竖直向上的力F1和F2，使杠杆缓缓绕O点转动，当然用力F2较小，因为F2的力臂较大。如图乙中，若先后在杠杆同一点A作用垂直于杠杆的力F1和斜向下的力F2，使杠杆缓缓绕O转动，我们发现用力F1较小，原因同样在于F1的力臂较大。 应用中必须留心力臂的画法。千万不要把转动轴到力作用点的连线误认为是力臂。图乙中我们还可以看到，若作用点不变，力的方向发生改变，那么力臂也会随着改变，F1的力臂是l1，F2的力臂是l2，而且力臂不一定在杠杆上（如l2）。3、杠杆平衡表示什么意思：平衡条件是什么。当有两个力或几个力作用在杠杆上，能使杠杆分别按两个不同方向（比如顺时针或逆时针）转动，若杠
4、杆保持静止不动或匀速转动时，则我们说杠杆平衡了。根据实验可确定杠杆平衡的条件是：即动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。应该注意所谓动力与阻力并无严格区别，比如天平测量物体质量时，被测物对底盘的压力与砝码对底盘的压力根本无需分清哪个是动力，哪个是阻力，它们在这里的区别仅在于使杠杆转动的方向不同而已。4、滑轮的实质是什么滑轮实质是变形的，可连续转动的杠杆。定滑轮的支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，由杠杆的平衡条件可知，定滑轮是等臂杠杆，故使用定滑轮不能省力；动滑轮的支点是那段上端固定的绳子与动滑轮相切的点，动力臂是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径，由杠杆的平衡条件可知，动滑轮的动力
5、臂是阻力臂的2倍，动力就是阻力的，所以动滑轮能省一半力。5、怎样判断滑轮组的用力情况？使用滑轮组提重物时，若忽略滑轮和轴之间的摩擦以及绳重，则重物和动滑轮由几段绳子承担，提起重物的力就等于总重量的几分之一，即F=。因此判断用力情况的关键是弄清几段绳子承担动滑轮和重物的总重。用“隔离法”，把重物和动滑轮从滑轮组中“隔离”出来，就很容易弄清直接与动滑轮连接的绳子的根数n，在图甲中我们用虚线把重物和动滑轮从滑轮组隔离，以重物和动滑轮为研究对象，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力F=。同理，分析乙图可知，提起重物及动滑轮的力F=。从上面还可以看出，同一个滑轮组，绳子的绕法不同，省力的情况也不同，绳端
6、固定在动滑轮上比固定在定滑轮上更省力。6、正确理解“功”的意义 物理学上引入功的概念，并定为：一个物质受到力的作用，并在力的方向上通过一 段距离，称这个力对物体作了功。 功和日常生活中常常讲的“工作”很相似，但两者并不相同。“工作”的含义比较广泛，它是指用体力劳动或脑力劳动来完成的任何一种活动，物理学中功的含义要狭窄得多，但是比较严格。 功是由两个因素决定的，一个是作用力，一个是作用力方向上物体通过的路程，两者缺一不可。下列三种情况对物体都没有做功：物体移动了一段距离，但没有受到力的作用。例如物体在光滑水平面做匀速运动，在水平方向没有受到阻力，也没有受到动力，物体由于惯性而运动，因而没有力对物
7、体做功。物体受到力的作用,但没有沿力的方向通过距离,例如,用力推车,车没有推动。推车的力没有对物体做功。又如，一个人举着重物不动，他对重物的举力没有对重物做功。物体受到了力的作用,也通过了距离.但物体移动的距离跟物体受到力的方向垂直.例如,手用竖直向上的拉力提水桶,沿水平方向移动距离,水桶没有在竖直方向上移动距离,这个拉力也没有对水桶做功。7、正确理解功率的概念 功率是表示物体做功快慢的物理量。功率和功是两个不同的概念，做功多，不一定做功快；反之，做功快不一定做功多。功率大，表示单位时间内做功多。功率是由物体所做的功和完成这个功所用的时间两个因素决定的。从公式P=可知，相同的时间内做功多的，功
8、率大；做相同的功，所用时间少的，功率大。W=FS P=Fv物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。在功率一定时，力与速度成反比。当汽车上坡时，司机采取换挡的办法，减小速度，以获得较大的牵引力。8、机械效率等于有用功跟总功的比值，它与机械是否省力和机械功率大小，做功多少是无关的，一般情况下，省力的机械效率低。9、测滑轮组的机械效率，在这分组实验中，应把根据原理图装配器材，为培养学生实验能力，老师应让学生知道本实验的原理，按排实验步骤，装配器材，设计表格，以达到逐步发展学生实验能力的目的。10、关于本节课文后面的实验思考题，应启发引导学生自
9、己解答，必要时，教师也可作适当提示或组织学生讨论三个问题，可按如下思路分析（题目略）：（1）因为W总=W有用+W额外 所以= = 一般情况下，同一滑轮组挂不同的钩码时，W额外变化不大，因而可以近似地认为其不变，但挂不同钩码时，W有用不同，由上式可知，这时机械效率也不同。（2）两滑轮组同时挂2个钩码时，当提升相同高度时，W有用是相同的，此过程中，滑轮组所做的额外功主要为提升滑轮，所做功与克服摩擦力所做功之和，因第二种滑轮组提升的动滑轮为2个，它需做的额外功大于第一种滑轮组需做的额外功。故由上式即可知，第二种滑轮组的机械效率比第一种的小。 （3）提高滑轮组机械效率的主要措施有：使滑轮组在满载情况下
10、工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减少额外功，提高效率。 11、能是物理学中的重要概念，比较抽象，不易理解，只要求学生知道物体做功的本领叫做能（或能量），物体能够做多少功，它就具有多少能。12、用生活实例共同探讨动能和势能的大小与哪些因素有关，在生活实例及课本中提出的一系列问题的讨论中归纳出有关的结论。13、“机械能转化和守恒定律”可以分两个层次进行。（1）通过观察实验与实例分析，得出机械能可以相互转化的结论。（2）说明机械能可以相互转化后再考虑到“守恒”的概念，事例应由简到较复杂的先后顺序考虑进行分析
11、归纳，尽量应用贴近学生生活的事例，及简单明了的实验进行讲解。 【例题选讲】例1、 画出下列图中所示的杠杆（支点为O）的力臂。解：例2、 扁担长m，两端物体的重力分别为G1=500N，G2=300N。若不考虑扁担的重力。人的肩头应在什么位置,扁担才平衡?若扁担两端同时增加G=100N的重力,肩头应在什么位置?解:以肩为支点,前后两物体作用力的力臂分别 扁担平衡时,有 500NN) (2)扁担两端同时增加100N重力后F1 =(500+100)N=600NF2=（300+100）N=400NF11=F2(-1)解得1=08m（肩头距前面物体08m）例3、一根长为的均匀木条，支点在中点时正好平衡，如
12、果把其左端的一半锯下迭放在剩余部分上面（如图）木条还能保持平衡吗？为什么？解：根据杠杆平衡的条件来分析，但不能直接代公式，把左端锯下的木条迭放在剩余部分上面，当不知能否平衡，所以须先分别算出各段重力对支点O的力距（F l）。画出杠杆的示意图，设木条重G=木条不能保持平衡例4、有一个结构不明的滑轮组，只知道拉力F向下拉绳子时，每拉下12m，重物就上升3m，拉力F=400N，重物为多大，试画出滑轮的结构图。解：对于滑轮组的问题，要弄清：(1)绳端移动的距离s与重物上升的距离h，绳子的段数n之间的关系是s=nh; (2)判断滑轮组绕绳的段数的方法，用一条虚线把动滑轮组和定滑轮“切割”开，再数直接与动
13、滑轮组相连的“绳子段”有几(n)个，就有几(n)段绳; (3)滑轮组上的绳的绕法有两种：一是将绳的一端固定在动滑轮的钩上，拉力方向向上。二是将绳的一端固定在定滑轮的钩上，拉力方向向下。s=nhn=F=G=nF=4400N=1600N 滑轮组的结构如图所示例5、如图甲所示，用F=10N的力，拉着物体在地面上匀速运动，则物体与地面的摩擦力是多大？若物体向前移动1m，绳子要拉过多少m？解：由图甲可知，滑轮组用3段绳子拉物体运动， 我们对滑轮B及物体进行受力分析，如图乙所示， 设摩擦力为f。 F1=3F，f=F1 而F1=F1则f=F1=3F=3若物体移动1m，动滑轮上三段绳子都要移动1m，故绳子自由
14、端需拉过3m。例6、用100N水平拉力，将质量为100kg的物体沿水平 地面匀速拉动10m，则拉力对物体做多少功？重力对物体做多少功？物体受到的阻力是多少？解：物体在水平面上作匀速直线运动，共受四个力作用，水平方向有拉力F和磨擦力f，竖直方向有重力G和支持力N，物体受力情况如图所示，物体沿拉力F方向移动10m，拉力F做功： WF=F重力G的方向与物体移动方向垂直，重力做功为零，WG=0。因物体在水平面上作匀速直线运动，根据N顿第一定律可知：f=F=100N。例7、一台拖拉机耕地的最大牵引力是25N，若每小时拖拉机行驶72千m，它的功率多大？每小时作功多少？解：拖拉机功率：拖拉机速度： 拖拉机每小时作功： 例8、在100m深的矿井里，每分钟积水9m3，要想不让水留在矿井里，应该用至少多大功率的水泵抽水？解：每分钟泵抽起水的重力G=，水泵克服重力做功,完成这些功所需时间 = =147000W=147（kW）例9、某人用如图所示的滑轮组（不计磨擦）提升某一重物，所用拉力F为200N，若滑轮组的机械效率为80%。求（1）被提升的物重？（2）动滑轮重？解：(1) (2) 有 例10、测“滑轮组机械效率”的实验中所用的测量仪器有_
