人教版八年级物理下册第十二章《简单机械》PPT课件.ppt

第1节杠杆第1课时杠杆及其平衡条件,第十二章简单机械,新课标人教版八年级物理下册,铡纸刀,开瓶器,生活工具,导入新课,生活工具,这些工具在使用时，有什么共同特点？,它们工作时，能绕一个固定点转动。,树枝剪,抽水机,导入新课,1.认识杠杆，能分清杠杆的五要素；（重点）2.通过实验，探究杠杆的平衡条件及应用。（重点）,学习目标,导入新课,1.定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。,讲授新课,道钉撬火钳独轮车,讲授新课,2.杠杆五要素：,F2阻力,l1动力臂,l2阻力臂,(动力作用线),(阻力作用线),O支点,杠杆绕着转动的固定点,使杠杆转动的力,阻碍杠杆转动的力,支点到动力作用线的垂直距离,支点到阻力作用线的垂直距离,F1动力,讲授新课,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。,动力臂(l1)：从支点到动力作用线的垂直距离。,阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的垂直距离。,(力的作用线：过力的作用点，沿力的方向的直线),这些概念很重要,讲授新课,l2,l1,3.作力臂的方法,找出支点的位置,从支点作动力、阻力作用线的垂线,确定动力、阻力作用线,标垂足，定力臂,讲授新课,试一试：画出图中杠杆各力的力臂,F1,F2,l1,l2,F1,F2,l1,O,l2,O,讲授新课,1.杠杆平衡：杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡。,问题：杠杆在满足什么条件时才会平衡？,讲授新课,2.探究杠杆的平衡条件,保证力臂沿杠杆，便于测量。,实验操作：,（1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。,问题：为什么要调节杠杆在水平位置平衡？,讲授新课,（2）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中。（3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。,讲授新课,（4）在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。,讲授新课,杠杆平衡时，动力动力臂=阻力阻力臂。,讲授新课,O,l1=9m,l2=6cm,F1=200N,F2,例题：,由F1l1F2l2得：,解：,=3104N,=3103kg=3t,讲授新课,杠杆及其平衡条件,杠杆,在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆,支点(O),动力(F1),阻力(F2),动力臂(l1),阻力臂(l2),杠杆的五要素,杠杆的平衡条件,F1l1=F2l2,课堂小结,第1节杠杆第2课时杠杆的类别与应用,第十二章简单机械,新课标人教版八年级物理下册,导入新课,观察下面几幅图，你有什么发现？,1.知道省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的特点；（重点）2.知道杠杆在生活中的应用。,学习目标,导入新课,活动：请每个小组4名同学每人画一个图，标出图中杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂。,讲授新课,O,F1,F2,l1,l2,O,F1,F2,l1,l2,l2,l1,F1,F2,F1,F2,l1,l2,你认为图中的杠杆可以分成几类？每一类杠杆分别有什么特点？,讲授新课,F1,F2,动力臂l1,阻力臂l2,由F1l1=F2l2l1l2F1F2这是省力杠杆,省力杠杆,讲授新课,1.省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。,在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？,我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，同时我们又付出了怎样的代价呢？,讲授新课,请注意观察，赛艇的船桨在划水时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？,讲授新课,使用费力的杠杆，有什么好处呢？,F2,F1,动力臂l1,阻力臂l2,由F1l1=F2l2l1l2F1F2这是费力杠杆,费力杠杆,讲授新课,2.费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。,在生活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？,使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离。,讲授新课,3.等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。,物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆。,托盘天平,物理天平,讲授新课,下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是（）,A启瓶器,B切纸铡刀,C食品夹,D羊角锤,C,练一练,讲授新课,【思考】,给我一个支点和一根足够长的硬棒，我就能撬动地球。阿基米德,你认为阿基米德的愿望能实现吗？,讲授新课,通过这节课的学习，你有哪些收获？你还存在哪些疑问？与同伴交流。,讲授新课,杠杆的类别与应用,省力杠杆,l1l2，F1F2,费力杠杆,l1l2，F1F2,等臂杠杆,l1=l2，F1=F2,课堂小结,第2节滑轮第1课时定滑轮和动滑轮,第十二章简单机械,新课标人教版八年级物理下册,我们先来观察一幅科学漫画,这个故事中起到关键作用的是哪个部件?你在哪里见到过吗？,导入新课,生活中的滑轮,导入新课,生活中的滑轮,导入新课,1.认识什么是定滑轮和动滑轮；2.知道定滑轮和动滑轮的特点。（重点）,学习目标,导入新课,这些都是滑轮，请你观察它们的结构吧。,滑轮：边缘有凹槽，能绕轴转动的小轮。,凹槽,轴,小轮,讲授新课,旗杆顶端的滑轮,电动机下面的滑轮,货物上升时，电动机下面的滑轮随物体一起移动。,国旗上升时，旗杆顶端的滑轮不随物体一起移动。,下面两个滑轮在使用上有什么不同呢?,讲授新课,1.滑轮的分类,定滑轮,使用时，滑轮的轴固定不动,动滑轮,使用时，滑轮的轴随物体一起运动,讲授新课,使用定滑轮拉物体。仔细观察实验，注意力的方向及大小,使用动滑轮拉物体。仔细观察实验，注意力的方向及大小。,实验,讲授新课,结论：使用定滑轮不省力，不省距离；但可以改变力的方向。,2.定滑轮,讲授新课,结论：使用动滑轮可以省力；但费距离，且不改变力的方向。,3.动滑轮,讲授新课,理论分析转轴固定不动，相当于支点O，拉力相当于动力，物体对绳子的拉力相当于阻力。,定滑轮相当于一个等臂杠杆，因此，不省力也不费力。,定滑轮的实质,讲授新课,理论分析支点是A点还是O点?,GR=2RF,动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。因此能省一半力。,动滑轮的实质,讲授新课,1.定滑轮左端绳子下端挂着相同的重物，若在定滑轮右端的绳子自由端分别沿三个方向用力（如图所示），力的大小分别为F1、F2、F3，则（）。AF1最大BF2最大CF3最大D三个力一样大,D,练一练,讲授新课,2.用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（）。AF1>F2>F3BF2>F3>F1CF2>F1>F3DF3>F1>F2,D,讲授新课,定滑轮与动滑轮,定滑轮,轴不随物体一起运动的滑轮,不省力，也不费距离，但可以改变力的方向,实质：等臂杠杆,轴随物体一起运动的滑轮,省力，但费距离，且不能改变力的方向,实质：省力杠杆,动滑轮,课堂小结,第2节滑轮第2课时滑轮组、轮轴和斜面,第十二章简单机械,新课标人教版八年级物理下册,定滑轮可以改变力的方向，但不能省力。动滑轮可以省力，但不能改变力的方向。,能否得到这样一种机械，它既可以省力，又可以改变力的方向呢？,导入新课,1.知道滑轮组的使用及特点；（重点）2.了解轮轴和斜面的简单应用。,学习目标,导入新课,定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组。,结论：使用滑轮组既可以省力；又可以改变力的方向。,讲授新课,想一想：还有别的绕线方法吗？,讲授新课,这两种绕线方法有什么不同？,1.绳子的起点2.拉力的方向3.拉力的大小4.移动的距离,讲授新课,讨论,利用两个定滑轮和两个动滑轮，可以怎样绕绳子呢？,讲授新课,试一试,F,F,讨论：这两种绕线方法有什么不同？,讲授新课,议一议,你发现了什么规律？,结论：,n为承担物重的绳子段数。,讲授新课,讨论,讨论：若每个滑轮重30N，结果如何？,讲授新课,汽车重2104N，陷入泥中，受到的阻力为3103N。用如图所示装置，则至少要用多大的力才能将汽车拉出？,讲授新课,物体能被提起吗？,动滑轮对物体的拉力？,地面对物体的支持力？,物体对地面的压力？,F=10N,G动=5NG=50N,讲授新课,下面是几种轮轴1.井上的辘轳从右边看过去，可画成下图：,动力臂大于阻力臂省力杠杆。,讲授新课,2.汽车的方向盘从上边看下去，也可画成下图:,动力臂大于阻力臂省力杠杆。,讲授新课,3.水龙头从上边看下去，也可画成下图:,动力臂大于阻力臂省力杠杆。,讲授新课,船舵,门的把手,螺丝刀,单车的踏板,4.其他轮轴,讲授新课,斜面也是一种省力机械,讲授新课,其他斜面,讲授新课,滑轮组、轮轴和斜面,滑轮组,轮轴与斜面,课堂小结,定滑轮与动滑轮的组合叫滑轮组,绳子自由端的拉力,绳子自由端的距离,第3节机械效率第1课时认识机械效率,第十二章简单机械,新课标人教版八年级物理下册,种子的发芽率树的成活率油烟净化率工作效率,“率”=有用量/总量，表示事物某一方面的优劣。,导入新课,1.了解什么是有用功、额外功和总功；（重点）2.理解什么是机械效率。（重点）,学习目标,导入新课,要把重100N的沙子运上三楼。下图画了三种办法。,哪种办法最好，哪种办法最不好？,讲授新课,人提沙子做功,对沙子做功,对桶做功,W1=600J,克服自重做功,总功3120J,额外功2520J,沙子重100N人体重400N动滑轮重10N桶重20N口袋重5N地面到三楼高6m,W2=120J,W3=2400J,有用功600J,讲授新课,对沙子做功,W1=600J,对桶做功,对动滑轮做功,有用功600J,额外功180J,沙子重100N人体重400N动滑轮重10N桶重20N口袋重5N地面到三楼高6m,人拉滑轮利用桶做功,W2=120J,W3=60J,总功780J,讲授新课,对沙子做功,对口袋做功,对动滑轮做功,人拉滑轮利用口袋做功,沙子重100N人体重400N动滑轮重10N桶重20N口袋重5N地面到三楼高6m,W1=600J,W2=30J,W3=60J,有用功600J,额外功90J,总功690J,这种办法最好！,讲授新课,在做有用功的同时，人们不需要但又不得不做的功，叫做额外功。,我们要做的，必须做的功，叫做有用功。,讲授新课,有用功加额外功是总共做的功，叫总功。,即：W总=W有用+W额外,讲授新课,提升重物是目的，是有用功。,要达到目的，完成有用功，必须施加力F对滑轮做功，是总功。,例如：滑轮,讲授新课,机械效率有用功跟总功的比值。,注：机械效率一般用百分数表示，没有单位。,我们总希望，有用功占总功的份额越大越好。,公式：,讲授新课,W额外0，W总W有用所以1,W额外0，W总W有用所以1,分析公式：,讲授新课,使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是50%，也可以说有用功在总功中占的比例是50%，另外的50是额外功。,讲授新课,起重机的机械效率是50%，它表示什么意义？,【简介常见机械的效率】,滑轮组50%70%起重机40%50%抽水机60%80%离心式水泵60%80%,因此，使用机械时，要充分发挥机械设备的作用，减小额外功以提高机械效率。,讲授新课,请谈谈我们可以采取哪些措施来提高机械效率?,减小摩擦,减小机械本身的重力,讲授新课,用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功，哪部分是额外功？,提水所做的功是有用功，提水桶所做的功是额外功。,如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，捞上的桶里带了一些水，这种情况下哪部分是有用功，哪部分是额外功？,提水桶所做的功是有用功，提水所做的功是额外功。,讲授新课,定滑轮与动滑轮,有用功,对人们有用的必须要做的功,并非我们需要但又不得不做的功,有用功与额外功的总和,有用功跟总功的比值叫做机械效率,机械效率总小于1,机械效率,课堂小结,额外功,总功,第3节机械效率第2课时测量机械效率,第十二章简单机械,新课标人教版八年级物理下册,有用功,对人们有用的必须要做的功,并非我们需要但又不得不做的功,有用功与额外功的总和,有用功跟总功的比值叫做机械效率,什么是机械效率，表达式是什么？,额外功,总功,有用功、额外功、总功的概念是什么？,如何测量机械效率？,复习,导入新课,1.会测定某种简单机械的机械效率；（重点）2.了解如何提高机械效率。（重点）,学习目标,导入新课,实验原理,实验器材,注意事项,弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码。,竖直向上，缓慢拉动测力计。,讲授新课,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。,讲授新课,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，机械效率越低。,讲授新课,影响滑轮组机械效率的因素,摩擦、绳重（轮与轴及轮与绳之间）（减小摩擦可以减少额外功，提高机械效率）如：加强机械运动部位的润滑、采用轻质细绳物重（物重增加，机械效率提高）动滑轮重（动滑轮重减小，机械效率提高）,讲授新课,=,=,=,关于测量滑轮组机械效率的几点说明：,=,=,=,1.在测滑轮组的机械效率时，可以不测量s和h；,2.若不考虑绳重和摩擦，只计动滑轮重力时：,F=(G+G动)/n,=,讲授新课,例：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：此实验所用滑轮的个数至少是_个，其中动滑轮有_个。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”）,3,2,62.5%,大于,讲授新课,W有GhW总Fs,讲授新课,探究：斜面的机械效率与斜面的倾角的关系,你认为要测量哪些物理量？实验中要注意什么问题？运用了什么研究方法？,讲授新课,记录表格：,0.06,1.7,1.7,1.7,0.1,0.14,0.4,0.5,0.6,0.82,0.82,0.82,0.1,0.17,0.24,0.33,0.41,0.49,30,41,49,讲授新课,1.斜面的倾斜程度（光滑程度一样的斜面，倾斜程度越大，机械效率越高）2.斜面的粗糙程度（倾斜程度一样的斜面，斜面越光滑，机械效率越高）,影响斜面机械效率的因素,讲授新课,测量机械效率,测量滑轮组的机械效率,测量斜面的机械效率,课堂小结,小结与复习,第十二章简单机械,新课标人教版八年级物理下册,一、简单机械,1杠杆的五要素支点O、动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2图示杠杆的力臂,例：画出图中力F对支点O的力臂l。,l,例一块截面积为矩形ABCD的均匀金属块重2000N，它的长宽之比为4:3，将它置于水平地面上如图所示，若在A点用力F抬起金属块的一端，则力F至少为N。,800,2探究杠杆的平衡条件调节杠杆在水平位置平衡；获取实验数据；归纳结论。,3杠杆的平衡条件动力动力臂=阻力阻力臂F1l1=F2l2,两个力与它们的力臂成反比。,例：右图所示杠杆平衡吗？作如下变化，杠杆能平衡吗？若左侧加一个相同钩码；若右侧减一个钩码；支点右移一格；左侧钩码组左移一格。,4杠杆分类,省力杠杆：动力臂大于阻力臂。省力，但费距离。费力杠杆：动力臂小于阻力臂。省距离，但费力。等臂杠杆：动力臂等于阻力臂。不省力也不费力。,例：钓鱼杆、使用筷子、用大扫帚扫地,例：开瓶起子、羊角锤起钉子、剪铁皮的剪子,例：天平,2动滑轮动滑轮的杠杆示意图；动滑轮实质是动力臂是阻力臂2倍的杠杆。,1定滑轮定滑轮杠杆示意图；定滑轮实质是等臂杠杆，,3滑轮组拉力大小与重力大小的关系：动滑轮和重物由几段绳子承重，拉力就是总重的几分之一。拉力与重物移动距离的关系：绳子自由端移动的距离是重物移动距离的n倍。s=nh,例1小明站在地面上准备用一个滑轮组提升重物，请在图中画出绕线的方法。,解析：n应为整数n=4应用两“动”两“定”滑轮组，绳子固定端在定滑轮下，最多能提起,例一根绳子最多能承受300N的拉力，要提起1000N的重物，应用什么样的滑轮组？(动滑轮重力不计要求向下拉且滑轮个数最少)用这个滑轮组最多能提起多重的物体？,二、机械效率,1机械效率的概念有用功跟总功的比值。公式：用百分数表示，总小于1。,2测滑轮组的机械效率：,实验原理,滑轮组的机械效率与滑轮轴摩擦、动滑轮重、物重有关。动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。,直接测量量为G、F、h、s，用公式计算中间量W有=Fs，W总=Gh。,计算机械效率,例,1农村用来舂米的工具是一个杠杆，下图是它的结构示意图。O为固定转轴，在A端连接着石球，脚踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下击打稻谷。若石球重50N，要将石球抬起，脚至少用多大竖直向下的力？(摩擦和杠杆自重均忽略不计),2杠杆由图中位置到水平位置的过程中，力F如何变化？,力F始终与杠杆垂直,力F的方向始终水平,力F的方向始终竖直,3质量是6kg的物体A放在水平桌面上，利用下图装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平，其示数为2N，不计绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦，则（g取10N/kg）（1）作用在绳端的拉力F为N；（2）水平桌面对物体A的摩擦力是N；（3）在10s内拉力作用点移动m。,2,6,6,4如图所示的滑轮组将重G12N的物体匀速提升20cm。所用的拉力F5N，所做的有用功为J，机械效率为，当改为提升18N的重物时，该滑轮组的机械效率为。（忽略滑轮重和绳与轴的摩擦）,2.4,80%,85.7%,