第三章第一节斜面
一、教学目标:
1、能举出常见的斜面的实例,并能说出为什么人们使用这种简单机械。
2、通过参与斜面活动,得出斜面能够省力的结论。并了解一些变形的斜面。
3、理解功的概念和单位,能判断力在各种情况下有没有做功。
4、能利用功的公式进行简单计算。
5、理解功率的概念和单位,会进行功率的计算。
二、重点
认识斜面,知道斜面能够省力,理解功和功率的概念,能进行功和功率的计算
三、难点
认识斜面,功和功率的计算。
四、教学过程:
〔创设情景,导入新课〕
城市中的立交桥为什么都有很长的引桥。当公路经过山时都有蜿蜒的盘山公路。一个工人要把货物放到卡车上,他为什么要在卡车和地面之间搭起一块大的斜木板?立交桥的引桥、盘山公路、搭在卡车和地面之间的木板,实际上都是斜面。那么为什么要使用斜面,下面让我们通过实验来探究一下。
〔探究实验〕
实验步骤:
1、把几本书放在木板一侧的下面,使木板形成一个斜面。
2、用一小段绳子系在小木块上,弹簧测力计勾着绳子沿斜面向上运动。
3、用弹簧测力计勾着小木块沿木板缓缓向上移动过程中,观察弹簧测力计的读数并记录。
4、用弹簧测力计勾着小木块缓缓竖直吊起达到斜面顶部的过程中,观察弹簧测力计的读数并记录。
5、设计表格,分别测量三次取平均值。
6、比较以上两种情况下弹簧测力计的读数,你发现了什么。
结论:斜面是一种省力的机械。斜面是通过多移动距离而达到省力的。
知识扩展:沿着斜面推拉物体所需的力的大小跟哪些因素有关(如何设计该探究实验) 猜测:沿着斜面推拉物体所需的力的大小可能跟斜面的粗糙程度、斜面的高度和斜面的长度有关。
实验(1)将一个物体放在斜面上,用弹簧测力计勾着小木块沿木板缓缓向上移动,记录弹簧测力计的读数,重复三次取平均值。然后在该斜面上铺上一块毛巾,重复以上实验,比较弹簧测力计的读数。结论:在高度与长度相同的情况下,沿着斜面推拉物体所需的力的大小与斜面粗糙程度有关,斜面越粗糙,所需的力越大。
(2)在原斜面放书的一侧,再放几本书,增加斜面的高度,用弹簧测力计勾着小木块沿木板缓缓向上移动,记录弹簧测力计的读数,重复三次取平均值,与原来拉力的大小进行比较。结论:在长度与粗糙程度相同的情况下,斜面高度越大,所需的拉力越大,斜面高度越小,所需的拉力越小。
(3)选用一块粗糙程度相同而长度不同的木板,放在同样高度的书本上,用弹簧测力计勾着小木块沿木板缓缓向上移动,记录弹簧测力计的读数,重复三次取平均值,与原来拉力的大小进行比较。结论:在高度与粗糙程度相同的情况下,斜面长度越大所需的拉力越小,全面长度越小所需的拉力越大。
知识扩展:
劈是我国最常见的一种斜面,早在青铜器时代就被应用在生产中。
盘山公路、螺栓和螺丝钉都是变形的斜面。盘山公路的目的是为了增大斜面的长度使汽车在上坡时能省力。螺栓斜面高就是螺栓的长度,而斜面的长是螺纹的总长度。
〔创设情景,导入新课〕
1、某建筑工地上起重机把600块红砖从地面举高到五楼(已知每层楼的高度为3米),如果每块砖的质量是2千克,则在匀速上升时起重机对砖块的拉力是多少,当静止不动时起重机对砖块的拉力是多少?
2、起重机如果每秒钟将砖块提升0.5米,则从地面接到五楼需多少时间。
3、有一工人,一次挑30块砖,以01m/s的速度上楼(下楼速度相同),则要挑完600块砖需要多少时间。
4、起重机和人的工作量是否相同。通过以上分析你有什么感想。
用手沿水平方向推一辆放在桌面上的小车,使小车在力F 的作用下移动一段距离s,我们就说手对小车做了功。起重机吊起重物时,对重物有一个向上的拉力,重物在拉力F 的作用下,升高了一段距离s,我们就说起重机对重物做了功。一个人用向上的力F 提着水桶在水平方向移动了一段距离s,我们就说人对水桶没有做功。一颗子弹射出枪膛后继续向前飞行,这时我们也说枪没有对子弹做功。汽车在水平地面上行驶时,发动机对汽车有一个向前为F 的牵引力,在这个牵引力作用下汽车向前运动了一段距离s,这时我们说发动机对汽车做了功。当关闭发动机后汽车依靠惯性继续向前运动,此时我们说汽车没有做功。 归纳总结:
一个物体在力的作用下,沿着力的方向移动了一段距离,就说该力对这个物体做了机械功,简称功。做功包括两个必要因素:。①作用在物体上的力;②物体在力的方向上通过的距离。如果没有同时具备时就没有做功。一个人用向上的力F 提着水桶在水平方向移动了一段距离s,虽然物体也受到力的作用,并且物体也运动了一段距离,但是物体不是在力的方向上移动的距离,因此力没有对物体做功。射出枪膛的子弹和关闭发动机的汽车虽然都向前运动,但这种运动是由于物体具有惯性,而在水平方向上没有力的作用,因此物体也没有做功。另外如举重运动员,举起杠铃时,运动员对杠铃做了功(因为运动员对杠铃有一个向上的力的作用,并且杠铃向上运动了一段距离。但举起杠铃后运动员必须坚持一段时间才算成功,在举在哪里不动的这段时间,运动员没有对杠铃做功,因为虽然运动员对杠铃有力的作用,但物体在力的方向上没有通过距离。同样如果运动员举着杠铃在台上走一圈,运动员对杠铃也没有做功,因为运动员举杠铃的力是竖直方向,而运动方向是水平方向,因此没有在力的方向上移动距离。
功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积。W =F ·s ,其中F 的单位是牛,s 的单位是米,W 的单位是焦耳。1焦耳=1牛×1米(物体在1牛力的作用下在力的方向上通过1米的距离)。
情景分析:
1、力的方向与物体运动方向一致,功就是力和物体移动距离的乘积。
2、力的方向与物体运动方向相互垂直,力对物体没有做功(功为0)。
3、物体依靠惯性向前运动,也就是说物体在没有受到力的作用下向前运动,物体没有做功。
4、力的方向与物体运动方向既不一致,也不相互垂直,此时力对物体做功,分析物体在力的方向上通过的距离,再将力乘以物体在力的方向上通过的距离。
思考练习:
1、将一个重100N 的物体沿着长5米,高2米的光滑斜面推到顶端,则力对物体做了多少功?
2、小刚把一只质量为200Kg 的箱子,沿着高4米,长10米的斜坡匀速拉上斜面的顶端,如果所用的拉力是980N ,求小刚对箱子做了多少功,如果小刚不用斜面,直接用手把箱子提高4米,小刚对物体做了多少功。此物体受到斜面的摩擦力为多少?
三、功率
1、在工农业生产中,随着机械化程度的不断提高,人们越来越多地使用机器来代替人力和畜力。例如用起重机来搬运建筑材料,用拖拉机耕田等。机器做功往往比人力和畜力做功快得多。例如一台拖拉机一天耕的田,用牛要耕上好几天。大型挖土机几分钟能挖几十吨土。这说明人、牲畜和机器做功的本领不一样,同样是机器做功也有快慢,如大型抽水机一分钟能抽很多水,相当小型抽水机几分钟或几小时所抽的水,大型发电机1小时能发几十万度甚至上百万度电。也就是说它们在相同的时间内做的功多少不一样。大型机械做功比人、牲畜和小型机械做功快。我们把单位时间内所做的功叫做功率,功率是表示做功快慢的物理量。功率大表示做功快,功率小表示做功慢,也就是说功率越大说明在单位时间内所做功越多,但功率大不一定做功就多。P =W/t。
2、功率是单位时间内完成的功,功率用P 表示,功用W 表示,时间用t表示,因此功率的计算公式是P =W/t,其中功的单位焦,时间的单位是秒,功率的单位就是焦/秒。用一个专门的名称瓦特来表示1瓦=1焦/秒,表示每秒钟所做的功为1焦耳。瓦的符号是W 。
3、P =W/t,W =F ·s,P =W/t=F ·s/t=F ·υ(其中υ的单位一定要用米/秒)。
4、有关功率的计算:
[例1]一架起重机在5分钟内把6×10牛的物体匀速举高25米,它所做的功为多少,起重机的功率为多大?
思考:除了以上计算方法外还可以用什么方法进行计算。
思考:在测定人上楼的功率时,某质量为50千克的同学,在1分钟内从一楼跑到4楼,已知每层楼的高度为3米,则该同学上楼的功率是多大?在测定该同学上楼功率时需要用到哪些器材。
思考:某汽车发动机的功率为100千瓦,该车匀速行驶时受到的阻力为3125牛,则该车行驶的速度为多大? 4
思考:汽车在上坡时为什么驾驶员往往要降低速度?
第三章第二节滑轮
一、教学目标
1、认识滑轮的基本结构,知道定滑轮和动滑轮的特点,会使用定滑轮和动滑轮提升重物。
2、了解由两个滑轮组成的滑轮组的特点,能使用滑轮组。
3、了解有用功、额外功、总功和机械效率的含义。
二、重点:
定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点,机械效率的含义。
三、难点
利用种类滑轮解决实际问题
四、教学过程
〔创设情景,导入新课〕
星期一升国旗时,随着国歌声,国旗徐徐升起。当国旗升起时,旗手如何拉绳子?国旗旗杆顶端有一个什么装置?
〔合作交流、探究新知〕
一、认识滑轮
1、一个周边有槽,可以绕轴转动的小轮叫滑轮
2、滑轮的作用是:利用绳索或链条绕过滑轮的周边,可以提升重物或克服其他阻力。
3、工作时滑轮轴的位置固定不变的滑轮叫定滑轮。滑轮的轴随着重物一起移动的滑轮就是动滑轮。两个或两个以上的滑轮可以组成滑轮组。
思考练习:下列属于定滑轮的是
二、滑轮的特点
探究实验:
活动目的:知道定滑轮的特点
活动器材:铁架台、滑轮、细线、钩码、弹簧秤、刻度尺等
活动步骤:
(1)安装一个定滑轮
(2)先测出一个钩码的重力G ,并把数据记录在表格中。
(3)将钩住钩码的绳子跨过滑轮,匀速向下拉动钩住绳子自由端的弹簧秤,观察弹簧秤的读数F ,并把数据记录在表格中。
(4)在桌子上竖直放一张纸板,衬在定滑轮的后面,记下钩码和弹簧秤原来的位置和移动后新的位置。
(5)用刻度尺测出钩码和弹簧秤移动的距离h 和s ,并把数据记录在表格中,每一个量测量三次取平均值;
(6)分别计算拉力做的功W 1和钩码克服重力所做的功W 2,并把数据记录在表格中。
想一想
1、作用在定滑轮上的拉力为什么会大于重物的重力?
绳子本身有_______,同时拉动时与绳子与滑轮间有_______。
2、拉力所做的功为什么会大于钩码克服重力所做的功?
拉力时拉力除了克服重力所做的功外,还要克服绳子与滑轮间的____做功。 在不考虑绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦时,拉力大小等于重力。
结论:定滑轮的特点, 使用定滑轮时不能省力,不能省距离,但能改变力的方向 思考与练习:
如图所示,放在地面上的甲物体为5N ,乙物体为2N ,则地面给甲物体的支持力为
A 、2N B 、3N C 、5N D 、7N
三、动滑轮的特点。
活动目的:知道动滑轮的特点
活动器材:铁架台、滑轮、细线、钩码、弹簧秤、刻度尺等
活动步骤:
(1)安装一个动滑轮
(2)先测出一个钩码的重力G ,并把数据记录在表格中。
(3)将钩住钩码的绳子跨过滑轮,匀速向下拉动钩住绳子自由端的弹簧秤,观察弹簧秤的读数F ,并把数据记录在表格中。
(4)在桌子上竖直放一张纸板,衬在动滑轮的后面,记下钩码和弹簧秤原来的位置和移动后新的位置。
(5)用刻度尺测出钩码和弹簧秤移动的距离h 和s ,并把数据记录在表格中,每一个量测量三次取平均值;
(6)分别计算拉力做的功W 1和钩码克服重力所做的功W 2,并把数据记录在表格中。
想一想
1、作用在动滑轮上的拉力为什么会大于重物的重力的一半?
动滑轮的_____,绳子本身有_______,同时拉动时与绳子与滑轮间有_______。
2、拉力所做的功为什么会大于钩码克服重力所做的功?
拉力时拉力除了克服重力所做的功、克服拉动滑轮做功外,还要克服绳子与滑轮间的____做功。
在不考虑动滑轮重力、绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦时,拉力大小等于重力的一半。 动滑轮的特点:使用动滑轮时,能省一半力(不考虑动滑轮重力、绳子重力、绳子与滑轮间的摩擦),费一倍距离,不能改变力的方向。
思考与练习
如图所示的滑轮牵引重物沿水平地面匀速滑动,已知拉力F =240N ,则重物
与地面间的摩擦力为_____N 。(滑轮重力以及滑轮与绳间的摩擦忽略)
知识扩展:
如图所示,已知重物的重力为100N ,有一个F 力作用在滑轮上,则该滑轮为_
_滑轮,当F 力向上移动1米时,物体向上移动__米,拉力的大小是__N 。
三、滑轮组的特点。
活动目的:知道滑轮组的特点
活动器材:铁架台、二个滑轮、细线、钩码、弹簧秤、刻度尺等
活动步骤:
(1)安装一个滑轮组
(2)先测出一个钩码的重力G ,并把数据记录在表格中。
(3)将钩住钩码的绳子跨过滑轮,匀速向下拉动钩住绳子自由端的弹簧秤,观察弹簧秤的读数F ,并把数据记录在表格中。
(4)在桌子上竖直放一张纸板,衬在滑轮组的后面,记下钩码和弹簧秤原来的位置和移动后新的位置。
(5)用刻度尺测出钩码和弹簧秤移动的距离h 和s ,并把数据记录在表格中,每一个量测量三次取平均值;
(6)分别计算拉力做的功W 1和钩码克服重力所做的功W 2,并把数据记录在表格中。
想一想
1、作用在动滑组上的拉力为什么会大于重物的重力的一半?
动滑轮的_____,绳子本身有_______,同时拉动时与绳子与滑轮间有_______。
2、拉力所做的功为什么会大于钩码克服重力所做的功?
拉力时拉力除了克服重力所做的功、克服动滑轮做功外,还要克服绳子与滑轮间的____做功。
在不考虑动滑轮重力、绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦时,拉力大小等于重力的一半。 结论:1、使用滑轮组既可省力,也可以改变力的方向。
2、使用滑轮组时,如果作用在动滑轮上的绳子有n 股,则作用
在绳子自由端的拉力(F )等于重物(G )和动滑轮的重力(G 动)
的总和的1/n。(不计绳子重和摩擦)
思考练习:
如图所示,每一只滑轮的质量都是0.5Kg ,每个滑轮组下挂着的
物体的质量都是5.5Kg ,现要使得物体匀速上升,分别在绳子自
由端施加一个多大的力?
如图所示的装置中A 、B 两个物体分别重100N 和30N ,已知B 匀速
下降,那么物体A 受到的摩擦力的大小是
A 、15N B 、50N C 、65N
某人到健身房进行活动,用如图所示的装置来锻炼腿部和手臂的功能,使用
时:(1)绳A 处固定不动,手在绳子的B 处用力F B 拉绳,使重物G 匀速上
升;(2)绳子B 处固定不动,腿在A 处用力F A 拉绳子,使重物G 匀速上升。
下列说法正确的是(不考虑轮重和摩擦)
D 、30N
A 、F A >F B B 、F A <F B C 、F A =F B D 、条件不足无法确定
机械效率就是有用功和总功的比值。在解决这个问题之前我们首先要搞清有用功、额外功和总功的关系。有用功就是机械克服有用阻力所做的功,实际上就是我们为了达到目的所必须做的功。如使用滑轮时重物上升所做的功,使用杠杆、使用斜面时物体由于高度上升克服重力所做的功,水平拉物体时,物体克服与地面之间摩擦所做的功,用抽水机抽水时,水长高所做的功。总功就是动力对机械所做的功,如使用杠杆进动力所做的功,使用滑轮、斜面时拉力所做的功,使用抽水机时电动机所做的功。额外功就是机械克服额外阻力所做的功,如使用杠杆时,杠杆转动时克服支点阻力所做的功,使用斜面时,物体与斜面之间由于存在摩擦,克服这种摩擦所做的功,使用定滑轮时,克服绳子与滑轮之间摩擦所做的功,使用动滑轮或滑轮组时克服绳子与滑轮之间摩擦以及提升动滑轮所做的功。
思考:(1)有用功、额外功和总功之间的关系如何
(2)在存在额外功的情况下,功的原理是否成立,机械克服阻力所做的功包括哪些。
(3)机械效率的计算公式是怎样的?
[例1]如图所示,物体重为40牛,拉力大小F 为15牛,则该滑轮组的机械
效率为多少?若忽略绳重与绳子与滑轮之间摩擦动滑轮的重力为多大?
[例2]如图所示,斜面AB 长为4米,物体的重力为60牛,拉力F 的大小为
20牛,则该斜面的机械效率为多大?物体与斜面之间的摩擦力为多大?
思考:(1)在定滑轮、动滑轮、和滑轮组中哪一个机械效率最高。
(2)使用滑轮组提升重力不同的物体时,机械效率是否相等。
第三章第一节斜面
一、教学目标:
1、能举出常见的斜面的实例,并能说出为什么人们使用这种简单机械。
2、通过参与斜面活动,得出斜面能够省力的结论。并了解一些变形的斜面。
3、理解功的概念和单位,能判断力在各种情况下有没有做功。
4、能利用功的公式进行简单计算。
5、理解功率的概念和单位,会进行功率的计算。
二、重点
认识斜面,知道斜面能够省力,理解功和功率的概念,能进行功和功率的计算
三、难点
认识斜面,功和功率的计算。
四、教学过程:
〔创设情景,导入新课〕
城市中的立交桥为什么都有很长的引桥。当公路经过山时都有蜿蜒的盘山公路。一个工人要把货物放到卡车上,他为什么要在卡车和地面之间搭起一块大的斜木板?立交桥的引桥、盘山公路、搭在卡车和地面之间的木板,实际上都是斜面。那么为什么要使用斜面,下面让我们通过实验来探究一下。
〔探究实验〕
实验步骤:
1、把几本书放在木板一侧的下面,使木板形成一个斜面。
2、用一小段绳子系在小木块上,弹簧测力计勾着绳子沿斜面向上运动。
3、用弹簧测力计勾着小木块沿木板缓缓向上移动过程中,观察弹簧测力计的读数并记录。
4、用弹簧测力计勾着小木块缓缓竖直吊起达到斜面顶部的过程中,观察弹簧测力计的读数并记录。
5、设计表格,分别测量三次取平均值。
6、比较以上两种情况下弹簧测力计的读数,你发现了什么。
结论:斜面是一种省力的机械。斜面是通过多移动距离而达到省力的。
知识扩展:沿着斜面推拉物体所需的力的大小跟哪些因素有关(如何设计该探究实验) 猜测:沿着斜面推拉物体所需的力的大小可能跟斜面的粗糙程度、斜面的高度和斜面的长度有关。
实验(1)将一个物体放在斜面上,用弹簧测力计勾着小木块沿木板缓缓向上移动,记录弹簧测力计的读数,重复三次取平均值。然后在该斜面上铺上一块毛巾,重复以上实验,比较弹簧测力计的读数。结论:在高度与长度相同的情况下,沿着斜面推拉物体所需的力的大小与斜面粗糙程度有关,斜面越粗糙,所需的力越大。
(2)在原斜面放书的一侧,再放几本书,增加斜面的高度,用弹簧测力计勾着小木块沿木板缓缓向上移动,记录弹簧测力计的读数,重复三次取平均值,与原来拉力的大小进行比较。结论:在长度与粗糙程度相同的情况下,斜面高度越大,所需的拉力越大,斜面高度越小,所需的拉力越小。
(3)选用一块粗糙程度相同而长度不同的木板,放在同样高度的书本上,用弹簧测力计勾着小木块沿木板缓缓向上移动,记录弹簧测力计的读数,重复三次取平均值,与原来拉力的大小进行比较。结论:在高度与粗糙程度相同的情况下,斜面长度越大所需的拉力越小,全面长度越小所需的拉力越大。
知识扩展:
劈是我国最常见的一种斜面,早在青铜器时代就被应用在生产中。
盘山公路、螺栓和螺丝钉都是变形的斜面。盘山公路的目的是为了增大斜面的长度使汽车在上坡时能省力。螺栓斜面高就是螺栓的长度,而斜面的长是螺纹的总长度。
〔创设情景,导入新课〕
1、某建筑工地上起重机把600块红砖从地面举高到五楼(已知每层楼的高度为3米),如果每块砖的质量是2千克,则在匀速上升时起重机对砖块的拉力是多少,当静止不动时起重机对砖块的拉力是多少?
2、起重机如果每秒钟将砖块提升0.5米,则从地面接到五楼需多少时间。
3、有一工人,一次挑30块砖,以01m/s的速度上楼(下楼速度相同),则要挑完600块砖需要多少时间。
4、起重机和人的工作量是否相同。通过以上分析你有什么感想。
用手沿水平方向推一辆放在桌面上的小车,使小车在力F 的作用下移动一段距离s,我们就说手对小车做了功。起重机吊起重物时,对重物有一个向上的拉力,重物在拉力F 的作用下,升高了一段距离s,我们就说起重机对重物做了功。一个人用向上的力F 提着水桶在水平方向移动了一段距离s,我们就说人对水桶没有做功。一颗子弹射出枪膛后继续向前飞行,这时我们也说枪没有对子弹做功。汽车在水平地面上行驶时,发动机对汽车有一个向前为F 的牵引力,在这个牵引力作用下汽车向前运动了一段距离s,这时我们说发动机对汽车做了功。当关闭发动机后汽车依靠惯性继续向前运动,此时我们说汽车没有做功。 归纳总结:
一个物体在力的作用下,沿着力的方向移动了一段距离,就说该力对这个物体做了机械功,简称功。做功包括两个必要因素:。①作用在物体上的力;②物体在力的方向上通过的距离。如果没有同时具备时就没有做功。一个人用向上的力F 提着水桶在水平方向移动了一段距离s,虽然物体也受到力的作用,并且物体也运动了一段距离,但是物体不是在力的方向上移动的距离,因此力没有对物体做功。射出枪膛的子弹和关闭发动机的汽车虽然都向前运动,但这种运动是由于物体具有惯性,而在水平方向上没有力的作用,因此物体也没有做功。另外如举重运动员,举起杠铃时,运动员对杠铃做了功(因为运动员对杠铃有一个向上的力的作用,并且杠铃向上运动了一段距离。但举起杠铃后运动员必须坚持一段时间才算成功,在举在哪里不动的这段时间,运动员没有对杠铃做功,因为虽然运动员对杠铃有力的作用,但物体在力的方向上没有通过距离。同样如果运动员举着杠铃在台上走一圈,运动员对杠铃也没有做功,因为运动员举杠铃的力是竖直方向,而运动方向是水平方向,因此没有在力的方向上移动距离。
功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积。W =F ·s ,其中F 的单位是牛,s 的单位是米,W 的单位是焦耳。1焦耳=1牛×1米(物体在1牛力的作用下在力的方向上通过1米的距离)。
情景分析:
1、力的方向与物体运动方向一致,功就是力和物体移动距离的乘积。
2、力的方向与物体运动方向相互垂直,力对物体没有做功(功为0)。
3、物体依靠惯性向前运动,也就是说物体在没有受到力的作用下向前运动,物体没有做功。
4、力的方向与物体运动方向既不一致,也不相互垂直,此时力对物体做功,分析物体在力的方向上通过的距离,再将力乘以物体在力的方向上通过的距离。
思考练习:
1、将一个重100N 的物体沿着长5米,高2米的光滑斜面推到顶端,则力对物体做了多少功?
2、小刚把一只质量为200Kg 的箱子,沿着高4米,长10米的斜坡匀速拉上斜面的顶端,如果所用的拉力是980N ,求小刚对箱子做了多少功,如果小刚不用斜面,直接用手把箱子提高4米,小刚对物体做了多少功。此物体受到斜面的摩擦力为多少?
三、功率
1、在工农业生产中,随着机械化程度的不断提高,人们越来越多地使用机器来代替人力和畜力。例如用起重机来搬运建筑材料,用拖拉机耕田等。机器做功往往比人力和畜力做功快得多。例如一台拖拉机一天耕的田,用牛要耕上好几天。大型挖土机几分钟能挖几十吨土。这说明人、牲畜和机器做功的本领不一样,同样是机器做功也有快慢,如大型抽水机一分钟能抽很多水,相当小型抽水机几分钟或几小时所抽的水,大型发电机1小时能发几十万度甚至上百万度电。也就是说它们在相同的时间内做的功多少不一样。大型机械做功比人、牲畜和小型机械做功快。我们把单位时间内所做的功叫做功率,功率是表示做功快慢的物理量。功率大表示做功快,功率小表示做功慢,也就是说功率越大说明在单位时间内所做功越多,但功率大不一定做功就多。P =W/t。
2、功率是单位时间内完成的功,功率用P 表示,功用W 表示,时间用t表示,因此功率的计算公式是P =W/t,其中功的单位焦,时间的单位是秒,功率的单位就是焦/秒。用一个专门的名称瓦特来表示1瓦=1焦/秒,表示每秒钟所做的功为1焦耳。瓦的符号是W 。
3、P =W/t,W =F ·s,P =W/t=F ·s/t=F ·υ(其中υ的单位一定要用米/秒)。
4、有关功率的计算:
[例1]一架起重机在5分钟内把6×10牛的物体匀速举高25米,它所做的功为多少,起重机的功率为多大?
思考:除了以上计算方法外还可以用什么方法进行计算。
思考:在测定人上楼的功率时,某质量为50千克的同学,在1分钟内从一楼跑到4楼,已知每层楼的高度为3米,则该同学上楼的功率是多大?在测定该同学上楼功率时需要用到哪些器材。
思考:某汽车发动机的功率为100千瓦,该车匀速行驶时受到的阻力为3125牛,则该车行驶的速度为多大? 4
思考:汽车在上坡时为什么驾驶员往往要降低速度?
第三章第二节滑轮
一、教学目标
1、认识滑轮的基本结构,知道定滑轮和动滑轮的特点,会使用定滑轮和动滑轮提升重物。
2、了解由两个滑轮组成的滑轮组的特点,能使用滑轮组。
3、了解有用功、额外功、总功和机械效率的含义。
二、重点:
定滑轮、动滑轮、滑轮组的特点,机械效率的含义。
三、难点
利用种类滑轮解决实际问题
四、教学过程
〔创设情景,导入新课〕
星期一升国旗时,随着国歌声,国旗徐徐升起。当国旗升起时,旗手如何拉绳子?国旗旗杆顶端有一个什么装置?
〔合作交流、探究新知〕
一、认识滑轮
1、一个周边有槽,可以绕轴转动的小轮叫滑轮
2、滑轮的作用是:利用绳索或链条绕过滑轮的周边,可以提升重物或克服其他阻力。
3、工作时滑轮轴的位置固定不变的滑轮叫定滑轮。滑轮的轴随着重物一起移动的滑轮就是动滑轮。两个或两个以上的滑轮可以组成滑轮组。
思考练习:下列属于定滑轮的是
二、滑轮的特点
探究实验:
活动目的:知道定滑轮的特点
活动器材:铁架台、滑轮、细线、钩码、弹簧秤、刻度尺等
活动步骤:
(1)安装一个定滑轮
(2)先测出一个钩码的重力G ,并把数据记录在表格中。
(3)将钩住钩码的绳子跨过滑轮,匀速向下拉动钩住绳子自由端的弹簧秤,观察弹簧秤的读数F ,并把数据记录在表格中。
(4)在桌子上竖直放一张纸板,衬在定滑轮的后面,记下钩码和弹簧秤原来的位置和移动后新的位置。
(5)用刻度尺测出钩码和弹簧秤移动的距离h 和s ,并把数据记录在表格中,每一个量测量三次取平均值;
(6)分别计算拉力做的功W 1和钩码克服重力所做的功W 2,并把数据记录在表格中。
想一想
1、作用在定滑轮上的拉力为什么会大于重物的重力?
绳子本身有_______,同时拉动时与绳子与滑轮间有_______。
2、拉力所做的功为什么会大于钩码克服重力所做的功?
拉力时拉力除了克服重力所做的功外,还要克服绳子与滑轮间的____做功。 在不考虑绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦时,拉力大小等于重力。
结论:定滑轮的特点, 使用定滑轮时不能省力,不能省距离,但能改变力的方向 思考与练习:
如图所示,放在地面上的甲物体为5N ,乙物体为2N ,则地面给甲物体的支持力为
A 、2N B 、3N C 、5N D 、7N
三、动滑轮的特点。
活动目的:知道动滑轮的特点
活动器材:铁架台、滑轮、细线、钩码、弹簧秤、刻度尺等
活动步骤:
(1)安装一个动滑轮
(2)先测出一个钩码的重力G ,并把数据记录在表格中。
(3)将钩住钩码的绳子跨过滑轮,匀速向下拉动钩住绳子自由端的弹簧秤,观察弹簧秤的读数F ,并把数据记录在表格中。
(4)在桌子上竖直放一张纸板,衬在动滑轮的后面,记下钩码和弹簧秤原来的位置和移动后新的位置。
(5)用刻度尺测出钩码和弹簧秤移动的距离h 和s ,并把数据记录在表格中,每一个量测量三次取平均值;
(6)分别计算拉力做的功W 1和钩码克服重力所做的功W 2,并把数据记录在表格中。
想一想
1、作用在动滑轮上的拉力为什么会大于重物的重力的一半?
动滑轮的_____,绳子本身有_______,同时拉动时与绳子与滑轮间有_______。
2、拉力所做的功为什么会大于钩码克服重力所做的功?
拉力时拉力除了克服重力所做的功、克服拉动滑轮做功外,还要克服绳子与滑轮间的____做功。
在不考虑动滑轮重力、绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦时,拉力大小等于重力的一半。 动滑轮的特点:使用动滑轮时,能省一半力(不考虑动滑轮重力、绳子重力、绳子与滑轮间的摩擦),费一倍距离,不能改变力的方向。
思考与练习
如图所示的滑轮牵引重物沿水平地面匀速滑动,已知拉力F =240N ,则重物
与地面间的摩擦力为_____N 。(滑轮重力以及滑轮与绳间的摩擦忽略)
知识扩展:
如图所示,已知重物的重力为100N ,有一个F 力作用在滑轮上,则该滑轮为_
_滑轮,当F 力向上移动1米时,物体向上移动__米,拉力的大小是__N 。
三、滑轮组的特点。
活动目的:知道滑轮组的特点
活动器材:铁架台、二个滑轮、细线、钩码、弹簧秤、刻度尺等
活动步骤:
(1)安装一个滑轮组
(2)先测出一个钩码的重力G ,并把数据记录在表格中。
(3)将钩住钩码的绳子跨过滑轮,匀速向下拉动钩住绳子自由端的弹簧秤,观察弹簧秤的读数F ,并把数据记录在表格中。
(4)在桌子上竖直放一张纸板,衬在滑轮组的后面,记下钩码和弹簧秤原来的位置和移动后新的位置。
(5)用刻度尺测出钩码和弹簧秤移动的距离h 和s ,并把数据记录在表格中,每一个量测量三次取平均值;
(6)分别计算拉力做的功W 1和钩码克服重力所做的功W 2,并把数据记录在表格中。
想一想
1、作用在动滑组上的拉力为什么会大于重物的重力的一半?
动滑轮的_____,绳子本身有_______,同时拉动时与绳子与滑轮间有_______。
2、拉力所做的功为什么会大于钩码克服重力所做的功?
拉力时拉力除了克服重力所做的功、克服动滑轮做功外,还要克服绳子与滑轮间的____做功。
在不考虑动滑轮重力、绳子重力和绳子与滑轮之间的摩擦时,拉力大小等于重力的一半。 结论:1、使用滑轮组既可省力,也可以改变力的方向。
2、使用滑轮组时,如果作用在动滑轮上的绳子有n 股,则作用
在绳子自由端的拉力(F )等于重物(G )和动滑轮的重力(G 动)
的总和的1/n。(不计绳子重和摩擦)
思考练习:
如图所示,每一只滑轮的质量都是0.5Kg ,每个滑轮组下挂着的
物体的质量都是5.5Kg ,现要使得物体匀速上升,分别在绳子自
由端施加一个多大的力?
如图所示的装置中A 、B 两个物体分别重100N 和30N ,已知B 匀速
下降,那么物体A 受到的摩擦力的大小是
A 、15N B 、50N C 、65N
某人到健身房进行活动,用如图所示的装置来锻炼腿部和手臂的功能,使用
时:(1)绳A 处固定不动,手在绳子的B 处用力F B 拉绳,使重物G 匀速上
升;(2)绳子B 处固定不动,腿在A 处用力F A 拉绳子,使重物G 匀速上升。
下列说法正确的是(不考虑轮重和摩擦)
D 、30N
A 、F A >F B B 、F A <F B C 、F A =F B D 、条件不足无法确定
机械效率就是有用功和总功的比值。在解决这个问题之前我们首先要搞清有用功、额外功和总功的关系。有用功就是机械克服有用阻力所做的功,实际上就是我们为了达到目的所必须做的功。如使用滑轮时重物上升所做的功,使用杠杆、使用斜面时物体由于高度上升克服重力所做的功,水平拉物体时,物体克服与地面之间摩擦所做的功,用抽水机抽水时,水长高所做的功。总功就是动力对机械所做的功,如使用杠杆进动力所做的功,使用滑轮、斜面时拉力所做的功,使用抽水机时电动机所做的功。额外功就是机械克服额外阻力所做的功,如使用杠杆时,杠杆转动时克服支点阻力所做的功,使用斜面时,物体与斜面之间由于存在摩擦,克服这种摩擦所做的功,使用定滑轮时,克服绳子与滑轮之间摩擦所做的功,使用动滑轮或滑轮组时克服绳子与滑轮之间摩擦以及提升动滑轮所做的功。
思考:(1)有用功、额外功和总功之间的关系如何
(2)在存在额外功的情况下,功的原理是否成立,机械克服阻力所做的功包括哪些。
(3)机械效率的计算公式是怎样的?
[例1]如图所示,物体重为40牛,拉力大小F 为15牛,则该滑轮组的机械
效率为多少?若忽略绳重与绳子与滑轮之间摩擦动滑轮的重力为多大?
[例2]如图所示,斜面AB 长为4米,物体的重力为60牛,拉力F 的大小为
20牛,则该斜面的机械效率为多大?物体与斜面之间的摩擦力为多大?
思考:(1)在定滑轮、动滑轮、和滑轮组中哪一个机械效率最高。
(2)使用滑轮组提升重力不同的物体时,机械效率是否相等。