簡(jiǎn)單機(jī)械和功

義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理九年級(jí)上冊(cè)江蘇科學(xué)技術(shù)出版社

mm

【課程標(biāo)準(zhǔn)】

1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)會(huì)使用簡(jiǎn)單機(jī)械改變力的大小和方向。

2、結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)功的概念，知道做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程。

3、結(jié)合實(shí)例理解功率的概念，了解功率在實(shí)際中的應(yīng)用。

4、知道機(jī)械功的概念，能用生產(chǎn)、生活中的實(shí)例解釋機(jī)械功的含義。

5、理解機(jī)械效率。

6、了解機(jī)械使用的歷史發(fā)展過(guò)程，認(rèn)識(shí)機(jī)械的使用對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用。

第一節(jié)杠桿

【教材分析】

重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析

1、認(rèn)識(shí)杠桿

杠桿是最基本的簡(jiǎn)單機(jī)械。細(xì)心一點(diǎn)，在各種機(jī)械裝置中都能找到杠桿的影子。所謂杠桿,

就是一根在力的作用下可統(tǒng)一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒。這里，硬是指受力時(shí)形狀的變化很??；棒也

不一定是直的，它可以是各種形狀。如馬路邊上垃圾桶的蓋子，我們倒垃圾時(shí)掀開(kāi)垃圾桶的蓋

子，它就是一杠桿。杠桿的特征在于轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，辨別杠桿時(shí)，關(guān)鍵判斷它能否在力的作用下,

繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，如果轉(zhuǎn)動(dòng)，則該裝置一定是杠桿。面對(duì)實(shí)物，面對(duì)固定的圖形，如何判斷它是

否繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這就要求我們有豐富的想象力。我們平時(shí)騎的自行車，很多部件都是杠桿，你能

識(shí)別出來(lái)嗎？

（1）支點(diǎn)；杠桿繞著它轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)，也叫做轉(zhuǎn)軸。

（2）動(dòng)力：推動(dòng)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力（動(dòng)力可以是人力，也可以是畜力、風(fēng)力、電力、水力、

蒸汽壓力等）。

（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。

（4）動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離。

（5）阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離。

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正確辨認(rèn)杠桿的標(biāo)準(zhǔn)是：把實(shí)物抽象成“硬棒”，找出一點(diǎn)（支點(diǎn)）、

二力（動(dòng)力和阻力）、二臂（動(dòng)力臂和阻力臂）。

2、怎樣畫(huà)杠桿示意圖

畫(huà)杠桿示意圖是研究杠桿的重要方法，是實(shí)物杠桿的科學(xué)抽

象，是物理學(xué)的書(shū)面語(yǔ)言。只有正確畫(huà)出杠桿示意圖，才能進(jìn)一步

研究杠桿問(wèn)題。

如圖11-1所示，用撬棒撬石頭的時(shí)候，撬棒就是一根杠桿，如何畫(huà)出撬棒的杠桿示意圖

呢？

作圖步驟如下:

（1）畫(huà)出杠桿：用粗線條把杠桿主要形態(tài)畫(huà)出來(lái)，不要畫(huà)實(shí)物外形。

（2）找出支點(diǎn)：設(shè)想杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)找出支點(diǎn)，可用表示，也可用“?”表示,

并標(biāo)出字母“0”。

（3）標(biāo)出兩力：根據(jù)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，判斷動(dòng)力、阻力的方向，并用“力的示意圖”表示動(dòng)

力B、阻力F2,動(dòng)力和阻力的作用點(diǎn)均應(yīng)畫(huà)在杠桿上。

（4）作出兩臂：用三角板的一條直角邊與力的作用線重合，讓另外一條邊通過(guò)支點(diǎn)，從支點(diǎn)

向力的作用線（必要時(shí)可正向延長(zhǎng)或反向延長(zhǎng)）畫(huà)垂線（力的延長(zhǎng)線畫(huà)虛線），作出動(dòng)力臂和

阻力臂，并用大括號(hào)括出動(dòng)力臂和阻力臂，分別用字母h、L表示.

要求學(xué)生認(rèn)真、工整地畫(huà)出杠桿示意圖。除要標(biāo)明支點(diǎn)，動(dòng)力和動(dòng)力臂，阻力和阻力臂外，還

要按比例畫(huà)出力和力臂，點(diǎn)耍清、線耍明。

撬棒的示意圖如圖11-2所示

3、杠桿的平衡條件

同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室用天平測(cè)質(zhì)量時(shí)，總是在天平的橫梁水平

后，才讀出被測(cè)物體的質(zhì)量。人們用扁擔(dān)挑貨物時(shí)，肩膀一定

要在扁擔(dān)的適中位置，貨物才會(huì)平衡，人走起路來(lái)也才方便。

類似天平的橫梁水平和扁擔(dān)的水平的現(xiàn)象就是杠桿平衡。物理上，把杠桿保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)

叫做杠桿平衡。杠桿平衡，說(shuō)明杠桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生變化。初中階段只研究杠桿處于靜止?fàn)?/p>

態(tài)的平衡。杠桿平衡時(shí)必須滿足一定的條件，這一條件叫做杠桿的平衡條件。

實(shí)驗(yàn)研究得到的杠桿的平衡條件是：動(dòng)力X動(dòng)力臂;阻力X阻力臂，寫(xiě)成公式為：F.1）=F212O

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杠桿的平衡條件也可以改成比例的形式：￡_=?,它表示動(dòng)力臂L1是阻力臂L2的幾倍，則

尸2A

動(dòng)力FI就是阻力F2的幾分之一。

杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)是力和力臂共同作用的結(jié)果，因此，杠桿平衡也是力和力臂共同的平衡，也即是力和

力臂乘積的平衡。

4、杠桿的應(yīng)用

杠桿的分類有不同的標(biāo)準(zhǔn)。例如用是否省力作標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)杠桿的平衡條件F山二FJ2,也以

把杠桿的應(yīng)用分為省力、費(fèi)力、等力三類。

(1)省力杠桿：如圖11-3所示，其動(dòng)力臂大于阻力臂，平衡時(shí)動(dòng)力小于阻力，W1,>|2,F,<F2O

?2.F,

3F.■,

圖11-3圖11-4

特點(diǎn)是用較小的動(dòng)力可以克服較大的阻力，使用時(shí)動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離就要相應(yīng)增加,

即省力的代價(jià)是費(fèi)距離。撬棒、拔釘榔頭、腳剎車的踏板裝置、起瓶蓋用的起子都屬于這類杠

桿。

(2)費(fèi)力杠桿：如圖11-4所示，其動(dòng)力臂小于阻力臂.平

衡時(shí)動(dòng)力大于阻力，即h<12，F(xiàn)|>FO/o0

2-2—■一，人----------

特點(diǎn)是用較大的動(dòng)力去克服較小的阻力，但作用時(shí)可

J?F

使動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)較小的距離，即費(fèi)力的收獲是距離、節(jié)圖11-3

約時(shí)間，釣魚(yú)竿、鐵鍬、縫紉機(jī)腳踏板、鎰子都屬于這類杠桿。

(3)等臂杠桿：如圖11-5所示，其動(dòng)力臂等于阻力臂，平衡時(shí)動(dòng)力等于阻力，即h=b，F(xiàn)I=F2O

特點(diǎn)是既不省力也不費(fèi)力，但使用方便。常用的托盤(pán)天平是等臂杠桿，所以月天平測(cè)物

體質(zhì)量時(shí)，效碼的讀數(shù)就是物體質(zhì)量。普通剪刀也近似是等臂杠桿。

各類杠桿各有利弊，在選用時(shí)應(yīng)從有利于生產(chǎn)、生活出發(fā)，根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選定杠桿的形

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狀和類型，這也是設(shè)計(jì)和使用更復(fù)雜的機(jī)械的基本思想。要注意有的杠桿可以省力，有的杠桿

可以省距離，這下你感受到杠桿的魅力了吧！但是省力又同時(shí)省距離的杠桿是沒(méi)有的，即熊掌

和魚(yú)不可兼得。

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識(shí)與技能

認(rèn)識(shí)杠桿，會(huì)畫(huà)杠桿示意圖，知道杠桿平衡的條件，能根據(jù)實(shí)際需要正確選擇和使用杠桿。

2、過(guò)程與方法

通過(guò)觀察，了解杠桿的結(jié)構(gòu)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷”探究杠桿的平衡條件”的過(guò)程。

通過(guò)分類，把握分類的基木原則。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)獨(dú)立探究、討論交流，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的精神。

通過(guò)了解杠桿的各種用途，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物理是有用的，從而提高學(xué)習(xí)物理的興趣。

【活動(dòng)幫助】

1、課前準(zhǔn)備

（1）準(zhǔn)備筷子、汽水瓶、各種起子。

（2）準(zhǔn)備解頭、螺絲刀、釘有釘子的木塊、羊角錘。

（3）準(zhǔn)備桿秤、水果。

（4）準(zhǔn)備支架、杠桿、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺。

（5）準(zhǔn)備各種剪刀、鉗子、鐐子、釣魚(yú)竿、托盤(pán)天平。

2、活動(dòng)目的

（1）探究杠桿的共同特征。

（2）探究動(dòng)力作用的效果跟哪些因素有關(guān)？

（3）探究杠桿的平衡條件。

（4）探究杠桿的特點(diǎn)。

3、方法點(diǎn)撥

（1）認(rèn)識(shí)杠桿。

活動(dòng)一：使用筷子吃飯這是中國(guó)人發(fā)明的特殊的生活方式。同學(xué)們從小就會(huì)使用筷子，

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為什么筷子能把食物從碗中取出送入口中呢？請(qǐng)你仔細(xì)觀察、分析筷子的使用，是否會(huì)發(fā)現(xiàn)在

使用過(guò)程中筷子的兩端總是以你的中指為軸在轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)哧夾起食物時(shí)大拇指是否在向下用力？

活動(dòng)二：同學(xué)們利用自帶的工具分別打開(kāi)汽水瓶蓋和罐頭蓋，請(qǐng)仔細(xì)觀察這些工具是如

何工作的。如要打開(kāi)一瓶罐頭，是不是要把螺絲刀靠在罐子的邊緣作為支撐，并把螺絲刀的頂

端戳進(jìn)蓋子的下端，然后在柄端施加一個(gè)向下的壓力，這時(shí)螺絲刀的頂端在支點(diǎn)的支撐下往上

翹起，于是蓋子就被掀起。

活動(dòng)三：用羊角錘去拔木塊上的釘子，仔細(xì)觀察羊角錘是怎樣拔出釘子的。并說(shuō)明羊角

錘在拔釘子的過(guò)程中是怎樣運(yùn)動(dòng)的。

通過(guò)上述活動(dòng)，注重分析杠桿的基本條件：①都受力的作用；②都是“硬棒”，不能用鐵

絲、繩子代替；③都有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸。在此基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)杠桿的幾個(gè)概念：支點(diǎn)（0）、動(dòng)力（F2）、

阻力（F2）、動(dòng)力臂（h）、阻力臂（12）。

（2）研究動(dòng)力效果與哪些因素有關(guān)？

將杠桿裝到支架上，在杠桿支點(diǎn)左邊兩格處掛兩個(gè)鉤碼，作為阻力。

活動(dòng)一：在杠桿支點(diǎn)右邊一格處、二格處、三格處分別用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉，使杠

桿在水平位置平衡，比較三次拉力的大小。

活動(dòng)二：在杠桿支點(diǎn)右邊兩格處用彈簧測(cè)力計(jì)拉，改變拉力方向多次，觀察每次杠桿水

平平衡時(shí)，比較動(dòng)力大小。

活動(dòng)三：在杠桿支點(diǎn)右邊不同位置，用彈簧測(cè)力計(jì)沿不同方向拉，利用三角板，確保每

次拉時(shí)，從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離相等，比較動(dòng)力大小。

分析三次活動(dòng)結(jié)果，動(dòng)力作用的效果與力的大小、方向、作用點(diǎn)有關(guān)嗎？力的作用點(diǎn)和力

的方向，對(duì)力的作用效果的影響，可以用支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離來(lái)替代嗎？研究杠桿時(shí),

為什么要引入力臂概念，你現(xiàn)在明白了嗎？

（3）研究杠桿的平衡條件。

活動(dòng)一：觀察桿秤稱水果的過(guò)程，你認(rèn)為桿秤是杠桿嗎？它的固定點(diǎn)在哪里？桿秤是怎

樣平衡的？猜猜看，杠桿的平衡與哪些因素有關(guān)？

活動(dòng)二：

①將杠桿裝到支架上，觀察杠桿是否靜止在水平位置。若不在水平位置平衡，可調(diào)節(jié)杠桿兩邊

的螺母，使杠桿在水平默默平衡。這樣做的原因：讀取力臂方便。

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②用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出一只鉤碼的重力大小。

③在杠桿支點(diǎn)的左邊掛一定數(shù)量的鉤碼，在杠桿支點(diǎn)的右邊也掛上鉤碼，直至杠桿平衡。

④改變鉤碼的數(shù)量或改變鉤碼掛在杠桿上的位置，讓杠桿重新在水平位置平衡，重復(fù)多做幾次

平衡實(shí)驗(yàn)，得到不同數(shù)據(jù)。

⑤讓杠桿械端受到的力作為阻力，杠桿右端受到的力作為動(dòng)力，每一次實(shí)驗(yàn)，都要把數(shù)據(jù)記錄

在下的表格中。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力Fi/N動(dòng)力臂h/m阻力FVN阻力臂12/m

1

2

3

4

⑥用彈簧測(cè)力計(jì)繼續(xù)研究。

請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能否發(fā)現(xiàn)杠桿平衡時(shí)所遵循的規(guī)律。你可以把動(dòng)力、

動(dòng)力臂作為一組，阻力、阻力臂作為一組，將每組數(shù)據(jù)分別加一加、減一減、乘一乘、除一除，

看看杠桿平衡時(shí)它們之間有什么關(guān)系？

若在記錄數(shù)據(jù)時(shí)。使用兩個(gè)想象中的單位：一是把“一只鉤碼重”作為力的單位，二是把

杠桿上“一格長(zhǎng)”作為力臂單位，表格中的數(shù)據(jù)將如何變化？

本實(shí)驗(yàn)中，你是如何控制變量的？為什么還要用彈簧測(cè)力計(jì)繼續(xù)研究？

若某次數(shù)據(jù)符合“動(dòng)力+動(dòng)力臂=阻力+阻力臂”，你能否得出杠桿的平衡條件是‘舊+1尸F(xiàn)2+12

“?*

(4)探索杠桿的類型

活動(dòng)一：請(qǐng)一位力氣大的男生直接用手把汽水瓶蓋打開(kāi)，能成功嗎？再請(qǐng)一位力氣小的

女生用起瓶器打開(kāi)瓶蓋。想一想，使用起瓶器有什么好處？

活動(dòng)二：同學(xué)們分組交流：如圖11-6所示，使用圖中各種杠桿，分析、比較用力大小，

移動(dòng)距離多少，這些杠桿有什么特點(diǎn)？當(dāng)我們想用一個(gè)較小力克服一個(gè)較大的力時(shí)，我們需要

選用哪種杠桿？當(dāng)我們想通過(guò)一個(gè)較小距離就可以得到一個(gè)較大距離時(shí)，我們需耍選用哪種杠

桿？

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【教學(xué)模式】

【教學(xué)過(guò)程】

動(dòng)力

1、在演示開(kāi)瓶扳手開(kāi)瓶時(shí)，可提

醒學(xué)生有兩種開(kāi)法，并可在授完杠桿

平衡條件后，放手讓學(xué)生討論哪種開(kāi)

法更省力。阻力

2、在介紹杠杠的應(yīng)用時(shí)，可適當(dāng)

拓寬。可以根據(jù)杠桿的平衡條件讓學(xué)

生討論：

動(dòng)力臂大于阻力臂，省力。如手

推車、老虎鉗、鐵皮剪刀等。圖11-6

動(dòng)力臂小于阻力臂，費(fèi)力。如：裁衣剪刀、筷子、掃帚等。

關(guān)于信息庫(kù)中內(nèi)容的處理：

1、中國(guó)古人對(duì)杠桿的應(yīng)用和研究：這部分內(nèi)容主要是介紹我國(guó)古人應(yīng)用杠桿的悠久的歷

史，旨在介紹中華民族的文明史，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情感，教學(xué)中可讓學(xué)生看書(shū)，并作簡(jiǎn)單

介紹。

2、航天飛機(jī)上的機(jī)械臂：介紹機(jī)械臂的作用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、獻(xiàn)身科學(xué)的精神。

【作業(yè)設(shè)計(jì)與處理】

能正確畫(huà)出杠桿示意圖是本節(jié)的基本要求，因此課外練習(xí)中要設(shè)計(jì)各種類型的杠桿讓學(xué)生練

習(xí)。

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第二節(jié)滑輪

【教材分析】

重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析

1、定滑輪的實(shí)質(zhì)

滑輪是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，它通常是由一個(gè)帶凹槽的輪子繞上繩索、纜繩

或鏈條組成的。在旗桿頂上就有一個(gè)滑輪，如圖11-7所示。這個(gè)滑輪是固

定在旗桿頂上的，所以叫定滑輪。定滑輪是一個(gè)什么樣的簡(jiǎn)單機(jī)械呢？

如圖11-8所示，甲圖是一個(gè)等臂杠桿的示意圖?，F(xiàn)在把等臂杠桿進(jìn)行如下

的等效變換：先把直棒加寬變形成一個(gè)圓輪，支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、

阻力臂均保持不變（圖乙），再把圓輪的邊緣挖一個(gè)槽，這就變成了一個(gè)滑

輪，最后把它固定使用就成了定滑輪（圖丙）。

圖118定滑輪是等臂杠桿的變形

使用定滑輪時(shí)，把重物系在繩的一端，將繩繞過(guò)滑輪的槽，在槽的另一端用力拽繩子，

如圖丁所示。無(wú)論你橫著、斜著或豎直向下拉繩子，通過(guò)凹槽里繩子的作用，都可將你的拉力

轉(zhuǎn)變成向上的拉力，從而把重物提起來(lái)。

從圖丙可知，定滑輪是繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，軸是定滑輪的支點(diǎn)。動(dòng)力臂與阻力臂等長(zhǎng)，均等于滑

輪半徑。由杠桿平衡條件F山=F也可知，動(dòng)力等于阻力。

由此可見(jiàn)，定滑輪的實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿，使用它既不省力也不省距離，但改變了用力方

向，使工作更方便。定滑輪在實(shí)際生活中有著廣泛的應(yīng)用：如船員向下用力，可以升起船帆;

向下拉動(dòng)窗簾的引線，可以使窗簾閉合或拉開(kāi)；建筑工人站在地面上從不同角度用力，都可以

將不太重的建筑材料提升到高處。

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2、動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)在生產(chǎn)和生活中，人們發(fā)現(xiàn)將滑輪的使用方法改變一下，就可以起到省

力的作用。如圖11-9所示，甲圖是將滑輪連在想移動(dòng)的物體上，用手拉繩時(shí)，滑輪和重物一

起上升，這樣使用的滑輪叫動(dòng)滑輪。甲圖中將要移動(dòng)的物體現(xiàn)在由繞在滑輪上的左、右兩段繩

子牽拉著，可見(jiàn)，使用動(dòng)滑輪可以小一半力。動(dòng)滑輪的這一特點(diǎn)可以根據(jù)杠桿平衡條件證明。

從圖乙可知，動(dòng)滑輪隨時(shí)繞懸繩為飛

I

壓縮變形成i根直棒，支點(diǎn)、動(dòng)t工

力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂均保甲乙由

持不變（圖丙），這樣動(dòng)滑輪就圖】1-9動(dòng)滑輪是「桿的變形

成了變形的杠桿（圖?。?。若拉線都是平行的時(shí)候，動(dòng)力臂為輪的直徑，阻力的二分之一，即

使用動(dòng)滑輪可省一半力。

由此可見(jiàn)，動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，使用時(shí)可省一半力，但要多移動(dòng)一倍

距離（即把重物提升Im,你就得拉繩子2m）,且不能改變力的方向。

3、滑輪組的特點(diǎn)

定滑輪雖然不省力，但可以改變用力的方向，給人們帶來(lái)方便；動(dòng)滑輪不能改變用力方向，

但可以省力，省力情況是人們最為關(guān)心的。有沒(méi)有辦法使兩者的優(yōu)勢(shì)都得以充分地發(fā)揮呢？我

們可以把定滑輪和動(dòng)滑輪連在一起，組成滑輪系統(tǒng)，也就是滑輪組，用滑輪組拉物體會(huì)更省力。

使用滑輪組可以省多少力呢？使用滑輪組時(shí)，由于環(huán)繞滑輪組的繩子不僅很長(zhǎng)，而且被動(dòng)、

定滑輪分為好幾段，多圈繞合的幾段繩子共同承擔(dān)吊物重，重物和動(dòng)滑輪的總重由幾段繩子承

擔(dān)，提起重物所用的力就是總重量的幾分之一。如圖11-10所示。也就是，拉動(dòng)一段繩子，就

可以節(jié)省數(shù)倍的力量。使人們的起重、運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞲虞p松。

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//-?

IF

暇

1

r■

(a)(b)(c)(d)(e)(0

圖11-10

在分析滑輪組省力情況時(shí)，若只要數(shù)出有幾段繩子吊著動(dòng)滑輪就能算出省力到幾分之一。

同學(xué)們?cè)趯?shí)際使用時(shí)，往往不會(huì)判斷物重由幾段繩子承擔(dān)，可用下列兩種方法判斷：

(1)一條繩子串繞在滑輪組上以后，被定滑輪、動(dòng)滑輪分成幾段，除了手拉的一段需要

判斷是否承受物重以外，其余各段都承擔(dān)物重。手拉的一段如果由定滑輪引出，不承擔(dān)物重;

手拉的一段由動(dòng)滑輪直接引出，就承擔(dān)物重。

(2)在動(dòng)滑輪與定滑輪之間畫(huà)一條虛線將它們隔離開(kāi)，數(shù)出繞在動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)即

可。

使用滑輪組可以省力，卻是費(fèi)了距離的結(jié)果。對(duì)滑輪組來(lái)說(shuō)，省力到幾分之一，費(fèi)距離到

原來(lái)的幾倍。

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識(shí)與技能

認(rèn)識(shí)定滑輪和動(dòng)滑輪，知道定滑輪、動(dòng)滑輪、滑輪組的作用，能識(shí)別生活和生產(chǎn)中常見(jiàn)的

滑輪，會(huì)根據(jù)要求使用和組裝滑輪組。

2、過(guò)程與方法

通過(guò)觀察，了解定滑輪和動(dòng)滑輪的結(jié)構(gòu)。

通過(guò)探究，了解定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)探索性實(shí)驗(yàn)，提高觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作能力和比較、分析、概括的能力，培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)

真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

【活動(dòng)幫助】

1、課前準(zhǔn)備

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探究小組準(zhǔn)備如下器材：杠桿、兩只單滑輪、兩只雙滑輪、彈簧測(cè)力計(jì)、鐵架臺(tái)、細(xì)繩、

鉤碼若干。

2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

探究為什么要使用滑輪？

探究定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)。

探究滑輪組的特點(diǎn)。

3、方法點(diǎn)撥

研究為什么要使用滑輪。

活動(dòng)：用杠桿提升兩只鉤碼。

觀察：鉤碼被提升的高度。

比較：鉤碼兩次被提升的高度。

分析：鉤碼被提升的高度取決于什么因素？

思考?：從“重物被提升的高度”來(lái)看，使用滑輪有什么優(yōu)勢(shì)？

綜合以上情況，利用杠桿提升物體的高度有限（不超過(guò)臂長(zhǎng)），滑輪巧妙地運(yùn)用了杠桿原理，

把杠桿演化為可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子，從而將重物提升到很高的地方。

探究滑輪的特點(diǎn)

活動(dòng)一：用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)出鉤碼的重力和各種滑輪的重力，將鉤碼和提升滑輪的總

重作為各個(gè)滑輪的阻力，把這個(gè)數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表中。

活動(dòng)二：按圖11-11安裝一個(gè)定滑輪，通過(guò)向下拉彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)提升鉤碼，觀察彈簧測(cè)力

計(jì)的示數(shù)，把這個(gè)數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表中。改變拉力的方向，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)會(huì)變嗎？

圖111111-12

活動(dòng)三：按11-12安裝一個(gè)動(dòng)滑輪，通過(guò)向上拉彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)提升鉤碼，觀察彈簧測(cè)力計(jì)

的示數(shù)，把這個(gè)數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表中。

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活動(dòng)四：按圖11-13甲、乙、丙安裝滑輪組，觀察每次彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，分別把這些數(shù)

據(jù)記錄在數(shù)據(jù)表中。

n1L

.甲乙丙

圖11-13

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

阻力承擔(dān)物重的繩子Fi和F2

滑輪組成動(dòng)力B/N

段數(shù)的關(guān)系

F2/Nn

一個(gè)定滑輪

一個(gè)動(dòng)滑輪

一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組

成的滑輪組

兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑化組

成的滑輪組

兩個(gè)定滑輪和兩個(gè)動(dòng)滑化組

成的滑輪組

討論交流:

①使用定滑輪時(shí)，拉力的方向和物體移動(dòng)的方向有什么關(guān)系？彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與鉤碼重

有什么關(guān)系？

②使用動(dòng)滑輪時(shí)，拉力的方向和物體移動(dòng)的方向有什么關(guān)系？彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與總重有

什么關(guān)系?

③使用滑輪組時(shí)，拉力的大小與總重及承擔(dān)總重的繩子段數(shù)有什么關(guān)系?

歸納：①定滑輪的使用特點(diǎn)。

②動(dòng)滑輪的使用特點(diǎn)。

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③滑輪組的使用特點(diǎn)。

思考：

①若要使拉力等于總重的五分之一，應(yīng)怎樣使用滑輪組？并畫(huà)出滑輪組。

②按圖11-13丙的方式組成滑輪組有一個(gè)弱點(diǎn)，就是當(dāng)滑輪數(shù)增加時(shí)，在空間占據(jù)的長(zhǎng)度

較長(zhǎng)，操作時(shí)有時(shí)不太方便，你能否將圖中滑輪的連接方式改變一下，減少它的空間長(zhǎng)度？把

你的想法與同學(xué)或老師交流一下，也可以到實(shí)驗(yàn)室里觀察各種各樣的滑輪組。

【教學(xué)模式】

【教學(xué)過(guò)程】

在做圖11-7所示的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可改變拉力F的方向（即向各個(gè)方向拉繩），比較F的大小。

關(guān)于生活?物理?社會(huì)

這里介紹的輪釉和斜面在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用很廣，要作介紹，其中輪軸是杠桿類的簡(jiǎn)單機(jī)

械，可根據(jù)杠桿的平衡條件作較為詳細(xì)的介紹，并設(shè)計(jì)一些相應(yīng)的簡(jiǎn)單的習(xí)題。而斜面應(yīng)在學(xué)

習(xí)了功以后，作詳細(xì)的介紹。

【作業(yè)設(shè)計(jì)與處理】

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第三節(jié)功

【教材分析】

重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析

1、“功”的概念是怎樣建立的

機(jī)械使我們能夠做到我們?cè)咀霾坏降氖虑椤＠纾河械臋C(jī)械可以增大我們工作上所用的

力（即省力），有的機(jī)械可使我們工作得更快（即省距離）。那么，能不能設(shè)計(jì)出一種更好的簡(jiǎn)

單機(jī)械，它既省力，又能省移動(dòng)距離，這是科學(xué)技術(shù)史上一個(gè)很重要的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐和研究，人們發(fā)現(xiàn)既省力乂省距離的機(jī)械是沒(méi)有的，下面就討論這一問(wèn)題。

現(xiàn)在要把重力為G的物體棍升一個(gè)高度h。如果我們直接用手把它勻速提升，手用力為G,手

移動(dòng)的距離為h,則力和距離的乘積為Gh。

如果我們用輕質(zhì)動(dòng)滑輪勻速提升重物，由于動(dòng)滑輪能省一半力，手用的力變?yōu)槎?/p>

2

繩子是對(duì)折使用的，手移動(dòng)的距離為2h,則力和距離的乘積為4G-2/2=G/?。

2

如果我們用阻力臂為動(dòng)力臂2倍的杠桿來(lái)勻速提升重物，則手移動(dòng)的距離是物體升高高度的二

分之一，即5=!力，根據(jù)杠桿平衡條件，手用力是物重的2倍，即F=2G。則力和距離的乘

2

積為2G=

2

綜合以上情況，無(wú)論是用省力的機(jī)械，還是用省距離的機(jī)械，由于兩種情況的力和距離的

乘積不變，因此，省力的機(jī)械必定費(fèi)距離，省距離的機(jī)械必定費(fèi)力，既省力又省距離的機(jī)械是

沒(méi)有的。

由此可見(jiàn)，力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積，是一個(gè)物理意義的量。為了反映這

一特性，物理學(xué)中引入了功的概念，把力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積叫做機(jī)械功，

簡(jiǎn)稱功。

2、如何理解做功

物理學(xué)中的做功描述的是力的作用效果，即物體在力的作用下通過(guò)一段距離。力有了這種

效果，就說(shuō)力對(duì)物體做了功。例如起重機(jī)吊起重物，機(jī)車牽引列車前進(jìn)。在這些現(xiàn)象中，起重

機(jī)的拉力對(duì)重物做功，機(jī)車牽引力對(duì)列車做功。

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由此可見(jiàn)，把物體受力發(fā)生移動(dòng)的過(guò)程叫做做功過(guò)程，功包拈兩個(gè)必要條件：一是物體要受力

的作用，二是物體要在力的方向上通過(guò)一定的距離。這兩個(gè)條件，缺一不可。

如果你推一輛陷在泥中的汽車，盡管你已使出了全身的力氣，車子還是紋絲不動(dòng)，幾分鐘

后，你已筋疲力盡，而車子還是陷在泥中。在這一過(guò)程中，雖然你用力推車，但車子沒(méi)有移動(dòng)

距離，所以你沒(méi)有對(duì)汽車做功。要對(duì)一個(gè)物體做功，該物體必須在所施加的力的方向上移動(dòng)距

離。

當(dāng)你從家門口把一箱蘋(píng)果搬到房間里時(shí)，也許你認(rèn)為做了功，但事實(shí)上并非如此。要對(duì)一

個(gè)物體做功，施加的力必須與物體運(yùn)動(dòng)的方向一致。當(dāng)你搬運(yùn)蘋(píng)果時(shí)，你施加一個(gè)I可上的力來(lái)

抬起箱子，這樣箱子才不會(huì)掉到地面。但箱子運(yùn)動(dòng)的方向是水平向前的，當(dāng)你搬運(yùn)這箱蘋(píng)果時(shí),

由于施加的力是豎直的，在豎直方向上這箱蘋(píng)果的高度、速度都沒(méi)有變化，所以你在搬運(yùn)這箱

蘋(píng)果時(shí)沒(méi)有做功。

3、功的計(jì)算和單位

功的決定因素。

提醒學(xué)生討論、體會(huì)得出結(jié)論：常識(shí)會(huì)告訴我們：把不同物體從地面抬到同一高度，抬較

重的物體需要花費(fèi)更大的力，因而需要做更多的功；把同一物體抬到不同高度，移動(dòng)距離遠(yuǎn)的

比移動(dòng)近的需要做更多的功。

功的計(jì)算公式。

物理學(xué)中，把力與物體在力的方向上通過(guò)的距離的乘積叫做功，也就是功二力X力的方向

上通過(guò)的距離，用公式表示就是W=Fs,式中的W表示功，F(xiàn)表示力，s表示物體在力的方向

上通過(guò)的距離。提醒同學(xué)們注意：不能僅從字面上記住功的計(jì)算公式，必須跟進(jìn)一步的文字語(yǔ)

言說(shuō)明和實(shí)際做功圖景結(jié)合在一起，才能真正理解公式。具體到功的計(jì)算公式，要注意F與s

之間的關(guān)系（同體、同時(shí)、同向），即F和s必須對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體、對(duì)應(yīng)同一段時(shí)間、對(duì)應(yīng)同

一個(gè)方向，而不是隨意的一個(gè)力和一個(gè)距離相乘都是功。例如，給甲物體一個(gè)作用力，甲乙物

體向某個(gè)方向移動(dòng)了一段距離，兩者不相干，算它們的乘積沒(méi)有意義。

功的國(guó)際單位。

根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs,功的單位是力的單位和羽離的單位的組合。在國(guó)際單位單位制

中，力的單位是牛（N）,距離的單位是米（m）,功的單位就是這兩個(gè)單位相乘，也就是牛?米

（N?m）,為了紀(jì)念英國(guó)物理學(xué)家焦耳做出的巨大成就，用他的名字命名為功的單位，簡(jiǎn)稱焦

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(J),U=lN-mo1焦的物理意義是：物體在1N的力內(nèi)作用下，沿力的方向逋過(guò)1m的距離，

則此力做功是1J。同學(xué)們?cè)谇懊婕航?jīng)了解1N的作用力大約是托著兩只雞蛋的力。那么IJ的

功就大約是手托著兩只雞蛋向上移動(dòng)1m所做的功。

功的計(jì)算原則。

應(yīng)用公式W二Fs解題時(shí)要遵循以下原則：

①首先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，畫(huà)出物體的受力示意圖。

②當(dāng)有幾個(gè)力同時(shí)作用在一個(gè)物體上時(shí)，要根據(jù)題意的要求確定哪幾個(gè)力做功和對(duì)誰(shuí)做

功。

③根據(jù)做功的兩個(gè)必要因素，找出做功的力和物體在力的方向上通過(guò)的距離。

④功是只有大小，沒(méi)有方向的物理量。

⑤做功多少跟物體的運(yùn)動(dòng)形式無(wú)關(guān)，不論物體是做勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)，不管物體是在

光滑平面上還是粗糙平面上，做功的多少只能由W二Fs決定。

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識(shí)與技能

知道機(jī)械功的概念，明確做功有兩個(gè)必要條件，會(huì)用功的公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。

2、過(guò)程與方法

通過(guò)生活、生產(chǎn)中的實(shí)例解釋功的物理意義，認(rèn)識(shí)做功是一個(gè)過(guò)程。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

學(xué)習(xí)從物理現(xiàn)象中歸納簡(jiǎn)單的規(guī)律，樹(shù)立將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意義。

【活動(dòng)幫助】

1、課前準(zhǔn)備

探究小組準(zhǔn)備以下器材：滑輪、杠桿、玻璃板、重物、硅碼、小車、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、

三合板、白紙、鐵架臺(tái)、細(xì)繩等。

2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

探究有沒(méi)有既省力乂省距離的機(jī)械。

3、方法點(diǎn)撥

活動(dòng)一：在三合板上貼一張白紙，在紙面上每隔10cm畫(huà)一條橫線，畫(huà)薜平行線。

用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出重物、硅碼、小車受到的重力。

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在鐵架臺(tái)上裝上動(dòng)滑輪，通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)勻速向上拉動(dòng)繞過(guò)滑輪的細(xì)繩，以三合板為背景，當(dāng)

重物提升一格時(shí)，記下細(xì)繩頭抬高的距離（幾格），并測(cè)出抬高細(xì)繩頭的拉力。

活動(dòng)二：在鐵架臺(tái)上裝上杠桿，支點(diǎn)在離杠桿一端三分之一處，長(zhǎng)端掛上重物，彈簧測(cè)

力計(jì)在短端用力向下拉。以三合板為背景，當(dāng)重物提升二格時(shí)，記下測(cè)力計(jì)的拉鉤移動(dòng)的距離

（幾格），并測(cè)出向下的拉力（要在測(cè)力計(jì)的測(cè)量范圍內(nèi)）。

活動(dòng)三：玻璃板由鐵架臺(tái)支成一個(gè)斜面，用彈簧測(cè)力計(jì)將小車從斜面底端平行斜面勻速

拉到上端，測(cè)出拉力，用刻度尺測(cè)出底端到上端的距離以及上端的高度，本活動(dòng)共做三次，每

次在小車上放不同數(shù)量的祛碼。

實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意：（1）杠桿、滑輪要盡量輕一些；（2）摩擦要盡量小一些；（3）重物質(zhì)量要適當(dāng)

大一些。

歸納上述活動(dòng)，比較以下兩個(gè)乘積：

動(dòng)力（F）和動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離（s）的乘積Fs。

阻力（G）和阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離（h）的乘積Gh。

在測(cè)量誤差范圍內(nèi)，這兩個(gè)乘積Fs和Gh存在什么關(guān)系？山此關(guān)系你能得出什么結(jié)論？

【教學(xué)模式】

【教學(xué)過(guò)程】

在講授“做功了嗎？”這段內(nèi)容時(shí)，建議讓學(xué)生看圖，討論，指出哪種情況下做功了，哪

種情況沒(méi)有做功，并進(jìn)一步放后讓學(xué)生討論，舉出日常生活人的活動(dòng)中做功和不做功的例子各

一個(gè)，并作簡(jiǎn)單的分析，以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)“做工和做功”有本質(zhì)區(qū)別的印象。

【作業(yè)設(shè)計(jì)與處理】

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第四節(jié)功率

【教材分析】

1、為什么要引入功率概念

人類創(chuàng)造了無(wú)數(shù)種機(jī)械，然而這些機(jī)械的做功本領(lǐng)彼此差別很大。例如：建筑工地上要把

幾百塊放送到樓頂，如果用起重機(jī)，幾分鐘就行了。顯然，運(yùn)送相同數(shù)量的破到相同的高度,

起重機(jī)和定滑輪做的功相同，用定滑輪做這些功用幾小時(shí)，起重機(jī)用幾分鐘，那它們做功有什

么不同呢？機(jī)械做功不但有做功多少問(wèn)題，還有做功

快慢問(wèn)題。如圖11-14所示，如果挖土機(jī)半小時(shí)挖土

10噸，一個(gè)工人4小時(shí)挖土1噸，（假設(shè)把土提高的

高度相同），那么，挖土機(jī)和工人做的功不同，所用

時(shí)間也不同，怎樣比較他們做功的快慢呢？

我們可以回顧如何比較兩個(gè)人運(yùn)動(dòng)的快慢。一般用兩種方法：一種是相同路程比時(shí)間，■

般賽跑都是用這種方法（裁判員的方法）；還可用另一種方法，是相同時(shí)間比路程（觀眾的方

法）。物理學(xué)上采取后種方法，引入了速度的知識(shí)遷移到比較做功快慢上來(lái)，引入功率概念來(lái)

表示做功的快慢。單位時(shí)間（譬如1秒鐘）內(nèi)做的功叫功率。凡是功率大的物體，每秒鐘做功

多，就說(shuō)明它做功快。例如我們爬樓梯，無(wú)論是走上去還是跑上去，所做的功是一樣的，但經(jīng)

驗(yàn)告訴我們，跑上去要比慢慢走上去累得多，這就是因?yàn)榕苌先r(shí)做功的功率比走上去時(shí)的功

率大的緣故。同樣，兩部等質(zhì)量的汽車向山上開(kāi)，功率大的車會(huì)先到達(dá)山頂。

2、功率的計(jì)算

物理學(xué)中，做功的快慢用功率來(lái)表示。單位時(shí)間內(nèi)完成的功叫功率，即功率=旦。如

時(shí)間

W

果用w表示功，t表示時(shí)間，p表示功率，則功率的定義公式為P=在國(guó)際單位制中，

功的單位是焦，時(shí)間的單位是秒，功率的單位就焦/秒，專門稱之為瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，這是為了

紀(jì)念英國(guó)發(fā)明家瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)所做的巨大貢獻(xiàn)。1秒時(shí)間內(nèi)完成1焦的功，功率就是1瓦，

換句話說(shuō)1瓦3焦/秒。比方說(shuō)，你在1秒內(nèi)把一杯水送到嘴里，你做功的功率大約是1瓦。

工程技術(shù)上，還有千瓦、兆瓦等功率單位，1千瓦瓦，1兆瓦二］（）6瓦。

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功率大小是描述機(jī)器性能的一個(gè)重要指標(biāo)，選購(gòu)機(jī)器時(shí)，功率是一個(gè)首要因素。只有合適

的功率，才能在實(shí)際生活中發(fā)揮機(jī)器應(yīng)該體現(xiàn)的功能。

功率也可以用另一種形式表示。我們可通過(guò)以卜例子來(lái)分析：一輛汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

牽引力F、速率v和功率P之間有什么關(guān)系？由于汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此速度是單位時(shí)間

內(nèi)所通過(guò)的路程；將速度乘以力，就表示單位時(shí)間內(nèi)做的功，這正是功率，所以F、v、P之

Ws

間滿足P=Fv0顯然P=Fv,是從公式P=7、W=Fs、推導(dǎo)出來(lái)。以后解題時(shí)可作為公式

直接應(yīng)用。從P=Fv來(lái)看，若功率保持一定，那么加大速度必定要相應(yīng)減少力，否則就不能保

持它們的乘積即功率不變。平時(shí)我們說(shuō)機(jī)器的功率多大，是指機(jī)器正常工作時(shí)的功率。在解一

些有關(guān)運(yùn)動(dòng)的物體（包括機(jī)器）的功率時(shí)，應(yīng)用P二Fv比較簡(jiǎn)捷。例如，拖拉機(jī)深耕土壤時(shí)，

為了獲得較大的牽引力就必須降低速度。乂如汽車以高速度行駛時(shí)，它的牽引力較小，適用于

阻力較小的情況。當(dāng)汽車上坡或負(fù)載加重時(shí)，它需要克服較大的阻力，就應(yīng)換用低速度行駛,

以獲得較大的牽引力。汽車、拖拉機(jī)上裝置的變速箱就是出于這個(gè)道理。想一想，車床在切削

硬的工件時(shí)，是讓車床打快轉(zhuǎn)還是打慢轉(zhuǎn)？

3、如何比較功率的大小

一般采用下列三種方法比較：

（1）在相同的時(shí)間內(nèi)，比較做功的多少，做功越多的物體，功率越大。

（2）在做功相同的條件下，比較做功的時(shí)間的長(zhǎng)短，所用的時(shí)間越短，功率越大。

W

（3）在做功時(shí)間和做功多少都不相同的條件下，應(yīng)用P=—計(jì)算后進(jìn)行比較。

t

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識(shí)與技能

知道功率的定義、單位，并對(duì)人和一些事物的功率數(shù)值有具體的概念，會(huì)計(jì)算簡(jiǎn)單的功率

問(wèn)題。

2、過(guò)程與方法

從身邊生產(chǎn)和生活實(shí)際中，認(rèn)識(shí)做功不但有多少之分，而且有快慢之別，學(xué)會(huì)把速度的知

識(shí)遷移到比較做功快慢上來(lái)，理解功率的定義及其公式。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)發(fā)散思維能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，體會(huì)研究物理問(wèn)題的方法。

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【活動(dòng)幫助】

1、課前準(zhǔn)備

探究小組準(zhǔn)備磅秤、秒表、刻度尺等。

2、活動(dòng)目的

（I）估測(cè)人登樓的平均功率。

（2）探究人體的輸出功率。

3、方法點(diǎn)撥

估測(cè)人登樓的平均功率。

活動(dòng)：請(qǐng)一個(gè)同學(xué)從一樓登到四樓，第一次是慢慢走上去，第二次是很快跑上去。

測(cè)一測(cè)：在上述活動(dòng)中，測(cè)出這個(gè)同學(xué)的質(zhì)量m,量出樓的高度（一樓到四樓）h,記下

這個(gè)同學(xué)兩次登樓所用的時(shí)間ti和t2,并把有關(guān)數(shù)據(jù)填在下表中。

同學(xué)質(zhì)量樓的高度走上樓的跑上樓的走上樓的跑上樓的功

m/kgh/m時(shí)間ti/s時(shí)間t2/s功率P1/W率P2/W

算一算：根據(jù)萬(wàn)=比=*=型算出登樓時(shí)的平均功率。

ttt

議一議：這個(gè)同學(xué)兩次登樓所做的功是否相同，在前后兩次登樓過(guò)程中，做功快慢是否相同？

說(shuō)一說(shuō)：請(qǐng)做上樓實(shí)驗(yàn)的同學(xué)說(shuō)說(shuō)兩次登樓有什么不同感受。

想--想：利用A=也算出的登樓的平均功率比實(shí)際值是偏大還偏?。?/p>

探究人體的輸出功率。

提出問(wèn)題：如何測(cè)出在正常情況下身體的輸出功率。

設(shè)計(jì)方案：①到木工房準(zhǔn)備一塊木板。

②在平地適當(dāng)距離的兩端各平放堆（4塊）破頭，然后在磚塊上放木板，木板的

兩端與磚頭齊平。

③請(qǐng)你的同學(xué)抓穩(wěn)木板，使木板保持平衡。

④測(cè)出你的質(zhì)量m。

⑤測(cè)出地面到木板頂端的高度ho

⑥兩腳同時(shí)離地跳上木板，再?gòu)哪景迳咸聛?lái)（一上一下算一個(gè)來(lái)回）。

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⑦請(qǐng)同學(xué)記下均勻的速度跳20個(gè)米回所花的時(shí)間。

⑧求出你跳20個(gè)來(lái)回的功率。

⑨再請(qǐng)身材較高、體重較重的同學(xué)來(lái)做上述實(shí)驗(yàn)。

⑩再請(qǐng)身材較小、體重較輕的同學(xué)來(lái)做上述實(shí)驗(yàn)。

將數(shù)據(jù)記錄在下表中。

重力木板高跳20個(gè)來(lái)回的時(shí)跳20個(gè)來(lái)回功率

同學(xué)

G/Nh/m間tl/s所做的功W/JP/W

同學(xué)1

同學(xué)2

同學(xué)3

得出結(jié)論：算出上述實(shí)驗(yàn)中各個(gè)同學(xué)的功率，從而得出人體向上跳時(shí)的輸出功率與人體的

重力、人體向上跳的速度的關(guān)系。

【教學(xué)模式】

【作業(yè)設(shè)計(jì)與處理】

“WWW”中的第3題，是實(shí)踐性作業(yè)，建議指導(dǎo)學(xué)生對(duì)日常生活中的家電進(jìn)行認(rèn)真觀察后

對(duì)各種類型功率大小有大致了解，為今后進(jìn)一步學(xué)好電學(xué)打好基礎(chǔ)。

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第五節(jié)機(jī)械效率

【教材分析】

重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析

1、有關(guān)機(jī)械的三種功

（1）有用功。所謂有用功，就是對(duì)人們有用的那部分功。那么引么是對(duì)人們有用的功？

對(duì)此并不是所有同學(xué)都能搞清楚的。一般說(shuō)有用功是使用機(jī)械過(guò)程中為了達(dá)到人們的目的，所

需要做的功。如：我們用動(dòng)滑輪將貨物從一樓提到二樓，把貨物提上去是目的。提貨物上樓的

過(guò)程中，貨物重乘以樓高所做的功w=Gh,就是有用功。再如圖11-36所示利用滑輪組將一輛

汽車水平向左移動(dòng)了一段距離s,要拉動(dòng)汽車，必須克服地面與汽車間的摩擦力f,為了實(shí)現(xiàn)

移動(dòng)汽車的目的，克服這一摩擦力做的功亞=￡§就是有用的。所以判斷有用功，首先要看人們

使用機(jī)械來(lái)達(dá)到什么目的。

（2）額外功。所謂額外功，就是人們使用機(jī)械時(shí)，為了達(dá)到目的不得不額外做的那部分

功。如上面所舉例子，將貨物從一樓提到二樓，把貨物提上去，就得將動(dòng)滑輪也提上去，人對(duì)

動(dòng)滑輪所做的功盡管不是我們的目的，但不得不做，因此動(dòng)滑輪重乘以樓高所做功W=G動(dòng)h,

是額外的。使用動(dòng)滑輪時(shí)不可避免地要克服滑輪內(nèi)部之間的摩

擦做功，克服機(jī)械的自重及摩擦（因使用機(jī)械而產(chǎn)生）等因素匕

做的功都是額外功。再如圖11/5所示的裝置中，使用滑輪組將

汽車水平拉動(dòng)。為了拉動(dòng)汽車，我們勢(shì)必也得將動(dòng)滑輪水平拉圖U-15

動(dòng)，則拉動(dòng)動(dòng)滑輪時(shí)克服滑輪摩擦所做的功就是額外功。

（3）總功?？偣κ窃谑褂脵C(jī)械時(shí)才會(huì)出現(xiàn)的概念.也就是人們?yōu)檫_(dá)到某種目的而實(shí)際做

的功。如圖11-36所示，我們使用滑輪組移動(dòng)汽車，就要在繩端用力拉，我們用的拉力與繩端

所移動(dòng)的距離的乘積，就是我們對(duì)滑輪組做的功，這個(gè)功我們總功包括有用功和額外功，也說(shuō)

是有用功、額外功都來(lái)自于總功，即W/W行+W標(biāo)

2、機(jī)械效率一一機(jī)械做功性能的重要指標(biāo)

使用機(jī)械時(shí)，我們需要一定量的有用功，由于不可避免地存在摩擦和機(jī)械自重等原因，額

外功是不可避免的。額外功是我們不需要的，為做有用功而白白浪費(fèi)人力和物力，應(yīng)盡量減少

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它。使用不同的機(jī)械完成相同的有用功。做額外功越少的機(jī)械越好，或者說(shuō)，有用功與總功越

接近越好。為了表示總功中有多少功被有效利用，物理上引入了機(jī)械效率的概念。機(jī)械效率的

定義是：有用功與總功的匕值，用公式表示為77=」xlOO%,在實(shí)際情況中，必然要做額

%

外功，即w額￥0,所以n總小于100%。理解這一點(diǎn)，關(guān)鍵是把握額外功不可避免。

例如，怎么把1噸水送到高處的水槽，簡(jiǎn)單方法是人用水桶一桶一桶提上去，水送上去了，

但每次都要把桶也提上去（我們不可能直接捧著水上去），克服水桶所受重力做的功就是額外

功。雖然這是不可避免的，但是可以設(shè)法減小的。如果用比較重的鐵桶提水，做的額外功就多；

若用比較輕的塑料桶提水，做的額外功就少，同樣可以達(dá)到提水的目的。還有，提水時(shí)人也要

上到高處，克服人所受重力做的功，也是額外功，因?yàn)槿松系礁咛幉皇悄康?，只是為了將水?/p>

上去。換個(gè)方法，人可以不一趟一趟地上下跑，比如在高處安裝一個(gè)定滑輪，兩個(gè)人相互配合,

一個(gè)人在下面往桶里裝水，另一個(gè)人在高處接住水桶重力做額外功，但還要克服因水跟水管之

間的摩擦和水泵內(nèi)部的摩擦做額外功。

總之，我們通過(guò)改進(jìn)做功方式和改進(jìn)做功的性能，可以減小額外功。人們常通過(guò)減小摩擦,

減輕自重，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，選用優(yōu)良材料等辦法來(lái)提高機(jī)械效率。但額外功不可能減小到零，所以,

任何機(jī)械的機(jī)械效率都小于1,或者說(shuō)小于100%。

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識(shí)與技能

理解什么是有用功、額外功和總功。

理解什么是機(jī)械效率，并會(huì)用有關(guān)公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。

2、過(guò)程與方法

通過(guò)探究動(dòng)滑輪的活動(dòng)，明確使用機(jī)械要做額外功。

通過(guò)實(shí)例討論，認(rèn)識(shí)提高機(jī)械效率的主要方法。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

機(jī)械效率反映的是機(jī)械做功的性能，即使用機(jī)械的效益高低，能量利用率的高低，通過(guò)探

究活動(dòng)，對(duì)節(jié)約能源的認(rèn)識(shí)有新的拓展，明確提高磯械效率是現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備研究所追求

的目標(biāo)之一。

【活動(dòng)幫助】

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1、課前準(zhǔn)備

探究小組準(zhǔn)備好以下器材：?jiǎn)位唭蓚€(gè)、雙滑輪兩個(gè)、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、

鉤碼若干、鐵架臺(tái)、細(xì)繩等。

2、活動(dòng)目的

（I）測(cè)定動(dòng)滑輪的機(jī)械效率，并比較動(dòng)滑輪在不同情況下的機(jī)械效率。

（2）測(cè)定滑輪組的機(jī)械效率，探究機(jī)械效率變化的規(guī)律，交流提高機(jī)械效率

的辦法。

3、方法點(diǎn)撥圖11-16

（1）探究動(dòng)滑輪。

活動(dòng)一：探究小組按照?qǐng)D11-16進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

①實(shí)驗(yàn)步驟：先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出兩只鉤碼重力G,然后將鉤碼掛在動(dòng)滑輪下，同學(xué)向上

拉彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼勻速上升，讀出手的拉力E用刻度尺量出鉤碼升高的高度h及手向上