(共119张PPT)
1、轮船上的集装箱是怎样被搬上岸的？
2、这样的机械在什么地方也用到的？
3、这样的机械的作用是什么？
第一课时——杠杆
复杂机械都是由简单机械组成的
中国古代对杠杆也有广泛的使用
杆杠有着悠久的历史
这三个用具有什
么共同特点
上例中的共同点：
①都是硬棒．（软的不行，但是直的弯的都可以）
②工作过程中都在转动，转动过程中有一点是固定不动的．
③除固定不动的点外，还要受到两个力的作用.
一个能使它转动的力，另一个阻碍它转动的力.
1.定义:在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒.
议一议:
在现实生活中，你还能举出哪些杠杆的实例呢？
羊角锤
剪刀
镊子
托盘天平
钓鱼杆
翻斗车
支 点：杠杆绕着转动的点,(用O表示)
动 力：促使杠杆转动的力;(用F1表示)
阻 力：阻碍杠杆转动的力;(用F2表示)
讨论: 我们用桌面上的木块模拟石头，用一把尺子把它撬起来，想想看，怎么做？
O
F1
F2
O
F1
F2
O
F1
F2
O
F1
F2
根据下列杠杆(支点为O)，找出动力F1和阻力F2
找出下列杠杆的支点O，动力F1和阻力F2
O
F1
F2
l1
l2
力的作用效果还与力臂有关。
支点到力的作用线的垂直距离
(力的作用线：通过力的作用点，沿力的方向所画的直线)
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
o
F1
F2
l2
l1
请指出撬棒的支点、动力、阻力及力的方向、力臂
2、杠杆的五要素：
支点：
动力：
动力臂：
阻力：
阻力臂：
杠杆绕着转动的固定点，用O表示。
使杠杆转动的力，用F1表示。
(方向跟杆杠转动方向一致)
从支点到动力作用线的距离，用L1表示。
阻碍杠杆转动的力，用F2表示。
(方向跟杆杠转动方向相反)
从支点到阻力作用线的距离，用L2表示。
o
F1
F2
l2
l1
画出下列杠杆的五要素
阻力臂
动力臂
支点
动力
阻力
画力臂的方法是：
注意
1、动力和阻力可以在支点两侧，
也可在支点同侧；
2、当力作用在支点时力臂为零。
一找支点二找力，
三画力线要牢记；
点到力线引垂线，
垂线长度即力臂。
l2
l1
B
F2
O
F1
A
例题1：画出图中各力的力臂
（1）找出支点的位置
（2）沿动力、阻力的作用方向将力的作用线画出
（3）从支点作动力、阻力
作用线的垂线段。
l2
O
F1
F2
l2
l1
l1
l2
F1
F2
O
O
F2
F1
l1
l1
F2
l2
O
F1
3、人身上的杠杆
3-18
3-18
O
F2
F1
3-19
3-20
1、关于杠杆的下列说法中，正确的是（ ）
A、杠杆必须是一根直棒
B、杠杆不一定要有支点
C、杠杆可以是直的，也可以是弯的
D、作用在杠杆上的两个力总是使杠杆向相反的方向转动
CD
2、下列关于力臂的说法中，正确的是（ ）
A、动力臂是指支点到动力作用点的距离
B、阻力臂是指支点到阻力作用线的垂直距离
C、动力臂与阻力臂之和等于杠杆长
D、当力的作用线通过支点时，力臂最大
B
画出图中杠杆各力的力臂
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
l2
l1
l1
l2
l1
l2
l1
l2
作出下列杠杆的动力臂和阻力臂。
F1
F1
F2
第2课时
1、什么叫杠杆
支点
动力
动力臂
阻力
阻力臂
3、画出杠杆的五要素
2、杠杆的五要素：
o
F1
F2
l1
l2
2 杠杆是否都是直的？
思考讨论：
1 力臂是一定在杠杆上吗？
3 若一力作用在杠杆上，作用点不变，但作用方向改变，力臂是否改变？
答：不是
答：杠杆可以是直的，也
可以是弯的
答：要改变
阿基米德 (公元前287-前212),古希腊伟大的数学家、力学家。
古希腊科学家阿基米德曾说过：给我一个支点，我就能撬动地球。请问他的话有道理吗
大人和小孩能一起玩跷跷板吗？
二、杠杆的平衡
提问：
什么是杠杆的平衡？
归纳结论：
当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作匀速转动时，我们说杠杆平衡了。
实验探究：杠杆的平衡条件
1 提出问题：
杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、
阻力臂之间存在着怎样的关系？
2 猜想与假设：
假设一：
假设二：
假设三：
假设四：
F1+l1=F2+l2
F1–l1=F2–l2
F1/l1=F2/l2
F1 · l1=F2 · l2
提问：你还有其他的假设吗？
回答：有
F12+l12=F22+l22
F13+l13=F23+l23 等等
F1
F2
o
l1
l2
杠杆在什么条件下平衡？
杠杆
平衡
螺母
★ 杠杆两端有两只可调节的螺母，能
起什么作用
★作用:调节杠杆自身的平衡。
·
F1
F2
O
l1
l2
倾斜状态力臂比杠杆上的刻度小
思考：
※ 为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢
※因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1
2
3
实验数据表格设计
F1 L1
F2 L2
结论：杠杆的平衡条件是
动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
A
O
B
C
F2
F1
如图所示，用撬棒撬石头，手握在撬棒的末端B端，其中AO＝0.1米，AB＝1米，OC＝0.7米，要撬起石头需要500牛的力，求在B端要用多少向下的力才能撬起石头？
如图所示,某同学在做俯卧撑运动。可将他视为一个杠杆。他的重心在A点,重力为500牛,那么他将身体撑起，双手对地面的压力至少＿＿＿ 。若他在1分钟内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4米，则他的功率至少为＿＿＿瓦。
300牛
60
条件：杠杆已平衡（如图）
1、两端去掉相同质量的钩码，杠杆平衡吗？
2、将两端钩码向支点移同样的距离，杠杆平衡吗？
问题探究
如何用弹簧秤将下面杠杆调平？
F3
F2
F4
F1
o
F1
F2
L1
L2
在用撬棒撬石头时，通常人们所用的动力比石头给撬棒的阻力要小，这是为什么呢？
省力杠杆（动力臂大于阻力臂）
F2
F1
L1
L2
O
h2
h1
省力杠杆：
O
h1 ＞ h2
省力、费距离
有何特点？
利用杠杆是否一定能省力？
这时杠杆是费力杠杆
设动力为F1，阻力为F２
费力杠杆（动力臂小于 阻力臂）
F2
F1
L1
L2
O
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1=F2L2
∵L1 〈 L2
∴F1 〉 F2
这是费力杠杆
费力杠杆
费力杠杆：
h2
h1
O
费力、省距离
h1 ＜ h2
有何特点？
想一想
等臂杠杆：动力臂等于阻力臂
F2
F1
L1
L2
O
什么时候使用等臂杠杆呢？
L2 ＝ L1
Ｆ2 ＝ F1
F2
F1
动力臂L1
阻力臂L2
O
由 F1L1=F2L2
∵L1 = L2
∴F1 = F2
这是等臂杠杆
等臂杠杆不省力，也不省距离
等臂杠杆的特点
如图杠杆分别是哪种杠杆？
讨论
它们是什么杠杆？
讨论：
如何正确选用这些剪刀？为什么？
省力杠杆
费力杠杆
图中的等臂杠杆处于水平位置并静止，B端绳子的拉力F与A端重力G相比（ ）
A. F=G；
B. F〈 G；
C. F 〉G；
D. 无法比较。
L2
L1
A
O
B
G
什么时候F最小，为多少？
F1
F2
F4
F3
如图所示，一根不计重力的轻质硬棒一端用铰链固定在O点，另一端用细线挂一重物，现在杆的中点处施加一个始终垂直于杆的力F，在缓慢地拉至杆成水平的过程中，拉力F大小的变化情况是（ ）
A、始终变大 B、始终变小
C、始终不变 D、先变小后变大
如图：有一根粗细均匀的1m 长的木棒放在墙角，垂直作用在木棒上的力F使木棒与地面成600的角，已知木棒重力为G，求F的大小？
F
A
O
G
B
图10为锅炉保险阀门，受蒸汽推压的阀门的底面积为S=10厘米2，OA:AB=1:3，若锅炉能承受的最大压强是6×105帕，则在B处应挂多重的重物？
F内=P·S=10 ×10-4 ×6×105=600N
由OA·F1=OB·F2得
答：在B处应挂125牛的重物。
F外=P·S=1×105×10 ×10-4=100N
F=F内－ F外=500N
如图１１所示，Ａ端挂有重为Ｇ１的物体，Ｂ端挂有重为Ｇ２的物体，ＯＡ＞ＯＢ，此时杠杆处于平衡状态，现将Ｇ１、Ｇ２的悬点都向里侧（支点Ｏ）移动，且移动的距离Ｌ０相等，则杠杆将（ ）。
Ａ．杠杆仍平衡
Ｂ．Ａ端下降
Ｃ．Ｂ端下降
Ｄ．无法判断
B
如图１１所示，Ａ端挂有重为Ｇ１的物体，Ｂ端挂有重为Ｇ２的物体，它们的体积相等，ＯＡ＞ＯＢ，此时杠杆处于平衡状态，现将Ｇ１、Ｇ２的悬点都浸没于水中，则杠杆将（ ）。
Ａ．杠杆仍平衡
Ｂ．Ａ端下降
Ｃ．Ｂ端下降
Ｄ．无法判断
0
C
第3课时——滑轮
想一想
工人要把钢材、木料、水泥等运到楼上通常会怎样做呢？
一、滑轮：
周边有槽，可以绕着中心轴转动的轮子。
问题：利用一只滑轮来提升物体，你有几种方法？并通过实验，研究你所使用的滑轮有什么特点？
定滑轮
动滑轮
二、滑轮的探究
1、对定滑轮的探究实验
你发现了什么？
A、F1=F2
B、可以使作用力的方向改变
C：不省力也不费力
2、对动滑轮的探究实验
你发现了什么？
A：F1=2F2
B：不能使作用力的方向改变
C：省力
1、定滑轮：
转轴固定不动的滑轮。
特点：
不能省力，但可改变了力的方向。
2、动滑轮：
特点：
转动轴与重物一起移动的滑轮。
能省力一半，但不能改变力的方向。
为什么？
为什么？
二、滑轮的探究
F
G
定滑轮
l1
l2
.0
1:定滑轮实际上就是等臂杠杆。
A：支点在轴心O处。
B：动力臂l1等于阻力臂l2
2:拉力大小始终等于重物的重力大小。
3：拉力的方向与物体移动的方向相反
结论：使用定滑轮不省＿＿＿＿，但可以改变施力的＿＿＿。
力
F＝G
方向
F
F
F
G
动滑轮
l2
l1
A:支点在边缘O处
B：动力臂l1为阻力臂l2的2倍。
动力F为阻力G的1/2倍
1
2
F＝
G
1：动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆。
2：在上述情况下，动力是阻力的1/2
1
2
F＝
G
即
3：拉力的方向与物体的移动方向相同。
结论：使用动滑轮可以＿＿＿，但不能改变施力的＿＿＿。
省力
方向
O
.
三、滑轮组
由定滑轮和动滑轮组成。
F
F
F
G
G
G
实验结果：
1
2
F＝
G
1
3
F＝
G
1
2
F＝
G
拉力F的大小与吊起动滑轮的绳子股数n有关。
n=2
n=2
n=3
使用滑轮组时，动滑轮被几股绳子吊起，所用力就是物重和动滑轮的几分之一即
1
n
F＝
G
思考题：
在左图所示的滑轮组中，
(a)若动滑轮重G/不计，拉力F是多少？
(b)若动滑轮重G/不能忽略，那么图中的拉力F应等于多少？
G/
G
F
1
5
F＝
G
1
5
F＝
(G+G/)
分析：图中吊起动滑轮的绳子股数为5
如图所示，拉力F的大小等于＿＿＿＿。
F
.
三、滑轮组
1
3
F＝
f
f
N
G
T
小结
一、定滑轮：
转轴固定不动的滑轮。
1、特点
2、实质：
等臂杠杆。
二、动滑轮：
转动轴 与重物一起移动的滑轮。
1、特点
2、实质：动力臂是阻力臂两倍的杠杆。
使用滑轮组时，动滑轮被几股绳子吊起，所用力就是物重和动滑轮的几分之一
三、滑轮组
巩固练习：
1：如下图(a)所示，物体B重100N，在力F作用下匀速上升时，F应等于＿＿＿N。（不计摩擦）
图(a)
F
2: 如上图(b)所示,物体A重为100N,挂重物的钩子承受的拉力是＿＿N.人匀速拉绳子的力是＿＿N（动滑轮自重不计）
图(b)
100
100
50
3:如图所示的四个滑轮组中，图＿＿可省一半力，图＿＿最费力，图＿＿＿和图＿＿拉力大小一样。
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(a)
(d)
如图所示,物体A重G＝80N,在F＝60N拉力下匀速前进,此时物体A受到的摩擦力等于＿＿＿＿N.
（滑轮自重及绳子与滑轮的摩擦不计）
A
F
.
f
N
T
G
1:竖直方向上有一对平衡力N和G
2:水平方向上有一对平衡力T和f
G=N=80N
f=T=120N
因为
T=2F=120N
120N
一个重力不计，摩擦不计的滑轮（如图所示），被一个大小为20牛顿的竖直向上的力拉动下，以2米/秒的速度匀速上升，则物体A的重力和运动速度分别为（ ）
A、40牛顿，4米/秒 B、10牛顿，4米/秒
C、40牛顿，1米/秒 D、10牛顿，1米/秒
F
A
如图是使用汽车打捞水下重物示意图，在重物从水底拉到井口的过程中，汽车以恒定速度向右运动，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，四位同学画出了汽车功率（P）随时间（t）变化的图象，其中正确的是（ ）
如上图所示，质量为50千克的物体A置于粗糙的水平地面上，用两个滑轮按图连接，当水平拉力F为120牛时，物体A恰能匀速前进，若物体A前进0.5米所用的时间为10秒（绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦都不计）。则物体A受到的重力为 牛顿，拉力F做功的功率为 瓦。（g取10牛/千克)
第4课时——机械效率
做功的两个必要因素是什么？
功的计算公式是什么？
简单机械的作用是什么？
使用简单机械可以省力，或者省距离，能省功吗？
复习提问
作用在物体上的力
物体在力的方向上通过的距离
W=Fs
要把这个物体运到高处，有哪些方法？
用手直接把物体提上去．
用杠杆把物体提上去．
用动滑轮或滑轮组
使用任何机械都不能省功．
功的原理
不省功的原因是什么？
相反，我们却发现使用机械时，会做一些并不希望做的功。
因省力的机械必费距离，省距离的机械一定费力，而功=力×距离，所以不能省功．
你会选哪种方法呢？
砂子重100N，体重400N，动滑轮重10N
桶重20N，口袋重5N
某人用动滑轮将重为G1的米袋提升h高度。设动滑轮重G2，不考虑绳子重及滑轮摩擦，人所做的功为：
W=Fs=
=G1h+G2h
=W1+W2
有用功 ：人们必须要做的这部分功。
额外功 ：人们不需要但又不 得不做的功
总功 ：有用功与额外功的总和，即
W总=W有+W额
注：通常总功指对机械所施加的动力所做的功
一、有用功、额外功、总功
W总=Fs
W有=Gh
用水桶从井中提水的时候，所做的功哪部分是有用功？那部分是额外功？如果桶掉进井里，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？
请算出刚才的三种办法中有用功在总功中占的百分比。
请计算出有用功、额外功和总功分别是多少？
砂子重100N
体重400N
动滑轮重10N
桶重20N
口袋重5N
每层高3米
用哪种方法好？
1、有用功跟总功的比值叫机械效率。
(2)有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
看看刚才的数据,思考机械效率会大于１吗 为什么
公式：
(1)机械效率一般用百分数表示，没有单位 。
二、机械效率
如何提高机械效率？
1、减小动滑轮自重来减少额外功。
F
3、增加提升物体的重力来增加有用功。
2、减小机械间的摩擦力来减少额外功。
起重机的机械效率是60%
它表示什么意思？
使用起重机提升重物时所做的有用功跟总功的比值是60%，也可以说有用功在总功中占有60%，另外的40％是额外功．
例1 用一动滑轮将重200N的砂子提到9m高的脚手架上，所用力是120N，求有用功、总功、机械效率各是多少？
解：
答：有用功是1800J,总功是2160J,机械效率是83.3%。
机械效率的定义 ： 有用功跟总功的比值
小结：
有用功 ：对人们有用的功
额外功 ：人们不需要但又不 得不做的功
总功 ：有用功与额外功的总和
公式：
∴ 永远小于1
1．有用功越多，机械效率越高
2．物体做功越慢，机械效率越低
3．做总功越多，机械效率越低
4．做相同的有用功,额外功越少,机械效率越高
5．有用功总小于总功,所以机械效率总小于1
6．做的额外功一定时,总功越少,机械效率越高
判断：下面说法中是否正确．
例：用滑轮组把720牛重的贷物提高10米，若滑轮组的机械效率是60%，求有用功，总功和额外功。
如图所示，一个工人用滑轮组提起1200 N的货物，所用的拉力是500N，绳的自由端在5 s内被拉下3m。求拉力的功率和机械效率．
如图滑轮组，用拉力F把一个重为480牛的物体在1分钟内匀速提高3米，若滑轮组的机械效率η=80﹪，求：
⑴拉力F做的有用功为多少？
⑵拉力F做的总功为多少？
⑶拉力F的大小为多少？
⑷拉力F的功率为多少？
F
如图所示，用一个滑轮组来匀速提升一个重为800牛的物体G，若拉力
的功率保持400瓦，滑轮组的效率是80%，求（1）作用在绳子上的拉力；
（2）重物上升的速度。
斜面
L
h
G
F
A
C
B
FL
W动力=
W克服重力
= Ｇh
FL
=Ｇh
3.斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。
2. 同一物体升高相同的高度，斜面越长越省力。
1.使用斜面可以省力.
斜面
斜面的应用
3、一辆卡车的车箱底板距地面的高度为1m,现某工人用长为4m的木板上端搭在车箱的底板上,一端放在地面上,将重是2000N的重物推上卡车,若不计摩擦,沿着斜面至少需多大的推力 若沿着斜面的推力是550N,则斜面的机械效率是多少
2、用100牛的力沿机械效率为60℅的斜面可拉上一个重为400牛的物体匀速前进，据此可知斜面的高与长之比为_______。
1、某人用20牛的力将重32牛的物体匀速拉上长为4米，高为2米的斜面顶端，则此斜面的机械效率为_______，斜面对物体的摩擦力为_______。
一辆小汽车在一条平直公路上匀速行驶，在一分钟内通过的路程是900米。已知汽车在这段距离中，发动机的功率是24千瓦，汽车重1200牛，则这段距离中重力做的功是_______，汽车在这段距离中所做的功是_______，汽车受到的牵引力是_______。
功率相同的两辆汽车，各自在水平公路上做匀速直线运动，汽车甲在半小时内行驶15km，汽车乙在2min内行驶1200m，则两车所受阻力之比 。
如图所示，某人用一根轻质木棒挑着为120N的物体站在水平地面上，木棒保持水平，棒AB长为1.2m，重物悬挂处离肩膀距离BO为0.8m，则手在A端对木棒竖直向下的作用力大小为_______N。 当AO距离变小时则A手在A端对木棒竖直向下的作用力将 。
如图所示用滑轮组提起重为630N的物体,绳子自由端的拉力为300N，重物以0.2m/s的速度匀速上升,不计摩擦和绳重,求:(1)滑轮组的机械效率;(2)拉力做功的功率;(3)若绳子能承受的最大拉力为400N,则滑轮组的最大机械效率是多大
如图所示，在50N的水平拉力F作用下, 重800Ｎ的物体沿水平地面做匀速直线运动, 若不计滑轮、绳子的重力和滑轮与绳间摩擦，那么物体与水平面的摩擦力大小为 N；若计滑轮与绳间摩擦，且物体与地面间滑动摩擦力为120Ｎ，则滑轮组的机械效率为 _______ ；若物体的速度为0.2m/s,则1min内拉力F做的功为 _______ J。
用滑轮组匀速提升起400牛重的物体，作用在绳子自由端的拉力为125牛，拉力的功率为250瓦，此时滑轮组的机械效率为80%。不计摩擦和绳重，求：
（1）物体被匀速提升的速度；
（2）动滑轮的重；
（3）如果用这个滑轮组匀速提升900牛重的物体，作用在绳子自由端的拉力为多大？此时滑轮组的机械效率为多大？
