2.机械运动中的能量转化[下学期]

2 机械运动中的能量转化
2.1 机械能
[教学目标]
1．初步了解能量的概念。
2．通过实例了解什么是动能和势能。
3．通过实验探究动能和重力势能的大小与哪些因素有关。
4．了解同一个物体弹性形变越大，它所具有的弹性势能也越大。
5．知道什么是机械能。
6．知道动能和势能可以相互转化以及机械能守恒的定义。
7．能解释一些有关动能和势能相互转化的简单现象。
8．调查生活和生产中应用机械能的实例。
[教材分析]
1．教学重点：了解动能和重力势能的大小与哪些因素有关，动能和势能可能相互转化以及机械能守恒的含义。
2．教学难点：能的概念的建立。
[课时计划]
2 课时
第1课时 重力势能和动能
[教学目标]
1．了解能量的初步概念。
2．通过实例了解什么是动能和势能。
3．通过实验探究动能和重力势能的大小与哪些因素有关。
[教学用具]
一块泡沫塑料板，以四根钉子为桌脚的小桌模型，质量显著不同的重物各一个，带槽的木板，钢球，小木块。
[教学过程]
一、新课导入
创设问题情景：脚边有一块砖头，我们不怕；如果是头顶上悬着一块砖头，我们就会胆战心惊，为什么？
放在桌上的小钢球不会有什么危害，但如果把小钢球做成子弹头射出去，那它就会射伤人、射穿木板，为什么？
学生讨论后教师总结：砖头位于较高位置时，掉下来会砸伤人；射出去的子弹会射穿木板……这些现象涉及到我们今天要研究的重力势能和动能。（引出并板书课题）
二、新课教学
1．能。
我们在日常生活中经常提到能，诸如热能、电能、太阳能能源开发等等。“能”的确是科学中的一个重要概念。一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。电流能做功，具有电能；燃料燃烧放热可以做功，具有热能。
自然界中，能的形式很多，今天我们学习最常见的一种形式的能——重力势能和动能。
2．重力势能。
（1）什么样的物体具有重力势能？
人们在打桩时，必须把重锤高高举起，当重锤落下时将木桩打入地里。因为重锤受到竖直向下的重力作用，重锤下落时沿着重力方向向下通过了一段距离，所以举高的重锤可以做功，将木桩打入地里。试想，一个重锤如果静止地压在木桩上能做功吗？重锤只有在被举高的情况下才能做功，即重锤被举高时才具有做功的本领——能。
一池静止的水是不能做功的，但是这一池静止的水如果处在高山上，水落下时就可以做功，把水车冲得旋转起来。
物体由于处在较高的位置而具有的能量叫重力势能。
（2）重力势能的大小跟哪些因素有关？
①猜想重力势能的大小跟哪些因素有关？
②引导学生设计实验方案。
③用控制变量法按教材P34的实验方案或类似的实验方案进行实验探究。
④引导学生总结实验结论：物体重力势能的大小与其质量和所在位置有关，物体质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。
3．动能。
（1）什么样的物体具有动能？
急流的河水能把石头冲走，流水能做功；飞行的子弹能把木板打穿，飞行的子弹能做功；风吹动帆船航行，空气流动形成的风能做功。这些物体能做功，它们都具有能。它们的能量是由于物体运动才具有的。
我们把物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能。
（2）动能的大小跟哪些因素有关？
①学生猜想动能的大小跟哪些因素有关？
②实验探究：
将一个带槽的木板倾斜，把钢球放到斜面上，松手后钢球滚下，打击平面上的一个小木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离判断钢球具有的功能的大小。（教师演示，学生观察）
第一次，使小钢球从某一高度由静止开始滚下。注意木块被推的距离。
第二次，换一个质量大的钢球，从同一位置由静止开始滚下，到达平面上时和刚才的小钢球具有同样的速度，再观察木块被推动的距离。很显然，第二次木块被推的距离比第一次远得多。说明大钢球做的功多，也就是大钢球具有的动能大。
提问：这个实验说明了什么？（学生回答：这个实验说明了物体的动能大小跟它的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大）
用同一个钢球再做两次实验。（教师演示，学生观察）
第一次，让钢球从比较低的位置由静止开始滚下。第二次，让钢球从比较高的位置由静止开始滚下。比较两次实验中木块被推的距离大小。
很显然，钢球从更高的位置滚下来，到达水平面上时具有更大速度，木块被推得更远。
提问：这个实验说明了什么？（学生回答：这个实验说明同一个物体速度越大，动能越大）
通过以上实验可知，物体的质量越大，速度越快，动能就越大。
三、课堂小结
略。
[板书设计]
重力势能和内能
1．能：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。
2．重力势能。
（1）定义：物体由于处在较高的位置而具有的能量叫重力势能。
（2）大小：物体重力势能的大小与其质量和所在的位置有关，物体质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。
3．动能。
（1）定义：物体由于运动而具有的能量叫动能，一切运动的物体都具有动能。
（2）大小：物体动能的大小与其质量和速度有关，物体质量越大，速度越快，它具有的动能就越大。
第2课时 机械能
[教学目标]
1．了解同一个物体弹性形变越大，它所具有的弹性势能也越大。
2．知道什么是机械能。
3．知道动能和势能可以相互转化以及机械能守恒的含义。
4．能解释一些有关动能和势能相互转化的简单现象。
5．调查生活和生产中应用机械能的实例。
[教学用具]
木块，橡皮筋，压缩弹簧，滚摆，玩具弹簧枪，火柴。
[教学过程]
一、新课导入
高山上有一块大石头，稳稳地立在那里，它有没有能量？有什么能量？
压缩的弹簧具有能量吗？
二、新课教学
1．弹性势能
（1）演示（教师同时讲解）：这是一个弹簧，将一个砝码放在弹簧一端的小木板上，用力将弹簧压缩，使其发生弹性形变。此时，弹簧静止，没有动能；弹簧没有被举高，没有重力势能，大家想一想，弹簧能不能做功？（能！放开手，砝码被弹簧举起来）
（2）总结：可见，被压缩的弹簧也具有能。这种能不同于动能和重力势能，它是由于物体发生了弹性形变而具有的能。所以，物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。
物体在很多情况下都具有弹性势能。射箭用的弓被拉满时产生弹性形变，具有弹性势能。钟表的发条在卷紧时具有弹性势能，通过做功来带动钟表机件正常转动。
（3）说明：物体受到外力作用而发生的形状变化，叫做形变。如果外力撤消，物体能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变。列举事例说明物体的弹性形变，如：拉长的弹簧，压扁的皮球，弯曲的钢锯条，上紧的钟表发条等。
（4）讲解：物体弹性势能的大小跟形变大小有关，同一个物体弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。
重力势能和弹性势能都叫做势能。
2．动能和势能的转化。
（1）演示：滚摆实验。
出示滚摆，并简单介绍滚摆的构造及实验做法。事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志，告诉学生观察颜色标志，可以判断摆轮转动的快慢。
（2）分析：引导学生复述并分析实验中观察到的现象：开始释放摆轮时，摆轮在最高点静止，此时摆轮只有重力势能。没有动能。摆轮下降时其高度降低，重力势能减少；摆轮旋转着下降，而且越转越快，其动能越来越大。摆轮到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。在摆轮下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。
仿照摆轮下降过程的分析得出结论：摆轮上升的过程中，摆轮的动能逐渐转化为重力势能。
（3）总结。由以上分析可知，动能和重力势能是可以相互转化。
（4）想一想：讨论一下教材P36中的蹦床运动的能量如何转化？
运动员从最高处开始下落到与蹦床将接触时，是重力势能转化为动能；从与蹦床接触到蹦床发生最大形变时，是动能转化为弹性势能；从蹦床形变最大到蹦床完全恢复形变的过程中，是弹性势能转化为动能；从运动员离开蹦床到上升到最大高度时，是动能转化为重力势能。
由上分析可知：动能和弹性势能也是可以相互转化的。
（5）归纳：重力势能与弹性势能统称为势能，由上分析可知：动能和势能在一定条件可以相互转化。我们把动能和势能统称为机械能，如果没有磨擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。
三、课堂小结
略。
[板书设计]
机械能
1．弹性势能。
（1）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。
（2）物体弹性势能的大小跟形变大小有关，同一个物体弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。
（3）物体受到外力作用而发生的形状变化，叫做形变。如果外力撤消，物体能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变。
2．机械能。
（1）重力势能与弹性势能统称为势能，动能和势能在一定条件下可以相互转化。
（2）我们把动能和势能统称为机械能。
如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。
2.2 功与功率
[课标解读]
1．建立机械功的概念。
2．了解做功伴随能的转化或转移。
3．用实例说明功率的概念，并从能的传递和转化上认识功率。
[教学目标]
1．学生通过学习和实践，理解物理学中做功的含义；
2．理解做功的两个必要因素。认识在什么情况下力对物体做了功，在什么情况下没做功。
3．理解计算功的公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。
4．培养学生初步的分析概括能力和观察能力。
5．知道功率是表示物体做功快慢的物理量。
6．知道功率的定义和定义式；知道在国际单位制中，功率的单位是瓦特。
7．了解公式P=FV的物理意义。能够用公式P=FV解答有关的问题。
8．能够用公式解答有关的问题。
9．培养学生的观察能力、初步分析问题和解决问题的能力。
10．通过实践操作，养成实事求是的科学态度，培养热爱科学的情感。
[教材分析]
1．教学重点：运用功和功率的公式进行计算。
2．教学难点：判断作用在物体上的力是否对物体做功。
[教学资源开发]
教材P39中的第9行“h表示物体在垂直高度上通过的距离”中的“垂直”应为“竖直”，因为物体被举高是克服重力做功，而重力的方向是竖直向上的，所以h表示物体在竖直高度上通过的距离。
[课时计划]
2课时。
第1课时 功
[教学目标]
1．学生通过学习和实践，理解物理学中做功的含义。
2．理解做功的两个必要因素。认识在什么情况下力对物体做了功，在什么情况下没有做功。
3．理解计算功的公式和单位，并会用功的公式进行简单计算。
4．培养学生初步的分析概括能力和观察能力。
[教学过程]
一、新课导入
创设问题情景：
1．什么叫机械能？什么叫动能？什么叫重力势能？
2．动能的大小和哪此因素有关？重力势能的大小和哪些因素有关？
3．把书从楼下搬到楼上，书的机械能是否发生变化？为什么？（书的机械能增加，因为书所处的高度增加了）
4．由设问“为什么书的机械能会增加？”引出本节课的课题“功”，并板书课题。
二、新课教学
1．功。
（1）通过分析做功的实例，理解力学中功的含义。
货物在叉车的举力作用下在竖直向上通过了一段距离，叉车的举力对货物做了功。
铁塔在直升机竖直向上的拉力作用下，竖直向上通过了一段距离，直升机的拉力对铁塔做了功。
火箭在竖直向上的燃烧的气体压力作用下，竖直向上通过了一段距离，燃烧的气体压力对火箭做了功。
请同学们从这些做功的例子里，总结出力学里的功包括的两个必要因素。
（2）教师总结：力学里的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。
着重指出，“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”。只有作用在物体上的力，而没有物体在力的方向上通过的距离，这个力就没有对物体做功。结合教材P39图2.8和图2.9分析两个小朋友做的功等于零的原因。
同时说明力做功的过程就是能量转化和转移的过程，做了多少功，就有多少能量发生了转化或转移。
（3）练习、分析并演示以下问题，讨论力对物体是否做功？
①放在水平木板上的小车，在水平拉力作用下前进了一段距离，拉力和重力这两个力哪个力对物体做了功？为什么？
②用手提着木块不动，木块受几个力的作用？哪个力对木块做了功？
③用沿水平方向的拉力拉动小车在水平木板上前进。当把拉力去掉后，小车还向前运动一段距离，在这段距离上，拉力对小车做功了吗？
通过以上问题的讨论，进一步理解做功的两个必要因素。研究力对物体做功时，要分清哪个力对物体做了功。
2．功的计算。
引入：功的大小如何计算？
（1）演示，在黑板上画出图2-2并加以分析。
放在水平面上的小车，在水平拉力作用下前进一段距离，如图2-2所示，拉力对小车做了功。
甲：拉力为F，小车在拉力方向上通过的距离是s，拉力对小车做功；
乙：拉力为2F，小车在拉力方向上通过的距离是s，拉力做的功是图2-2中甲拉力所做功的2倍。
丙：拉力为2F，小车在拉力方向上通过的距离是2s，拉力做的功是图2-2中甲拉力所做功的4倍。
小结：可见力越大，使物体移动的距离越大，做的功越多。功的大小跟作用在物体上的力成正比，跟物体在力的方向上通过的距离成正比。
（2）总结并板书功的计算公式和单位，功的计算公式：功=力×距离。即：功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。
用W表示功，用F表示作用在物体上的力，s表示物体在力的方向上通过的距离，则功的公式可写成：W=Fs。
在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)，距离的单位是米（m），功的单位是牛顿·米，它有一个专用名称叫焦耳，简称焦（J）。
1J=1N·m
物体被举高时，作用力所做的功可以表示为：W=Gh，G表示物体的重力，h表示物体在竖直高度上通过的距离。
（3）几点说明：
①使用W=Fs，要注意使用国际制单位。
②做功的多少只由W=Fs决定，跟物体是做匀速直线运动还是做变速运动无关。
③知识1焦的物理意义，知道1焦的大小。
（4）例题：王铭泽同学提着100N的重物在水平走廊上行走了10m，接着又上了两层楼，每层楼高3m，求王铭泽同学在这个过程中共对重物做了多少功。
先引导学生分析，在水平走廊上行走的10m不是在力的方向上移动的距离，所以这段路程上拉力对重物没有做功。上楼的这一段做了功，然后让学生自己解这一道题。
解：王铭泽同学在这个过程中对重物做的功为：
W=Gh=100 N×6m=600J
答：王铭泽同学在这个过程中对重物做的功为600J。
三、课堂小结
略
[板书设计]
功
1．定义：力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积叫做机械功，简称功。
（1）力学里的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。（“两个必要因素”的含义是指“缺一不可”）
（2）力做功的过程就是能量转化和转移的过程，做了多少功，就有多少能量发生了转化或转移。
2．公式：功=力×距离，即：W=Fs。(s表示物体在力的方向上通过的距离)
物体被举高时，作用力所做的功可以表示为：W=Gh。（G表示物体的重力，h表示物体在竖直高度上通过的距离）
3．单位：焦耳，简称：焦，符号：J
1J=1N·m。
第2课时，功率
[教学目标]
1．知道功率是表示物体做功快慢的物理量。
2．知道功率的定义和定义式；知道在国际单位制中，功率的单位是瓦特。
3．了解公式P=Fv的物理意义。能够用公式P=Fv解答有关的问题。
4．能够用公式解答有关的问题。
[教学过程]
一、新课导入
创设问题情景：
我们在七年级下学期的“运动和静止”中，对于物体的运动快慢是如何描述的？
搬运工和电梯分别将同样重的货物从一楼运到十楼，两者所做的功一样多吗？做功的快慢一样吗？
由“我们如何描述做功的快慢呢？”引出本节课的课题“功率”，并板书课题。
二、新课教学
1．功率的定义。
我们在七年级下学期学习“运动和静止”一节时，知道物体的运动快慢是用速度来描述的，即比较物体单位时间内通过的路程。我们对物体做功也是有快有慢，那么我们怎么去描述做功的快慢呢？
在学生回答的基础上教师归纳总结：物体做功的快慢可以用功率来表示，功率即单位时间里完成的功。
2．功率的公式。
根据定义可得出：
讲解公式中各字母的含义。
3．功率的单位。
功率的单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示。
1W=1J/s，1kW=1000W
提出：功率是机器的主要技术性能之一。
功率小，做功慢，耗能少。
功率大，做功快，耗能多。
例题：高出水面30m处有一个容积是50m3的蓄水池，要用一台离心式水泵给蓄水池灌水，1小时把空水池充满水，这台水泵的功率至少是多少千瓦？
解：50m3的重力为：
G=mg
=ρVg
=1×103kg/m3×50m3×10N/kg
=5×105N
对水所做的功为：
W=Gh
=5×105N×30m=1.5×107J
水泵的功率为：
答：这台水泵的功率至少是4.2kW。
三、课堂小结
略。
[板书设计]
功率
1．功率的定义：功率是表示物体做功快慢的物理量，物体单位时间里完成的功叫功率。
2．功率的公式：。
3．功率的单位：功率的单位是瓦特，简称瓦，用符号W表示。
1W=1J/s，1kW=1000W。
2．3 简单机械
[课标解读]
1．认识简单机械的作用。
2．调查生活中常见的简单机械，探究杠杆的平衡条件。
3．用简单机械原理解释人体的运动。
[教学目标]
1．知道什么是杠杆，能从常见的工具中辩论出杠杆。
2．知道杠杆的三点（支点、动力作用点、阻力作用点），两力（动力、阻力），两臂（动力臂、阻力臂）。
3．理解力臂概念并能正确画出动力臂和阻力臂。
4．通过对杠杆历史的介绍，激发学生对科学的热爱和对祖国的热爱。
5．理解杠杆平衡条件（动力×动力臂=阻力×阻力臂）。
6．培养学生观察生活中的物理现象的能力。
7．培养学生分析实验数据得出物理结论的能力。
8．知道滑轮的结构。
9．知道定滑轮、动滑轮的作用。
10．能识别定滑轮和动滑轮，知道它们的特点和实质。
11．知道定滑轮和动滑轮在生产实际中的应用。
12．认识滑轮组，会判断滑轮组的省力情况。
13．学会根据要求使用滑轮组和组装滑轮组。
14．要求学生在教师的指导下，通过实验和对实验数据的观察及分析，发现斜面坡度越平缓越省力。
15．知道斜面在实际生活当中应用的例子。
[教材分析]
1．教学重点：理解杠杆平衡条件并能用来解决简单问题，能识别定滑轮和动滑轮，知道它们的特点和实质。
2．教学难点：力臂的概念，力臂的画法；学会根据要求使用滑轮组和组装滑轮组。
[教学资源开发]
教材P43关于动力臂和阻力臂的定义不妥，最好改为“从支点到动力作用线的距离称为动力臂，从支点到阻力作用线的距离称为阻力臂”。
[课时计划]
6课时。
第1课时 杠杆
[教学目标]
1．知道什么是杠杆，能从常见的工具中辩认出杠杆。
2．知道杠杆的三点（支点、动力作用点、阻力作用点），两力（动力、阻力），两臂（动力臂、阻力臂）。
3．理解力臂概念并能正确画出动力臂和阻力臂。
4．通过对杠杆历史的介绍，激发学生对科学的热爱和对祖国的热爱。
[教学用具]
钓鱼竿，剪刀，钳子，指甲剪，瓶盖起子，镊子等，多媒体课件。
[教学过程]
一、新课导入
你钓过鱼吗？由钓鱼引入，再展示各种工具：剪刀、钳子、指甲剪、瓶盖起子、食品夹等，指出这些简单的工具都称为简单机械。
投影或录像：缝纫机、起重机等。
指出这些也是机械，不过比较复杂，称为复杂机械（或机器）。但无论多复杂的机械都是由简单机械组合而成的。学习简单机械的知识是理解复杂机械的基础。本节课研究最简单的机械——杠杆。板书课题，并介绍古希腊的学者阿基米德。
二、新课教学
1．杠杆的概念。
投影：汲水的桔槔、埃及人建金字塔的图片。
引导提出问题：人类很早就使用杠杆了，在三千多年前，古人用来在井上汲水的桔槔，就是一个杠杆。古埃及人建造金字塔时就是靠杠杆这种简单机械搬动巨大石块，从而创造了世界奇迹。什么是杠杆呢？它在使用中有什么特点呢？
学生探究活动：认识杠杆。
请同学们观察（模拟演示、动画或录像）：用撬捧撬石头的两种方式、小孩在玩跷跷板、压活塞式抽水机的手柄取水。
思考问题：撬棒、跷跷板、手柄都是杠杆，它们有什么共同点？
学生分组探究讨论（提供器材：镊子、钉有钉子的木板、铅笔模拟撬棒）。尽可能由学生总结得出结论，若得不出结论可提示：
（1）每种工具的工作任务是什么？（确定阻力）
（2）人们是怎样利用这种工具完成任务的？是否有转动的现象？是否都有绕着固定点转动？是否给杠杆施加力了？（确定支点、动力）
（3）这些工具的共同点有哪些？
①都是硬棒。（直的弯的都可以，但软的不行）
②工作过程中都在转动，转动过程中有一点是不动的。
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，另一个阻碍它转动。
请总结出：在力的作用下能绕固定点转动的物体叫杠杆；并得出支点、动力、阻力及力臂的概念。
支点：杠杆（撬杠）绕着转动的点，常用字母O标出。
动力：使杠杆转动的力，常用字母F1或F动标出。
阻力：阻碍杠杆转动的力，常用字母F2或F阻标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。
动力臂：从支点到动力作用线的距离，常用字母L1或L动标出。（力的作用线：过力的作用点沿力的方向所画的直线）
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，常用字母L2或L阻标出。
2．怎样画力臂？
（1）利用教材P43的图2.14讲解力臂的画法。
（2）强调注意事项：
首先确定杠杆的支点，再确定力的作用线。然后使用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上，符号指明哪个线段是力臂，并写出字母L1或L2。
（3）练习：可利用教材P43的图2.15画力臂。
三、课堂小结
略。
[板书设计]
杠杆
1．定义：在力的作用下能绕固定点转动的物体叫杠杆。
2．相关名词：
支点：杠杆绕着转动的点，常用字母O标出。
动力：使杠杆转动的力，常用字母F1或F动标出。
阻力：阻碍杠杆转动的力，常用字母F2或F阻标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。
动力臂：从支点到动力作用线的距离，常用字母L1或L动标出。
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，常用字母L2或L阻标出。
第2课时 杠杆的平衡条件
[教学目标]
1．理解杠杆平衡条件（动力×动力臂=阻力×阻力臂）。
2．学会用杠杆平衡条件解决简单问题。
3．培养学生分析实验数据得出物理结论的能力。
[教学用具]
学生分组实验器材：带转动轴的杠杆，支架，钩码若干个，刻度尺，线。
[教学过程]
一、新课导入
我们知道天平平衡时才能读数，此时横梁这跟杠杆平衡了，此时左右盘质量有什么特点？我们总是在杠杆平衡或非常衡的情况下使用杠杆的，那么杠杆平衡所需的条件是什么呢？它与哪些因素有关呢？这就是我们今天要研究的问题。（并板书课题）
二、新课教学
1．探究杠杆的平衡条件。
教师：杠杆的平衡是指杠杆静止不转动或杠杆匀速转动。今天研究杠杆的平衡是指杠杆静止不动。
请同学们结合生活中常见的杠杆平衡实例进行科学猜想，杠杆的平衡条件是什么？
引导学生设计出类似教材P44的实验方案。
对实验中的几个问题加以说明：
（1）为了便于测量力臂，我们应当把杠杆调到什么位置平衡？为什么？[应当把杠杆调到水平位置平衡，因为这时从支点到动（阻）力作用线的距离，即力臂的长度，我们可以直接从杠杆上读出或测出]
（2）为什么要改变两侧钩码的数量和位置，使杠杆在水平位置重新平衡？（找出杠杆平衡时普遍遵循的规律）
学生实验，并把实验结果记入表中。
实验次数 动力F1/N 动力臂L1/cm 动力×动力臂 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 阻力×阻力臂
1
2
3
…
总结：大家观察上表数据后发现了什么特点？总结出杠杆平衡条件。
杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2。
这个条件就是阿基米德发现的杠杆原理。
2．杠杆的分类。
依据杠杆平衡条件分析：
当动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，这样的杠杆是省力杠杆，虽然省了力，但费了距离。应用举例：杆秤的秤砣虽小，但能压千斤。
当动力臂小于阻力臂时，动力大于阻力，这样的杠杆是费力杠杆，虽然费了力，但省了距离。应用举例：钓鱼竿。
当动力臂等于阻力臂时，动力等于阻力，这样的杠杆是等臂杠杆。应用举例：天平。
三、课堂小结
略。
[板书设计]
杠杆的平衡条件
1．杠杆平衡条件：
动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1L1=F2L2。
这个条件就是阿基米德发现的杠杆原理。
2．杠杆的分类：
省力杠杆：L1＞L2，F1＜F2。
费力杠杆：L1＜L2，F1＞F2。
等臂杠杆：L1=L2，F1=F2。
第3课时 杠杆平衡条件的应用
[教学目标]
1．进一步理解杠杆平衡条件（动力×动力臂=阻力×阻力臂）。
2．学会用杠杆平衡条件解决简单问题。
[教学过程]
一、新课导入
1．什么是杠杆？什么是动力臂？什么是阻力臂？
2．杠杆的平衡条件是什么？
二、新课教学
例1 如图2-5所示，试画出作用于A点使杠杆平衡的最小作用力F。
引导学生分析：要使杠杆平衡，这个力的方向有什么要求？要使这个力最小，应当有什么要求？思考一下什么情况下力臂最大？
老师引导作答。如图2-6所示。
例2 有一架不等臂的天平，当被测物体放在左盘，右盘所加砝码的总质量为m1时，天平刚好平衡；若把该物体放在右盘，左盘中所加砝码的总质量为m2时，天平恰好平衡。试求被测物体的质量。
引导学生分析：不等臂的天平可以看作一个杠杆，根据杠杆平衡条件求解。
老师引导作答：
解：设左边的力臂为L左，右边的力臂为L右。
被测物体放在左盘时，依杠杆的平衡条件有：
G物×L左=g1×L右
m物g×L左=m1g×L右……………………………………………①
被测物体放在右盘时，依杠杆的平衡条件有：
G2×L左=G物×L右
m2g×L左=m物g×L右……………………………………………②
由①②得
答：物体的质量为 。
例3 有一直径为100cm，质量为40kg的均匀圆柱体放在水平地面上，靠在10cm高的台阶边，如图2-7所示。如要把它滚上这个台阶，至少要用多大的力才能使它刚好离开地面，试求出这个力的大小并在图中画出这个力的示意图。（g=10N/kg）
解析：解题的关键是审题，审题时要抓住重点，该题中值得特别分析、理解的是“用最小的力使圆柱体刚好离开地面”这句话。欲使圆柱体滚上台阶，在圆柱体的好多部位施加力的作用都可以做到，但在哪个部位施力才能保证力最小呢？这就需要运用杠杆平衡条件进行分析。阻力、阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力则越小，因而动力最小应是动力臂最大。显然A是支点，从A到圆柱体边缘最长的莫过于直径，动力的方向如图2-8所示。刚好离开地面的含义是：即圆柱体和地面之间不接触，那圆柱体只受重力G（阻力作用）和F（动力），根据杠杆平衡条件便可求出F的大小。
解答：A点可视为支点，连接AO、并延长交圆周于B点，在B点沿切线方向斜向上施力，此时力最小，如图2-8所示。
动力臂AB=100cm
阻力G=mg=40kg×10N/kg=400N
依据杠杆平衡条件F1·L1=F2·L2 有：F·AB=G·AC
得F×100cm=400N×30cm
∴F=120N
老师小结：略
答：至少要用120N的力才能使它刚好离开地面。
课堂反馈：略。
布置作业：略。
第4课时 滑 轮
[教学目标]
1．知道滑轮的结构。
2．知道定滑轮、动滑轮的作用；
3．能识别定滑轮和动滑轮，知道它们的特点和实质。
4．知道定滑轮和动滑轮在生产实际中的应用。
[教学用具]
1．演示实验器材：定滑轮、动滑轮模型各1个，铁架台1个，绳子2根，钩码6只。
2．学生实验器材：铁架台1个，钩码4只，绳子1根，单滑轮2个，弹簧测力计1个，玻璃板1块，彩色笔1支。
[教学过程]
一、新课导入
引言：每周一的早上升国旗时，我们用力向下拉绳子，国旗上升，你知道旗杆的顶部有什么装置吗？
学生回答，教师总结：旗杆顶部有一个滑轮，滑轮是一个周边有槽，能绕轴转动轮子。观看实物，引出本节内容，并板书“滑轮”。
二、新课教学
1．滑轮的分类。
（1）思考并做实验：如何用一个滑轮、铁架台、钩码、绳子组装出使钩码上升的装置？（注意引导学生组装出使用定滑轮和动滑轮的两种方案）
（2）引导学生观察：在使物体上升的过程中，两个装置有什么不同？
（3）引导学生总结出差别：在提升钩码的过程中，其中一个装置中滑轮的轴固定不动，另一个装置中滑轮的轴随重物一起移动。所以我们根据“滑轮的轴是否随重物一起移动”，将两个装置区分为“定滑轮”和“动滑轮”。
（4）对滑轮进行分类：定滑轮和动滑轮的构造是完全一样的，只是因为组装得不同才区分为“定滑轮”和“动滑轮”。在工作的过程中，轴固定不动的滑轮叫定滑轮，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。
2．滑轮的特点：
（1）学生实验
①比较用定滑轮提升钩码时的用力方向和直接用手提升钩码时的用力方向，看是否相同？
②用定滑轮装置提升钩码，注意观察作用在绳端的拉力F和钩码重力G之间的大小关系，并注意绳端移动的距离s和钩码上升的高度h之间的关系。
③比较用动滑轮提升钩码时的用力方向和直接用手提升钩码时的用力方向，看是否相同？
④用动滑轮装置提升钩码，注意观察作用在绳端的拉力F和钩码重力G之间的大小关系，并注意绳端移动的距离s和钩码上升的高度h之间的关系。
说明：在测量绳端移动的距离s和钩码上升的高度h时，可在玻璃上画出间距相等的线，用如图2-9所示的方法测量。
（2）归纳结论：
使用定滑轮不省力，但能改变动力的方向，绳端移动的距离s等于钩码上升的高度h。使用动滑轮可省力，但不改变力的方向，绳端移动的距离s等于钩码上升高度h的两倍。
（3）滑轮的实质：
对照图2-10引导学生分析：
定滑轮实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮时，F=G；动滑轮实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆，使用动滑轮时，若不计绳重，不计摩擦，不计动滑轮重，。
特别注意引导学生从受力分析的角度分析动滑轮的特点：把动滑轮和重物看成一个整体，它由两段绳子来承担，每段绳子对动滑轮向上的拉力为F，动滑轮和重物总重量为G总，则；重物上升的高度为h，相当于每段绳子缩短的长度为h，则绳端移动的距离为s=2h。
三、课堂小结
略。
[板书设计]
滑轮
1．滑轮的分类。
定滑轮：在工作的过程中，滑轮的轴固定不动的滑轮。
动滑轮：在工作的过程中，滑轮的轴随重物一起移动的滑轮。
2．滑轮的特点。
定滑轮：使用时不省力，但能改变动力的方向，s=h，F=G。
动滑轮：使用时可以省力，但不改变力的方向，s=2h，若不计绳重、摩擦力，。
3．滑轮的实质：
定滑轮实质是一个等臂杠杆，动滑轮实质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆。
第5课时 滑轮组
[教学目标]
1．认识滑轮组，会判断滑轮组的省力情况。
2．学会根据要求使用滑轮组和组装滑轮组。
[教学用具]
每组学生实验器材：单个定滑轮和动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮的滑轮组各2个，钩码若干个，弹簧测力计1个，细绳1根，铁架台1个。
[教学过程]
一、新课导入
定滑轮虽然能改变动力的方向，但不能省力；而动滑轮虽然能省一半力，但不能改变力的方向。那么我们能不能在使用滑轮时，既省力，又能改变力的方向呢？
于是人们就把定滑轮和动滑轮组合起来使用，把它们的优点结合起来，这样就组成了滑轮组。
二、新课教学
1．滑轮组的定义。
把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫滑轮组。它既可以省力，又可以改变力的方向，使用方便。
2．滑轮组的特点。
（1）分析滑轮组的省力情况及移动距离s与物体上升高度h的关系。
运用上节课分析动滑轮的方法，在不计绳重和摩擦的情况下，分析作用在绳端的拉力F与动滑轮和重物总重G之间的关系，分析绳端移动距离s与物体上升高度h的关系。
图2-11所示的关系为：A，s=3h；B，s=2h；C，s=4h；D，s=5h。
（2）分析归纳：使用滑轮组的时候，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，不计绳重和摩擦时，提起重物时作用在绳端的拉力就是总重的几分之一，动力（或绳子自由端）移动的距离s就是重物升高距离h的几倍。即 ，s=nh，n为绳子的段数，省了力就要多移动距离。
（3）绕绳规律：引导学生分析绕绳子的规律。
由上可知，要求动力的大小和移动距离的多少，关键是能根据滑轮组的挂线方法判断出绳子段数n，而判断n的关键是看从滑轮中绕出来的最后这一段是从定滑轮出来的，则这段只改变用力方向而不承担重力，因此不计算在内；若最后这一段是从动滑轮出来的，则这段绳子直接承担重力，因此要计算在内。
绕绳子的规律：由一根绳子绕的滑轮组，绳子段数为偶数时，绳子固定端与定滑轮框架上的挂钩相连；绳子段数为奇数时，绳子固定端与动滑轮框架上的挂钩相连。
3．学绕滑轮组。
让学生练习组装滑轮组：学生先取上面四个滑轮组中的一个或几个组装。
例 某根绳子能承受的最大拉力200N，请设计一滑轮组，用它来匀速提起重780N的物体，不计动滑轮的自重和摩擦力。
解：。则n取四段，其装置示意图如图2-12所示，两个图均符合要求。
题目再延伸一下，若动滑轮重30N，则滑轮组又应当怎样装配？
解：。则n应取五段，其装置示意图如图2-13所示，两个图均符合要求。
这里要强调n的取值方法，不能用常用的四舍五入法，而应采用“进一法”取整数。否则，绳子实际上的拉力将超过它的最大限度，因而无法工作。
三、课堂小结
我们上节课学习了定滑轮、动滑轮，知道了使用定滑轮可以改变力的方向，使用动滑轮可以省力。这节课学习了滑轮组，使用滑轮组既可省力又可改变力的方向。对于拉绳子的动力大小和它移动距离的多少，都可归纳到滑轮组的两个公式：和s=nh来解决。当单独使用定滑轮时，n=1；单独使用动滑轮时，n=2。而具体计算的关键是判断段数n，但判断n的关键又是看从滑轮中绕出来的最后那段算不算在内。若这段是从定滑轮绕出来的，则不算；若是从动滑轮绕出来的，则要算。所以，具体分析时还要能根据定义，分辨出滑轮组中哪些滑轮是定滑轮，哪些是动滑轮。
[板书设计]
滑轮组
1．定义：把定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫滑轮组。
2．特点：
（1）滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向。
不计绳重和摩擦时，。
（2）绕绳子的规律：由一根绳子绕的滑轮组，绳子段数为偶数时，绳子固定端与定滑轮框架上的挂钩相连；绳子段数为奇数时，绳子固定端与动滑轮框架上的挂钩相连。
第6课时 斜面
[教学目标]
1．要求学生在教师的指导下，通过实验和对实验数据的观察及分析，发现斜面坡度越平缓越省力。
2．知道斜面在实际生活当中应用的例子。
3．培养学生的实验能力（会做说明斜面有省力作用的实验）、运动实验的方法自行研究问题的能力，同时对学生进行创造性思维训练。
4．渗透科学自然观——使学生体会到自然事物是有规律的，只有认识了自然规律，才能更好地利用自然和改造自然。
[教学用具]
演示实验器材：演示材料——劈，斧头，盘山公路模型（剪一块三角形的纸，沿斜边画一条宽2mm的红线，将三角形的纸红边向外缠在一支铅笔上，用胶带固定），引桥比较长的大桥、盘山公路、盘旋的楼梯等挂图或投影片。
学生实验器材：表面光滑的木板，弹簧测力计，小车，刻度尺。
[教学过程]
复习提问：我们在前面学了哪些简单机械？它们各有什么特点？
要把一个大油桶从地面运到汽车上，怎样做比较省力？
学生答杠杆、动滑轮、滑轮组等都可以，教师注意引导学生从生活经验中过渡到斜面上。
讲解：要把一个大油桶从地面运到汽车上，可以有不同的方法，其中有一种既简单又省力的方法，是从地面到车厢斜着搭一块木板，把油桶沿着倾斜的木板推上去。
一块木板，当把它从低处到高处搭成一个倾斜的平面，并沿着它向上搬运物体时，它就成为一种简单的机械——斜面。
二、新课教学
1．认识斜面。
讨论：一大桶油很重，一个人搬不动；可是沿着斜面，一个就能把它推上汽车。这说明斜面有什么作用？（省力）
2．研究斜面。
讲解：斜面是不是有省力的作用呢？让我们通过实验来研究。
引导学生设计出类似教材P48的实验方案进行实验。
学生进行实验。
汇报实验结果：
（1）将小车沿斜面向上拉要用多少力？
（2）与不用斜面、直接将小车提起用的力相比，是省力还是费力？
（3）讨论：这说明斜面有什么作用？
（4）斜面的倾斜角度越大，将小车沿斜面向上拉的拉力是越大还是越小？
（5）教师小结：通过以上研究可知，斜面这种简单机械确实有省力的作用。当高度相同时，斜面越长坡度越平缓，坡度越平缓越省力。简单说，斜面越平缓越省力。待下节课学了功的原理之后，我们还可以推导出：在不计摩擦的情况下，斜面长是斜面高的几倍，沿斜面的推力（或拉力）就是物重的几分之一。
3．利用斜面。
讨论：哪些地方应用了斜面？（桥梁引桥、台阶、盘山公路等）
出示大桥图。
（1）谈话：江河上的大桥、公路上的公交桥，为了使大船、车辆能从桥下通过，通常桥面都修得很高，地面的车辆怎样爬上那么高的桥面呢？利用了什么原理？
（2）讲解：为了使地面的车辆能爬上高高的桥面，一般都要在桥的两头修建成斜面状的引桥。
（3）讨论：如果桥面很高，又要使汽车能比较省力地开上去，修桥时应注意什么？（把引桥修得长一些，坡度缓一些。）
出示台阶图。
人要从地面登上一个高台，怎样走比较省力？为什么沿台阶向上登比较省力？（台阶是变形的斜面。）
出示盘山公路图和盘山公路模型。
在山区，汽车是怎样从山脚开上山顶的？为什么盘山公路要在山腰上绕来绕去？这是利用了什么原理？
这是一个盘山公路模型。在这个盘山公路模型上，红色的线表示什么？（公路）
下面，我们把盘山公路模型展开（演示），你有什么发现？
讨论：根据以上发现，你有什么想法？
讲解：将盘山公路模型展开，公路构成一个较长的斜面，高度一定时，斜面越长，坡度越平缓，越省力。所以为了到达山顶，走盘山公路比较省力。
认识劈、斧头等工具。
讲述：有些工具也利用了斜面原理。劈，是用来劈大木头的。人们在劈大木头时，不可能直接把木头劈开，而是先把劈钉进木头里，然后锤子砸劈的上部，使劈从薄刃开始，沿着两边的斜面，逐渐砸进木头里去，从而使劈口越来越大，直到把木头劈开。这样劈木头比较省力，像这样利用斜面的还有斧头、凿子等。
总结：斜面的用处还有很多。人们了解了斜面的作用，将它广泛应用到生产和生活实际中，就可以降低劳动强度，提高劳动效率。
三、课堂小结
（1）讲述：这节课我们认识了简单机械——斜面的作用。
（2）提问：
①斜面有什么作用？
②斜面省力多少与什么有关系？
[板书设计]
斜 面
当高度相同时，斜面越长坡度越平缓，坡度越平缓越省力。简单说，斜面越平缓越省力。
在不计摩擦的情况下，斜面长是斜面高的几倍，沿斜面的推力（或拉力）就是物重的几分之一。
2．4 机械效率
[课标解读]
1．从能的传递和转化认识机械效率。
2．认识提高效率和节能的关系，树立提高效率的意识。
[教学目标]
1．常识性了解功的原理。知道使用任何机械都不省功。
2．会应用功的原理进行简单的计算。
3．知道有用功、额外功、总功的概念，理解机械效率。
4．能根据机械效率的公式计算机械效率。
5．能测定某种简单机械效率。
[教材分析]
1．教学重点：理解机械效率，能根据机械效率的公式计算机械效率。
2．教学难点：能根据机械效率的公式计算机械效率。
[课时计划]
2课时
第1课时 功的原理
[教学目标]
1．常识性了解功的原理知道使用任何机械都不省功。
2．会应用功的原理进行简单的计算。
[教学用具]
演示实验器材：小黑板（上面有等距离直线，或在教室里的黑板上直接画线）1块，木块1个，轻质杠杆1根。
每组学生实验器材：米尺1把，弹簧测力计1个，铁制滑轮1个，线绳1根。
[教学过程]
一、新课导入
1．复习做功的两个必要因素是什么？（作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离）
2．简单机械的作用是什么？
引言：使用简单机械可以省力或者省距离，它能省功吗？这是我们这节课要研究的内容。
二、新课教学
1．要把这个物体运到高处，有哪些方法？（可以用手直接把物体提上去；可用杠杆把物体提上去；还可以用滑轮或滑轮组把物体提升上去）
很好，用手把物体拉上去，拉力对物体做了多少功？请观察实验。
演示1：如图2-14所示，在木板前将物体拉升h(高度)，W=G·h。
演示2：如图2-15所示，用杠杆来提升物体。
使轻质杠杆动力臂为阻力臂的三倍。让物体底面和动力作用点分别对准一条直线，请大家观察这个杠杆是什么类型？把重物G匀速提升h时作用在杠杆上的F多大？移动的距离是多少？并计算一下力F做的功是多少？
演示3：如图2-16所示，用刚才的杠杆，使动力臂为阻力臂的一半时，请观察（匀速提升物体）这是什么类型的杠杆？把重物G匀速提升h时作用在杠杆上的F多大？移动的距离是多少？并计算一下力F所做的功是多少？
两次实验结论：人利用机械做的功，都大于不用机械而直接用手所做的功。
学生实验（用滑轮）
实验装置如图2-17所示，将重为G的物体匀速提升h。
注意强调竖直向上拉绳时，手要保持匀速。并将实验数据填在表格里（把表格投影出来），并计算出W用W不用实验记录（投影）。
实验次数 物重G/N 提升高度h/m 拉力F实移距离s/m 用滑轮做功W用/J 不用滑轮W不用/J
1
实验讨论：将实验结果进行比较后，能够得出什么结论？
2．总结。
这节课我们做了几个实验，据实验结果请回答：
（1）使用机械能否省功？（都不能省功）
（2）不省功的原因是什么？
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。
我们的结论是利用简单机械研究的结果，能适用于复杂机械吗？
同样适用。因为复杂机械是由简单机械组合而成的。例：自行车是由多个杠杆、轮轴等简单机械组成的，所以利用自行车做功也不能省功。
（3）扩展：斜面知识省力情况分析。
如图2-18，斜面为什么能够省力？省多少力？
我们根据功的原理可以求出。假设斜面很光滑，无摩擦时，
W用=W不用。
即： 。
由公式可见，斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。
三、课学小结
略。
[板书设计]
功的原理
功的原理：使用任何机械都不能省功。
第2课时 机械效率
[教学目标]
1．知道有用功、额外功、总功的概念，理解机械效率。
2．能根据机械效率的公式计算机械效率。
3．能测定某种简单机械效率。
[教学用具]
每组学生实验器材：单个定滑轮和动滑轮，两个定滑轮和两个动滑轮的滑轮组各2个，钩码若干个，弹簧测力计1个，细绳1根，铁架台1个。
[教学过程]
一、新课教学
1．总功、有用功和额外功。
我们在上一节“功的原理”中曾经学过，使用任何机械都不省功。以动滑轮提升重物做功为例，如2-19所示，为什么动力对绳子做的功大于动滑轮提升重物做的功？
在使用杠杆、斜面等机械时，为什么动力对杠杆做的功大于杠杆提升重物做的功？为什么沿斜面拉物体时动力对重物做的功大于直接用手把重物提升到相同高度做的功？
总结：从上面的分析我们知道，利用机械时，机械直接对物体做的功只是动力对机械做功的一部分。机械直接对物体做的功是我们完成做功的目的，是想做、有用的功（W有用），而克服机械本身的重力及机械部件间的摩擦所做的功，这是我们不想做的、无用的但又不得不额外做的功（W额外）。有用功与额外功之和就是机械克服全部阻力所做的功，这也是要求动力总共所做的功（W总）。即 W总=W有+W额外。
2．机械效率。
在使用机械时有用功只占总功的一部分，我们总希望有用功在总功中所占的比值越大越好（额外功所占的比值越小越好）。不同机械、不同的使用情况，比值是不等的，比值的高低是机械性能优劣、质量好坏的重要标志之一。如何比较呢？
我们应引入新的物理量，那就是机械效率（η），用它来表示有用功在总功中所占比值的大小。由机械效率的含义，我们能否写出它的表示式？
测量滑轮组的机械效率：
引导学生自己完成教材P50的学生实验。
讨论：在上面的实验中，我们提升的重物是相同的，为什么两个滑轮组的机械效率不同？哪个滑轮组的机械效率高一些？想一想影响滑轮组机械效率的主要因素是什么？
思考：影响杠杆、斜面机械效率的主要因素是什么？为什么总是机械效率η＜1？
讨论：通过上面的分析，请同学们考虑如何提高机械的效率？
生：（讨论、教师引导、分析）提高机械效率的途径，一是增加有用功在总功的比例（增加物重）；二是减少额外功在总功的比例（减轻机械结构，减少部件间的摩擦）
师生共同小结、归纳。
二、问题讨论
教师出示题目，学生讨论分析、计算（过程略）。
1．机械效率越大的机械必定是（ ）
A．越省力 B．越省功
C．有用功越多 D．有用功在总功中占的比例越大
2．不计摩擦，用定滑轮、动滑轮、滑轮组分别提升同一重上升同一高度，则机械效率最大的是（ ）
A．定滑轮 B．动滑轮 C．滑轮组 D．一样大
3．提高机械效率有哪些方法？
4．某人用图2-20所示的滑轮组提升1200N的重上升2m，所用的拉力是500N。求：①此人所做的有用功、总功、机械效率分别是多少？②若克服摩擦所做的功是400J，求动滑轮的重力是多少？
三、课堂小结
略。
[板书设计]
机械效率
1．有用功（W有用）：为了达到工作目的必须要做的功。
2．额外功（W额外）：利用机械时不需要但又不得不做的功。
3．总功（W总）：外力所做的功，即有用功和额外功的总和。
4．机械效率：有用功和总功的比值。
∵W有＜W总 ∴η＜1。
5．提高机械效率的途径：尽可能增加提升物体的重力；减轻机械的自身重量；合理地减少部件间的有害摩擦。
图2-2
图2-5
图2-6
图2-7
图2-8
图2-9
图2-10
图2-11
图2-12
图2-13
图2-14
图2-15
图2-16
图2-17
图2-18
图2-19
图2-20