《力和机械》章末整合教案

“力和机械”章末整合教案

本章内容可以分为两个部分，一是最常见的力──重力、弹力、摩擦力。二是简单机械──杠杆、滑轮、轮轴和斜面。理解最常见的力产生的条件和特征，是物理学中的基本知识，是学习力学的基础。本章教材从同学们的生活经验入手展开对常见的重力、弹力和摩擦力的学习与探究，并以文字和图片的形式列举了大量的实例，体现了新课标三维目标的要求。下面对本章内容进行总结梳理，以帮助同学们全面系统地学习知识。

一、重力与重力三要素

1．万有引力：宇宙任何两个物体之间，大到天体，小至灰尘，都存在互相吸引的力，即万有引力。

2．重力：由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。重力与质量是两个完全不同的概念，它们有着本质区别，切不可混为一谈，下面列表比较归纳。

3．重力的三要素⑴重力的大小：物体的重力与质量成正比，其关系为G/m＝g或G＝mg，g＝9．8N/kg。重力的大小可用弹簧测力计来测量。注意：公式G/m＝g或G＝mg中的g为重力与质量的比例常数，数值为9．8N/kg，即在地面附近质量为1kG的物体受到的重力为9．8N；在粗略计算时g取10N/kg；利用计算时要注意各量的单位：m、g、G的单位分别为kg、N/kg、N。⑵重力的方向：由于重力的作用效果是将物体拉向地面，所以重力的方向总是竖直向下的。人们利用这一特性制成重垂线来检查墙壁是否竖直，也可在水平仪上悬挂一重垂线检查物体表面是否水平。

如上图所示，在地球上的四个位置分别静立着中国人、北极熊、阿根廷人和企鹅，他们都受到重力的作用，且重力的方向竖直向下指向地心，北极熊、阿根廷人和企鹅与我们的感觉一模一样。⑶重力的作用点：重力在物体上的作用点叫重心。注意：物体重心的位置与物体的形状、材料是否均匀有关，对于材料均匀、形状规则的物体，其重心位于几何中心。

二、弹力与弹簧测力计

1．弹力的产生：物体由于发生弹性形变而产生的力──弹力。物体受力发生形变，不受力又恢复到原来的形状，这叫弹性。任何物体只要发生弹性形变就一定会产生弹力。例如字典放在桌面上，字典和桌面都发生了形变，只不过这种形变特小，那么字典和桌面之间存在着相互作用的弹力，常称之为压力和支持力。压力、支持力、拉力、推力、张力都属于弹力。

2．弹簧测力计

⑴原理：弹簧受到的拉力越大，它的伸长就越长。弹簧测力计只有在弹性形变范围内，伸长量才与受到的拉力成正比。若超出弹性限度，它就可能被损坏。

⑵使用方法：①用前观察：指针是否指零、量程及分度值的大小。②同学们在使用时应注意：a．不超量程；b．拉动时要避免与外壳摩擦，以免影响测量的准确度；c．读数时视线要与刻度面垂直。

探究活动──弹簧测力计的制作和使用，几乎可以说是要求直接让学生拿弹簧自制测力计测力的大小，没有繁文缛节，注重的是过程，讲究的是方法，包括注意事项都是让学生自己总结出来。

三、摩擦力

1．摩擦力：两个相互接触的物体，当它们要发生或正在发生相对运动时，在相互接触的表面上会产生一种阻碍相对运动的力，这个力叫摩擦力。

2．摩擦力产生的条件：⑴两物体要相互接触；⑵两物体要发生相对运动；⑶两物体间要产生正压力。

3．作用效果：阻碍物体间的相对运动。

4．方向：与物体相对运动趋势或相对运动的方向相反。

5．分类：滑动摩擦和滚动摩擦。

说明：滚动摩擦是比较复杂的运动，不可称为滚动摩擦力；在压力相同时，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。

6．影响滑动摩擦力大小的因素

⑴与压力有关：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。

⑵与接触面粗糙程度有关：在压力一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

⑶滑动摩擦力的测量原理：二力平衡条件，如上图所示，物体在水平拉力F的作用下，在水平面上做匀速直线运动，拉力F与F1摩擦力是一对平衡力，大小相等，即F＝F1，由的读数可知滑动摩擦力的的大小。

⑷探究影响滑动摩擦力大小的因素。这里采用的研究方法叫控制变量法。在研究滑动摩擦力与压力的关系时，要至少做两次实验测量滑动摩擦力，且前后两次实验务必保证接触面粗糙程度相同而压力不同，并将两次实验的测量结果进行比较，从而得出结论；在研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，也要至少做两次实验测量滑动摩擦力，且前后两次实验务必保证压力相同而接触面的粗糙程度不同，并将两次实验的测量结果进行比较，从而得出结论。

7．增大和减小摩擦力的方法

⑴增大有益摩擦的方法：使接触面粗糙，增大压力。如在汽车轮胎上刻花纹，以防打滑；啤酒瓶只有紧握手中才不下滑。

⑵减小有害摩擦的方法：减小压力，使接触面变得光滑些，用滚动代替滑动，使相互接触的表面分离（如加润滑油和用压缩空气或电磁场使摩擦面脱离接触）。

四、杠杆

1．定义一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动。“硬棒”不一定是棒，泛指在外力作用下不变形的物体；杠杆可以是直的，也可以是弯的。

2．杠杆五要素

⑴支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。

⑵动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示。

⑶阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示。

⑷动力臂：从支点到动力作用线的距离，用“L1”表示。

⑸阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用“L2”表示。

同学们在学习时要注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人们的意愿转动的力叫

动力，而把阻碍杠杆按照人们需要方向转动的力叫阻力；力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线是通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。

3．杠杆的平衡条件：

⑴杠杆的平衡条件是：F1L1＝F2L2，若F1L1＞F2L2杠杆不平衡，会向F1方向转动；若F1L1＜F2L2杠杆不平衡，会向F2方向转动。⑵杠杆的平衡：杠杆在力的作用下，静止不动或匀速转动，我们就说杠杆平衡了。

4．杠杆的应用：⑴省力杠杆：L1＞L2，杠杆平衡时F1＜F2，这样的杠杆省力，但要多移动距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离），例如撬棒、羊角锤、铡刀等。⑵费力杠杆：L1＜L2，杠杆平衡时 F1＞F2，这种杠杆使用起来费力，但少移动距离。如理发剪刀、缝纫机脚踏板、镊子等。⑶等臂杠杆：L1＝L2，则F1＝F2，使用它既不费力，也不省力，既不费距离，也不省距离，天平的实质即是一个等臂杠杆。

怎样判断一个杠杆是省力杠杆还是费力杠杆，其关键在于比较动力臂和阻力臂的大小。

五、其他机械

发明和使用机械，始终是伴随着人类社会发展的重要活动，各种各样的机械都集中了人类的智慧。

1．滑轮及滑轮组

⑴定滑轮：使用时转轴位置不动的滑轮，其实质是一个等臂杠杆，特点：虽不省力，但能改变力的方向。

⑵动滑轮：转轴和重物一起移动的滑轮，其实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，特点：省一半力，但不能改变力的方向。教材引出定滑轮和动滑轮后，直接让学生探究它们的特点，只有要求，没有给出结论。鲜明地突出了注重的是过程和方法。

⑶滑轮组：使用滑轮组时，用几股绳子承担重物，加在绳端的拉力就是物重的几分之一。

⑷确定绳子股数的方法：先确定哪个是动滑轮，哪个是定滑轮。在动滑轮和定滑轮之间画一虚线，将它们隔离开来，只数绕在动滑轮上绳子的段数。

⑸组装滑轮组的原则是：“奇动偶定”。当绳子股数为奇数时，绳子固定端应栓在动滑轮的挂钩上即“奇动”，如不改变力的方向，则需要的动滑轮数＝定滑轮数＝（n－1）/2；若需改变力的方向，则再添加一定滑轮；当绳子股数为偶数时，绳子固定端应栓在定滑轮的挂钩上即“偶定”，如不改变力的方向，则需要的动滑轮数n/2，定滑轮比动滑轮少一个；若需改变力的方向，则动滑轮与定滑轮数应相等。

2．轮轴与斜面

⑴轮轴定义：两个半径不同的轮子固定在同一转轴上的装置。半径大者为轮，半径小者叫轴。

⑵斜面是一种可以省力的简单机械，但费距离。当你的力量不能直接把重物提到高处时，一个斜面就可解决问题，利用斜面提高重物，增加了重物移动的距离，根据使用机械时力和距离的关系，利用斜面可以省力斜面在生活中应用极多，例如图书馆入口处建造的一条供残疾人使用的轮椅通道；山区的公路盘旋曲折；桥梁引桥等都利用了斜面省力的原理。