2.1 简单机械 第6课时（导学案）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学导学案聚焦简单机械第6课时，核心知识点涵盖滑轮的结构特征与分类，定滑轮、动滑轮的杠杆本质，滑轮组拉力及绳距计算，机械效率概念及探究实验。通过“知识回顾”轮轴知识与“课前预习”功的概念搭建学习支架，衔接前后内容。 资料特色在于设计分组实验探究斜面机械效率，含器材、步骤、注意事项及记录表，培养探究实践能力。设置机械效率与功率对比表格，训练科学思维中的模型建构与推理论证。习题结合工程车、定滑轮做功等实际情境，落实科学观念应用，助力学生构建知识体系并提升解决实际问题能力。

第1节 简单机械 第6课时（导学案） 1.准确说出滑轮的结构特征，依据轴是否移动区分定滑轮、动滑轮； 2.掌握定滑轮、动滑轮实质是特殊杠杆，能画出两类杠杆的支点、动力臂、阻力臂并分析省力规律； 3.熟记滑轮组拉力、绳子移动距离计算公式，分清竖直、水平两种滑轮使用场景的计算区别； 4.理解简单机械通用规律：省力必费距离，费力必省距离，所有机械都不能省功。 重点： 1.定滑轮、动滑轮定义、特点、杠杆本质； 2.滑轮组拉力F=G总/n、绳距s=nh计算公式与绕线股数判断； 3.竖直、水平滑轮组两类计算题解题思路。 难点： 1.从动滑轮结构中识别杠杆支点、区分动力臂阻力臂； 2.准确数滑轮组承担重物的绳子段数 n（只数从动滑轮引出的绳子）； 3.水平滑轮摩擦力代替重力的换算计算。 【知识回顾】 1.由“ ”和“ ”中的轮轴组成的系统，该系统能绕 旋转。习惯上，半径较大的是 ，半径较小的是 。 2.轮轴本质是连续旋转的 ，支点在中心转轴 O；轮半径 R 是 臂，轴半径 r 是 臂。 3.轮轴平衡公式： 。 4.动力加在轮上：拉力 物重，属于 轮，省力、费 ； 动力加在轴上：拉力 物重，属于 轮， 、省距离。 【课前预习】 1.有用功W有:使用机械时,对我们有用、必须做的功;竖直提升重物时 2.额外功W额外:并非需要,但不得不做的功;来源:克服 、克服 做功。 3.总功W总:人对机械施加的拉力做的功,等于有用功加额外功,公式: 4.机械效率η:有用功与总功的比值,公式:η= ,效率永远 1。 5.同一斜面，粗糙程度不变，倾斜程度越大，机械效率越 ；原因是倾角变大，压力变小，摩擦力减小，额外功变少。 1、 有用功、额外功、总功 1.核心概念总结 ①有用功：有用功是人们提升重物过程中必须要做的功，即使用机械时对人们 的功。 ②额外功：利用机械时，人们 的功叫额外功。 ③总功：利用机械时,人们对机械所做的功叫总功。有用功与额外功的 。 公式： ④关键结论：只要存在额外功，，所以所有机械效率一定小于 。 2、 机械效率 1.定义：我们把有用功和总功的 叫做机械效率（η）。η 为希腊字母，汉语拼音读做yita，机械效率习惯上用 表示。 2.计算公式： % 3.关键说明 ① 无物理单位，只用 表达； ② 任何机械，不存在效率 100% 的机械； ③ 效率数值越大，代表能量浪费越 ，机械性能越 。 4.常见机械效率参考值 普通滑轮组： 起重机： 抽水机： 5.思考与讨论：机械效率 vs 机械功率 物理量 机械效率 机械功率 定义 公式 影响因素 物理意义 关联 6.提高机械效率两种思路 3、 探究斜面的机械效率（分组实验） 【实验器材】 长木板、木块（小车）、弹簧测力计、刻度尺、垫块（改变斜面高度） 【实验步骤】 1.用弹簧测力计测出小车重力； 2.垫高木板做成平缓斜面，测力计平行斜面、匀速拉动小车至斜面顶端，读出拉力； 3.刻度尺测量斜面总长、物体上升高度； 4.改变垫块高度，增大斜面倾斜程度，重复实验 3 次； 5.计算每组、、。 【实验注意事项】 ① 必须 拉动小车，拉力大小 ； ② 拉力方向严格 斜面，避免分力造成读数误差； ③ 及时记录四组数据。 实验记录表（表 2.1-6） 斜面倾斜程度 小车重 G/N 斜面高 h/m 拉力 F/N 斜面长 s/m W 有 / J W 总 / J 机械效率 η 平缓 稍陡 较陡 【实验结论】 【原理分析】 当物体重力、上升高度不变时： 在同一斜面上，物重、提升高度不变时，斜面倾角越大，物体对斜面的压力越小，滑动摩擦力越小，克服摩擦力做的额外功越少；有用功不变，额外功减小，总功减小，因此斜面的机械效率越高。 4、 各类机械效率通用计算公式 【例题】 用如图2.1-29所示的滑轮组提升500N的重物，已知施加在绳子上的拉力为200N,匀速拉动绳子3m时，能使重物上升1m,该滑轮组的机械效率多大? 1. 竖直滑轮组（提升重物） % 不计动滑轮自重与摩擦简化式：% = 承担重物绳子段数， 2. 水平滑轮组（拉物体克服摩擦） 有用功：克服摩擦力做功 总功：拉力做功 ， 3. 斜面机械效率 物重，上升高度，拉力，斜面总长 4. 杠杆机械效率 重物上升高度，手移动距离 课堂小结： 1．（25-26九年级上·浙江嘉兴·期中）为早日实现“建设美丽嘉兴，打造江南水乡典范”的目标，各项工程建设正在我市如火如荼地开展。如图为正在施工的工程车，下列关于工程车的说法确的是（    ） A．做的功越多，效率越高 B．做功多的工程车，功率大 C．延长工作时间，可提高效率 D．做功越快的工程车，功率越大 2．（16-17九年级上·浙江·课后作业）大伟同学用一个离手3米高的定滑轮拉住重100牛的物体，从滑轮下方沿水平方向移动4米，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功（    ）    A．200焦 B．300焦 C．400焦 D．500焦 3．（24-25九年级上·浙江杭州·期中）一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（　　） A．有用功不变，总功不变 B．有用功不变，总功减少 C．有用功增加，总功增加 D．有用功增加，总功不变 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 简单机械 第6课时（导学案） 1.准确说出滑轮的结构特征，依据轴是否移动区分定滑轮、动滑轮； 2.掌握定滑轮、动滑轮实质是特殊杠杆，能画出两类杠杆的支点、动力臂、阻力臂并分析省力规律； 3.熟记滑轮组拉力、绳子移动距离计算公式，分清竖直、水平两种滑轮使用场景的计算区别； 4.理解简单机械通用规律：省力必费距离，费力必省距离，所有机械都不能省功。 重点： 1.定滑轮、动滑轮定义、特点、杠杆本质； 2.滑轮组拉力F=G总/n、绳距s=nh计算公式与绕线股数判断； 3.竖直、水平滑轮组两类计算题解题思路。 难点： 1.从动滑轮结构中识别杠杆支点、区分动力臂阻力臂； 2.准确数滑轮组承担重物的绳子段数 n（只数从动滑轮引出的绳子）； 3.水平滑轮摩擦力代替重力的换算计算。 【知识回顾】 1.由“轮”和“轴”中的轮轴组成的系统，该系统能绕共同的轴旋转。习惯上，半径较大的是轮，半径较小的是轴。 2.轮轴本质是连续旋转的杠杆，支点在中心转轴 O；轮半径 R 是动力臂，轴半径 r 是阻力臂。 3.轮轴平衡公式：FR=Gr。 4.动力加在轮上：拉力小于物重，属于省力轮，省力、费距离； 动力加在轴上：拉力大于物重，属于费力轮，费力、省距离。 【课前预习】 1.有用功W有:使用机械时,对我们有用、必须做的功;竖直提升重物时W有= 2.额外功W额外:并非需要,但不得不做的功;来源:克服机械自重、克服摩擦力做功。 3.总功W总:人对机械施加的拉力做的功,等于有用功加额外功,公式: 4.机械效率η:有用功与总功的比值,公式:η=,效率永远 小于1。 5.同一斜面，粗糙程度不变，倾斜程度越大，机械效率越高；原因是倾角变大，压力变小，摩擦力减小，额外功变少。 1、 有用功、额外功、总功 1.核心概念总结 ①有用功：有用功是人们提升重物过程中必须要做的功，即使用机械时对人们有用的功。 ②额外功：利用机械时，人们不得不额外做的功叫额外功。 ③总功：利用机械时,人们对机械所做的功叫总功。有用功与额外功的总和。 。 ④关键结论：只要存在额外功，，所以所有机械效率一定小于 100%。 2、 机械效率 1.定义：我们把有用功和总功的比值叫做机械效率（η）。η 为希腊字母，汉语拼音读做yita，机械效率习惯上用百分比表示。 2.计算公式： % 3.关键说明 ① 无物理单位，只用百分数表达； ② 任何机械，不存在效率 100% 的机械； ③ 效率数值越大，代表能量浪费越少，机械性能越好。 4.常见机械效率参考值 普通滑轮组：50%~70% 起重机：40%~50% 抽水机：60%~80% 5.思考与讨论：机械效率 vs 机械功率 物理量 机械效率 机械功率 定义 有用功与总功的比值 单位时间完成的功 公式 影响因素 有用功、额外功大小 做功多少、做功时间 物理意义 反映能量利用率、机械好坏 反映做功快慢 关联 二者没有必然联系 二者没有必然联系 6.提高机械效率两种思路 减小额外功：减轻机械自重、润滑减小摩擦； 额外功不变时，增大有用功：增加提升重物的质量。 3、 探究斜面的机械效率（分组实验） 【实验器材】 长木板、木块（小车）、弹簧测力计、刻度尺、垫块（改变斜面高度） 【实验步骤】 1.用弹簧测力计测出小车重力； 2.垫高木板做成平缓斜面，测力计平行斜面、匀速拉动小车至斜面顶端，读出拉力； 3.刻度尺测量斜面总长、物体上升高度； 4.改变垫块高度，增大斜面倾斜程度，重复实验 3 次； 5.计算每组、、。 【实验注意事项】 ① 必须匀速拉动小车，拉力大小稳定； ② 拉力方向严格平行斜面，避免分力造成读数误差； ③ 及时记录四组数据。 实验记录表（表 2.1-6） 斜面倾斜程度 小车重 G/N 斜面高 h/m 拉力 F/N 斜面长 s/m W 有 / J W 总 / J 机械效率 η 平缓 1 0.1 0.175 0.7 0.1 0.1225 71.4% 稍陡 1 0.2 0.24 0.7 0.2 0.168 83.3% 较陡 1 0.3 0.3 0.7 0.3 0.21 85.7% 【实验结论】 斜面粗糙程度、物重不变时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高。 【原理分析】 当物体重力、上升高度不变时： 在同一斜面上，物重、提升高度不变时，斜面倾角越大，物体对斜面的压力越小，滑动摩擦力越小，克服摩擦力做的额外功越少；有用功不变，额外功减小，总功减小，因此斜面的机械效率越高。 4、 各类机械效率通用计算公式 【例题】 用如图2.1-29所示的滑轮组提升500N的重物，已知施加在绳子上的拉力为200N,匀速拉动绳子3m时，能使重物上升1m,该滑轮组的机械效率多大? 1. 竖直滑轮组（提升重物） % 不计动滑轮自重与摩擦简化式：% = 承担重物绳子段数， 2. 水平滑轮组（拉物体克服摩擦） 有用功：克服摩擦力做功 总功：拉力做功 ， 3. 斜面机械效率 物重，上升高度，拉力，斜面总长 4. 杠杆机械效率 重物上升高度，手移动距离 课堂小结： 1．（25-26九年级上·浙江嘉兴·期中）为早日实现“建设美丽嘉兴，打造江南水乡典范”的目标，各项工程建设正在我市如火如荼地开展。如图为正在施工的工程车，下列关于工程车的说法确的是（    ） A．做的功越多，效率越高 B．做功多的工程车，功率大 C．延长工作时间，可提高效率 D．做功越快的工程车，功率越大 【答案】D 【详解】A．机械效率是指有用功占总功的百分比，与做功多少没有必然的联系，故A错误； B．功率大表示做功快慢，与做功多少没有必然联系，故B错误； C．效率指有用功占总功的比值，有用功多，与做功时间无关，故C错误； D．功率是表示做功快慢的物理量，机械做功越快，表示功率越大，故D正确。 故选D。 2．（16-17九年级上·浙江·课后作业）大伟同学用一个离手3米高的定滑轮拉住重100牛的物体，从滑轮下方沿水平方向移动4米，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功（    ）    A．200焦 B．300焦 C．400焦 D．500焦 【答案】A 【详解】滑轮为定滑轮，不省力，若不计绳重和摩擦，他至少做的功 W总=W有用=Gh利用勾股定理计算绳子现在的长度 所以物体被提高的高度为 h=5m-3m=2m他至少做的功 W=Gh=100N×2m=200J故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．（24-25九年级上·浙江杭州·期中）一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（　　） A．有用功不变，总功不变 B．有用功不变，总功减少 C．有用功增加，总功增加 D．有用功增加，总功不变 【答案】B 【详解】因为把同一物体匀速提升同样的高度，所以利用滑轮组做的有用功相同，根据可知，改装后的机械效率高，则改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少，故B正确，ACD错误。 故选B。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $