“力和機(jī)械”章末整合

“力和機(jī)械”章末整合本章內(nèi)容可以分為兩個(gè)部分，一是最常見的力重力、彈力、摩擦力。二是簡單機(jī)械杠桿、滑輪、輪軸和斜面。理解最常見的力產(chǎn)生的條件和特征，是物理學(xué)中的基本知識(shí)，是學(xué)習(xí)力學(xué)的基礎(chǔ)。本章教材從同學(xué)們的生活經(jīng)驗(yàn)入手展開對(duì)常見的重力、彈力和摩擦力的學(xué)習(xí)與探究，并以文字和圖片的形式列舉了大量的實(shí)例，體現(xiàn)了新課標(biāo)三維目標(biāo)的要求。下面對(duì)本章內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)梳理，以幫助同學(xué)們?nèi)嫦到y(tǒng)地學(xué)習(xí)知識(shí)。一、重力與重力三要素1萬有引力：宇宙任何兩個(gè)物體之間，大到天體，小至灰塵，都存在互相吸引的力，即萬有引力。2重力：由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力。重力與質(zhì)量是兩個(gè)完全不同的概念，它們有著本質(zhì)區(qū)別，切不可混為一談，下面列表比較歸納。重力質(zhì)量符號(hào)Gm定義由于地球的吸引而使物體受到的力物體所含物質(zhì)的多少影響因素物體所受的重力隨不同位置g的變化而變化質(zhì)量是物質(zhì)的屬性，與其他因素?zé)o關(guān)方向豎直向下沒有方向單位牛頓/N千克/kg測(cè)量工具彈簧測(cè)力計(jì)天平、臺(tái)秤、桿秤等聯(lián)系GmgGmg3重力的三要素重力的大?。何矬w的重力與質(zhì)量成正比，其關(guān)系為G/mg或Gmg，g98N/kg。重力的大小可用彈簧測(cè)力計(jì)來測(cè)量。注意：公式G/mg或Gmg中的g為重力與質(zhì)量的比例常數(shù)，數(shù)值為98N/kg，即在地面附近質(zhì)量為1kG的物體受到的重力為98N；在粗略計(jì)算時(shí)g取10N/kg；利用計(jì)算時(shí)要注意各量的單位：m、g、G的單位分別為kg、N/kg、N。重力的方向：由于重力的作用效果是將物體拉向地面，所以重力的方向總是豎直向下的。人們利用這一特性制成重垂線來檢查墻壁是否豎直，也可在水平儀上懸掛一重垂線檢查物體表面是否水平。如上圖所示，在地球上的四個(gè)位置分別靜立著中國人、北極熊、阿根廷人和企鵝，他們都受到重力的作用，且重力的方向豎直向下指向地心，北極熊、阿根廷人和企鵝與我們的感覺一模一樣。重力的作用點(diǎn)：重力在物體上的作用點(diǎn)叫重心。注意：物體重心的位置與物體的形狀、材料是否均勻有關(guān)，對(duì)于材料均勻、形狀規(guī)則的物體，其重心位于幾何中心。二、彈力與彈簧測(cè)力計(jì)1彈力的產(chǎn)生：物體由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力彈力。物體受力發(fā)生形變，不受力又恢復(fù)到原來的形狀，這叫彈性。任何物體只要發(fā)生彈性形變就一定會(huì)產(chǎn)生彈力。例如字典放在桌面上，字典和桌面都發(fā)生了形變，只不過這種形變特小，那么字典和桌面之間存在著相互作用的彈力，常稱之為壓力和支持力。壓力、支持力、拉力、推力、張力都屬于彈力。2彈簧測(cè)力計(jì)原理：彈簧受到的拉力越大，它的伸長就越長。彈簧測(cè)力計(jì)只有在彈性形變范圍內(nèi)，伸長量才與受到的拉力成正比。若超出彈性限度，它就可能被損壞。使用方法：用前觀察：指針是否指零、量程及分度值的大小。同學(xué)們?cè)谑褂脮r(shí)應(yīng)注意：a不超量程；b拉動(dòng)時(shí)要避免與外殼摩擦，以免影響測(cè)量的準(zhǔn)確度；c讀數(shù)時(shí)視線要與刻度面垂直。探究活動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)的制作和使用，幾乎可以說是要求直接讓學(xué)生拿彈簧自制測(cè)力計(jì)測(cè)力的大小，沒有繁文縟節(jié)，注重的是過程，講究的是方法，包括注意事項(xiàng)都是讓學(xué)生自己總結(jié)出來。三、摩擦力1摩擦力：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或正在發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在相互接觸的表面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這個(gè)力叫摩擦力。2摩擦力產(chǎn)生的條件：兩物體要相互接觸；兩物體要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；兩物體間要產(chǎn)生正壓力。3作用效果：阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。4方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。5分類：滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦。說明：滾動(dòng)摩擦是比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，不可稱為滾動(dòng)摩擦力；在壓力相同時(shí)，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多。6影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素與壓力有關(guān)：在接觸面粗糙程度相同時(shí)，壓力越大，滑動(dòng)摩擦力越大。與接觸面粗糙程度有關(guān)：在壓力一定時(shí)，接觸面越粗糙，滑動(dòng)摩擦力越大?；瑒?dòng)摩擦力的測(cè)量原理：二力平衡條件，如上圖所示，物體在水平拉力F的作用下，在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力F與F1摩擦力是一對(duì)平衡力，大小相等，即FF1，由的讀數(shù)可知滑動(dòng)摩擦力的的大小。探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素。這里采用的研究方法叫控制變量法。在研究滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系時(shí)，要至少做兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)量滑動(dòng)摩擦力，且前后兩次實(shí)驗(yàn)務(wù)必保證接觸面粗糙程度相同而壓力不同，并將兩次實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，從而得出結(jié)論；在研究滑動(dòng)摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系時(shí)，也要至少做兩次實(shí)驗(yàn)測(cè)量滑動(dòng)摩擦力，且前后兩次實(shí)驗(yàn)務(wù)必保證壓力相同而接觸面的粗糙程度不同，并將兩次實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，從而得出結(jié)論。7增大和減小摩擦力的方法增大有益摩擦的方法：使接觸面粗糙，增大壓力。如在汽車輪胎上刻花紋，以防打滑；啤酒瓶只有緊握手中才不下滑。減小有害摩擦的方法：減小壓力，使接觸面變得光滑些，用滾動(dòng)代替滑動(dòng)，使相互接觸的表面分離（如加潤滑油和用壓縮空氣或電磁場(chǎng)使摩擦面脫離接觸）。四、杠桿1定義一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)?！坝舶簟辈灰欢ㄊ前?，泛指在外力作用下不變形的物體；杠桿可以是直的，也可以是彎的。2杠桿五要素支點(diǎn)：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，用字母“O”表示。動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用“F1”表示。阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力，用“F2”表示。動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，用“L1”表示。阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，用“L2”表示。同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)要注意：無論動(dòng)力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個(gè)力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人們的意愿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫動(dòng)力，而把阻礙杠桿按照人們需要方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫阻力；力臂是點(diǎn)到線的距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離。力的作用線是通過支點(diǎn)的，其力臂為零，對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)不起作用。3杠桿的平衡條件：杠桿的平衡條件是：F1L1F2L2，若F1L1F2L2杠桿不平衡，會(huì)向F1方向轉(zhuǎn)動(dòng)；若F1L1F2L2杠桿不平衡，會(huì)向F2方向轉(zhuǎn)動(dòng)。杠桿的平衡：杠桿在力的作用下，靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，我們就說杠桿平衡了。4杠桿的應(yīng)用：省力杠桿：L1L2，杠桿平衡時(shí)F1F2，這樣的杠桿省力，但要多移動(dòng)距離（即動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離大于阻力作用點(diǎn)移動(dòng)的距離），例如撬棒、羊角錘、鍘刀等。費(fèi)力杠桿：L1L2，杠桿平衡時(shí) F1F2，這種杠桿使用起來費(fèi)力，但少移動(dòng)距離。如理發(fā)剪刀、縫紉機(jī)腳踏板、鑷子等。等臂杠桿：L1L2，則F1F2，使用它既不費(fèi)力，也不省力，既不費(fèi)距離，也不省距離，天平的實(shí)質(zhì)即是一個(gè)等臂杠桿。怎樣判斷一個(gè)杠桿是省力杠桿還是費(fèi)力杠桿，其關(guān)鍵在于比較動(dòng)力臂和阻力臂的大小。五、其他機(jī)械發(fā)明和使用機(jī)械，始終是伴隨著人類社會(huì)發(fā)展的重要活動(dòng)，各種各樣的機(jī)械都集中了人類的智慧。1滑輪及滑輪組定滑輪：使用時(shí)轉(zhuǎn)軸位置不動(dòng)的滑輪，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)等臂杠桿，特點(diǎn)：雖不省力，但能改變力的方向。動(dòng)滑輪：轉(zhuǎn)軸和重物一起移動(dòng)的滑輪，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)動(dòng)力臂為阻力臂二倍的杠桿，特點(diǎn)：省一半力，但不能改變力的方向。教材引出定滑輪和動(dòng)滑輪后，直接讓學(xué)生探究它們的特點(diǎn)，只有要求，沒有給出結(jié)論。鮮明地突出了注重的是過程和方法。滑輪組：使用滑輪組時(shí)，用幾股繩子承擔(dān)重物，加在繩端的拉力就是物重的幾分之一。確定繩子股數(shù)的方法：先確定哪個(gè)是動(dòng)滑輪，哪個(gè)是定滑輪。在動(dòng)滑輪和定滑輪之間畫一虛線，將它們隔離開來，只數(shù)繞在動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)。組裝滑輪組的原則是：“奇動(dòng)偶定”。當(dāng)繩子股數(shù)為奇數(shù)時(shí)，繩子固定端應(yīng)栓在動(dòng)滑輪的掛鉤上即“奇動(dòng)”，如不改變力的方向，則需要的動(dòng)滑輪數(shù)定滑輪數(shù)（n1）/2；若需改變力的方向，則再添加一定滑輪；當(dāng)繩子股數(shù)為偶數(shù)時(shí)，繩子固定端應(yīng)栓在定滑輪的掛鉤上即“偶定”， 如不改變力的方向，則需要的動(dòng)滑輪數(shù)n/2，定滑輪比動(dòng)滑輪少一個(gè)；若需改變力的方向，則動(dòng)滑輪與定滑輪數(shù)應(yīng)相等。2輪軸與斜面輪軸定義：兩個(gè)半徑不同的輪子固定在同一轉(zhuǎn)軸上的裝置。半徑大者為輪，半徑小者叫軸。斜面是一種可以省力的簡單機(jī)械，但費(fèi)距離。當(dāng)你的力量不能直接把重物提到高處時(shí)，一個(gè)斜面就可解決問題，利用斜面提高重物，