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第十三章、復(fù)習教案
"力和機械"章末整合教案本章內(nèi)容可以分為兩個部分，一是最常見的力──重力、彈力、摩擦力。二是簡單機械──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，是物理學中的基本知識，是學習力學的基礎(chǔ)。本章教材從同學們的生活經(jīng)驗入手展開對常見的重力、彈力和摩擦力的學習與探究，并以文字和圖片的形式列舉了大量的實例，體現(xiàn)了新課標三維目標的要求。下面對本章內(nèi)容進行總結(jié)梳理，以幫助同學們?nèi)嫦到y(tǒng)地學習知識。
一、重力與重力三要素
1.萬有引力：宇宙任何兩個物體之間，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，與其他因素無關(guān)
方向豎直向下沒有方向
單位牛頓/N千克/kg
測量工具彈簧測力計天平、臺秤、桿秤等
聯(lián)系G=mgG=mg 3.重力的三要素⑴重力的大小：物體的重力與質(zhì)量成正比，其關(guān)系為G/m=g或G=mg，g=9.8N/kg。重力的大小可用彈簧測力計來測量。注意：公式G/m=g或G=mg中的g為重力與質(zhì)量的比例常數(shù)，數(shù)值為9.8N/kg，即在地面附近質(zhì)量為1kG的物體受到的重力為9.8N；在粗略計算時g取10N/kg；利用計算時要注意各量的單位：m、g、G的單位分別為kg、N/kg、N。⑵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。⑶重力的作用點：重力在物體上的作用點叫重心。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、彈力與彈簧測力計
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.彈簧測力計
⑴原理：彈簧受到的拉力越大，它的伸長就越長。彈簧測力計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。
⑵使用方法：①用前觀察：指針是否指零、量程及分度值的大小。②同學們在使用時應(yīng)注意：a.不超量程；b.拉動時要避免與外殼摩擦，以免影響測量的準確度；c.讀數(shù)時視線要與刻度面垂直。
探究活動──彈簧測力計的制作和使用，幾乎可以說是要求直接讓學生拿彈簧自制測力計測力的大小，沒有繁文縟節(jié)，注重的是過程，講究的是方法，包括注意事項都是讓學生自己總結(jié)出來。
三、摩擦力
1.摩擦力：兩個相互接觸的物體，當它們要發(fā)生或正在發(fā)生相對運動時，在相互接觸的表面上會產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這個力叫摩擦力。
2.摩擦力產(chǎn)生的條件：⑴兩物體要相互接觸；⑵兩物體要發(fā)生相對運動；⑶兩物體間要產(chǎn)生正壓力。
3.作用效果：阻礙物體間的相對運動。
4.方向：與物體相對運動趨勢或相對運動的方向相反。
5.分類：滑動摩擦和滾動摩擦。
說明：滾動摩擦是比較復(fù)雜的運動，不可稱為滾動摩擦力；在壓力相同時，滾動摩擦比滑動摩擦小得多。
6.影響滑動摩擦力大小的因素
⑴與壓力有關(guān)：在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。
⑵與接觸面粗糙程度有關(guān)：在壓力一定時，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。
⑶滑動摩擦力的測量原理：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動，拉力F與F1摩擦力是一對平衡力，大小相等，即F=F1，由的讀數(shù)可知滑動摩擦力的的大小。
⑷探究影響滑動摩擦力大小的因素。這里采用的研究方法叫控制變量法。在研究滑動摩擦力與壓力的關(guān)系時，要至少做兩次實驗測量滑動摩擦力，且前后兩次實驗務(wù)必保證接觸面粗糙程度相同而壓力不同，并將兩次實驗的測量結(jié)果進行比較，從而得出結(jié)論；在研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系時，也要至少做兩次實驗測量滑動摩擦力，且前后兩次實驗務(wù)必保證壓力相同而接觸面的粗糙程度不同，并將兩次實驗的測量結(jié)果進行比較，從而得出結(jié)論。
7.增大和減小摩擦力的方法
⑴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。
⑵減小有害摩擦的方法：減小壓力，使接觸面變得光滑些，用滾動代替滑動，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轉(zhuǎn)動。"硬棒"不一定是棒，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
⑴支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用字母"O"表示。
⑵動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用"F1"表示。
⑶阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用"F2"表示。
⑷動力臂：從支點到動力作用線的距離，用"L1"表示。
⑸阻力臂：從支點到阻力作用線的距離，用"L2"表示。
同學們在學習時要注意：無論動力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個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)動的力叫動力，而把阻礙杠桿按照人們需要方向轉(zhuǎn)動的力叫阻力；力臂是點到線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。力的作用線是通過支點的，其力臂為零，對杠桿的轉(zhuǎn)動不起作用。
3.杠桿的平衡條件：
⑴杠桿的平衡條件是：F1L1=F2L2，若F1L1>F2L2杠桿不平衡，會向F1方向轉(zhuǎn)動；若F1L1<F2L2杠桿不平衡，會向F2方向轉(zhuǎn)動。⑵杠桿的平衡：杠桿在力的作用下，靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動，我們就說杠桿平衡了。
4.杠桿的應(yīng)用：⑴省力杠桿：L1>L2，杠桿平衡時F1<F2，這樣的杠桿省力，但要多移動距離(即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離)，例如撬棒、羊角錘、鍘刀等。⑵費力杠桿：L1<L2，杠桿平衡時F1>F2，這種杠桿使用起來費力，但少移動距離。如理發(fā)剪刀、縫紉機腳踏板、鑷子等。⑶等臂杠桿：L1=L2，則F1=F2，使用它既不費力，也不省力，既不費距離，也不省距離，天平的實質(zhì)即是一個等臂杠桿。
怎樣判斷一個杠桿是省力杠桿還是費力杠桿，其關(guān)鍵在于比較動力臂和阻力臂的大小。
五、其他機械
發(fā)明和使用機械，始終是伴隨著人類社會發(fā)展的重要活動，各種各樣的機械都集中了人類的智慧。
1.滑輪及滑輪組
⑴定滑輪：使用時轉(zhuǎn)軸位置不動的滑輪，其實質(zhì)是一個等臂杠桿，特點：雖不省力，但能改變力的方向。
⑵動滑輪：轉(zhuǎn)軸和重物一起移動的滑輪，其實質(zhì)是一個動力臂為阻力臂二倍的杠桿，特點：省一半力，但不能改變力的方向。教材引出定滑輪和動滑輪后，直接讓學生探究它們的特點，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。
⑶滑輪組：使用滑輪組時，用幾股繩子承擔重物，加在繩端的拉力就是物重的幾分之一。
⑷確定繩子股數(shù)的方法：先確定哪個是動滑輪，哪個是定滑輪。在動滑輪和定滑輪之間畫一虛線，將它們隔離開來，只數(shù)繞在動滑輪上繩子的段數(shù)。
⑸組裝滑輪組的原則是："奇動偶定"。當繩子股數(shù)為奇數(shù)時，繩子固定端應(yīng)栓在動滑輪的掛鉤上即"奇動"，如不改變力的方向，則需要的動滑輪數(shù)=定滑輪數(shù)=(n-1)/2；若需改變力的方向，則再添加一定滑輪；當繩子股數(shù)為偶數(shù)時，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，則需要的動滑輪數(shù)n/2，定滑輪比動滑輪少一個；若需改變力的方向，則動滑輪與定滑輪數(shù)應(yīng)相等。
2.輪軸與斜面
⑴輪軸定義：兩個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。
⑵斜面是一種可以省力的簡單機械，但費距離。當你的力量不能直接把重物提到高處時，一個斜面就可解決問題，利用斜面提高重物，增加了重物移動的距離，根據(jù)使用機械時力和距離的關(guān)系，利用斜面可以省力斜面在生活中應(yīng)用極多，例如圖書館入口處建造的一條供殘疾人使用的輪椅通道；山區(qū)的公路盤旋曲折；橋梁引橋等都利用了斜面省力的原理。
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