八年级物理下册教科版第1课时杠杆平衡条件及应用.docx

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八年级物理下册教科版第1课时杠杆平衡条件及应用

第十一章机械与功

本章是在前面学习过力学的基础上，研究杠杆、滑轮、斜面、轮轴等简单机械，认识力与功，理解做功有快慢之分，并进一步研究简单机械的机械效率.通过本章学习，我们应该对力学知识获得进一步理解：

能从常见工具和器械中识别出杠杆和滑轮，知道杠杆、滑轮的特点和应用，会使用简单机械改变力的大小和方向，能正确计算简单机械的机械效率.

本章共分5节：

1.第1节“杠杆”，本节讲述了杠杆的概念和分类，要求学生能从生活中的简单机械中识别出杠杆；本节有一个重要的实验探究“杠杆的平衡条件”，在教学中不仅要使学生通过探究活动得到结论性、规律性的知识，而且要通过探究活动掌握初步的科学探究方法.

2.第2节“滑轮”，本节讲述了定滑轮、动滑轮的概念、特点和实质，并进一步学习了滑轮组的特点和组装.

3.第3节“功、功率”，让学生理解做功的两个必要因素，掌握功大小的计算，然后通过熟悉的实例引导学生感受到做功的快慢问题，再用速度的方法类比得到功率的概念，结合速度的公式、单位，讲述功率的公式和单位，再通过例题帮助学生掌握功率的计算；最后认识功的原理，知道使用一切机械都不省功.

4.第4节“机械效率”，本节是在学习了功、功率的计算的基础上，引导学生理解有用功、总功的概念并掌握机械效率的计算，知道实际提高机械效率的方法.

5.在学习了杠杆和认识了功的原理的基础上，最后引导学生了解斜面和轮轴的工作原理，认识现代生活离不开机械.

【教学目标】

1.在知识与技能方面：

（1）认识杠杆、识别杠杆的类型，理解杠杆的平衡条件；

（2）认识定滑轮、动滑轮，并能通过组装滑轮组改变力的大小和方向，解决简单的实际问题；

（3）让学生知道功的概念，做功的两个必要因素，理解功的计算公式；

（4）通过实例结合已学的物理规律理解功率的定义，由定义得出公式，能用功率的计算公式进行简单地计算；

（5）了解功的原理，知道使用任何机械都不能省功；

（6）理解有用功、额外功、总功和机械效率的概念，理解额外功产生的原因，知道机械效率η＜１，会正确进行有关机械效率的计算；

（7）认识生活中其他常见的机械，了解它们的原理和特点，以及对人类生活的影响.

2.在过程与方法方面：

探究杠杆的平衡条件，学习分析实验现象，寻找数据间的规律，归纳出实验结论的一般方法；亲自动手组装滑轮组，体会滑轮组的好处；通过参与探究斜面机械效率的活动，学习拟订简单的科学计划和实验方案.

3.在情感态度与价值观方面：

在实验中培养学生对科学的求知欲，乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识.

【教学重点】杠杆的平衡条件，滑轮及其应用；做功的两个必要因素，功和功率的概念；机械效率的概念和相关计算，提高机械效率的方法.

【教学难点】功、功率、速度的综合计算和运用；滑轮组的组装和省力分析，测滑轮组机械效率的方法.

【课时建议】本章共5节，建议9课时

1.杠杆2课时

2.滑轮1课时

3.功功率2课时

4.机械效率2课时

5.改变世界的机械1课时

本章复习和总结1课时

1.杠杆

第1课时杠杆平衡条件及应用

【教学目标】

一、知识与技能

1.认识杠杆，了解关于杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）.

2.理解杠杆的平衡条件，并会进行相关计算.

二、过程与方法

1.通过观察和实验，了解杠杆的结构，具有一定的观察能力、分析和概括能力.

2.经历探究杠杆平衡条件的过程，学习分析实验现象，寻找数据间的规律，从中归纳出实验结论的一般方法.

三、情感、态度与价值观

1.关心生活、生产中杠杆的应用.

2.培养学生探究合作交流的精神，以及在交流与讨论中所持的正确态度.

【教学重点】杠杆的平衡条件，杠杆的结构.

【教学难点】力臂的概念及画法，变形杠杆的分析.

【教具准备】多媒体课件、杠杆、钩码等.

【教学课时】1课时

【巩固复习】

教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.

【新课引入】

教师播放视频：

关于撬棒、开瓶器、跷跷板、镊子、剪刀等物品在生产、生活中工作的情景.然后引导学生观察，并提出问题：

在生产、生活中，这些工具起到了什么作用？

它们有什么共同特点？

学生观看、思考、讨论，回答：

它们都是硬棒，这些硬棒在受力的时候，都能绕着一个固定的点转动.

教师鼓励学生的回答，并引出杠杆的概念.

师一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆.

师下面我们就一起来认识并探究杠杆.

【进行新课】

杠杆

师为了进一步了解杠杆，我们先来熟悉几个与杠杆有关的名词.

教师出示羊角锤，分析使用时有一固定点，并介绍：

支点：

杠杆绕着转动的固定点，常用O表示.

动力：

使杠杆绕支点转动的力，常用F1表示.

阻力：

阻碍杠杆转动的力，常用F2表示.

要求学生再举其他例子.

例如：

用来拧螺母的扳手可以使我们轻易地将螺母拧紧或拧松；订书机可以很方便地把纸装订在一起.

师在我们生活中用到杠杆的地方很多，请同学们思考：

（1）为什么杠杆必须是根“硬棒”？

（2）杠杆必须是“直棒”吗？

生1：

如果杠杆不“硬”，在力的作用下它将很容易发生形变，不能工作，因此杠杆必须是硬棒.

生2：

杠杆定义中的硬棒指的是“不易变形”的物体，所以杠杆不一定是直棒，其形状可异.

教师总结：

一根硬棒能成为杠杆必须满足两个条件：

一是要有力的作用；二是能绕固定点转动.缺少任何一个条件都不能成为杠杆，杠杆可以是直的也可以是弯曲的，还可以是某个机械组合的一部分.

杠杆的平衡条件

师当动力和阻力对杠杆的转动效果互相抵消时，杠杆将处于平衡状态，这种状态叫做杠杆平衡.

杠杆处于平衡状态（静止状态或绕支点匀速转动的状态）都叫杠杆平衡.

教师演示教材P73图11-1-6中实验，引出杠杆五要素.

1.杠杆的五要素

支点（O）：

杠杆绕着转动的固定点.

动力（F1）：

使杠杆转动的力.

阻力（F2）：

阻碍杠杆转动的力.

动力臂（L1）：

支点到动力作用线的距离.

阻力臂（L2）：

支点到阻力作用线的距离.

力臂是支点到力的作用线的距离，作力臂的步骤：

（1）找准支点；

（2）沿力的方向作出力的作用线；（3）从支点向力的作用线画垂线；（4）标出力臂.

教师举杠杆撬大石块的例子分析五个概念.

例题1如图甲所示，是一个Ｚ形杠杆，请在图中画出力F对支点Ｏ的力臂l.

解析：

作力臂的步骤是：

①找支点；②找力的作用线，即过力的作用点沿力的方向画一条直线（有的在图中已经标出力的方向）；③过支点作力的作用线的垂线段；④标上并在其旁边写上l１或l２.

答案：

如图乙所示.

2.实验探究：

杠杆的平衡条件

教师播放课件：

使用杠杆搬动巨大石块的情景.请大家观看，同时提出问题：

为什么借助杠杆可以完成呢？

学生思考、讨论，回答：

杠杆可以省力.

师同学们回答正确，很棒！

但到底满足什么规律呢？

好，下面我们来探究杠杆的平衡满足什么条件.

教师请一位同学演示用不同的方式推门的效果：

①在门把手附近用力推门；②在门轴附近用力推门；③在同一位置沿不同的方向推门.并要求这位同学说出感受.

教师引导学生提出猜想：

推门时需要的动力可能与动力臂的长短有关，动力臂越长，需要的动力可能越小.

教师引导学生进行实验探究“杠杆的平衡条件”：

（1）小组讨论提出问题，作出猜想；

（2）讨论并设计合理的实验方案；

（3）进行实验，收集数据；

（4）对数据进行分析，得出结论；

（5）讨论实验中出现的问题.

设计表格（供参考）

师在我们这个实验中第一步应该把杠杆在水平位置上调平，为什么这样做，请同学们思考一下（解释原因）.请同学们观察一下，如何才能达到这一目的呢？

生：

调平原因：

为了保持杠杆初始处于平衡状态，方便测量力臂.我们可以通过调节平衡螺母使杠杆平衡.

师那么在做实验的过程中能否再去调节杠杆的平衡呢？

生：

不能.

师为了统一标准，我们把支点右边的钩码当动力，支点左边的钩码当阻力.在这三次实验中同学们可任意的取三次值，让杠杆达到平衡.每四人一组，每组出一名同学负责随时记录数据.按设计的实验方案步骤开始做实验.

师同学们能否找出一个规律来？

生：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂

师对，这就是我们这一节课要研究的杠杆平衡条件.总结：

杠杆的平衡条件：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂.用字母表示，这个公式可以写成：

F１L１＝F２L２教师总结：

这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理，这个关系式也可以写成下面的形式：

F１／F２＝L２／L１.也就是说，当阻力和阻力臂一定时，所用的动力与动力臂成反比.即动力臂越大，所用的力就越小，这也就可以解释为什么我们可以用较小的力产生较大的力了.

例题2（四川成都中考）（多选）如图，轻质杠杆上各小格间距相等，O为杠杆中点.甲、乙是同种金属材料制成的实心物体，甲为正方体，乙重15N，将甲、乙用能承受最大拉力为20N的细线分别挂于杠杆上M、Q两刻线处时，两细线被拉直且都沿竖直方向，M、Q正好在甲、乙重心正上方，杠杆在水平位置平衡，这时甲对地面的压强为4000Pa；当把乙移挂至R时，甲对地面的压强为3750Pa.下列说法中正确的是（）

A.金属块甲的重力为45N

B.金属块乙的体积为200cm3

C.将甲向右移动并挂于N正下方，乙仍挂于R，放手后杠杆仍能平衡

D.将甲向右移动并挂于P正下方，乙移挂至S，放手后杠杆甲被拉离地面

解析：

A.设甲的重力为G，甲的底面积为S，杠杆上1小格为L，则根据杠杆平衡条件可得：

F甲×6L=G乙×2L即F甲×6L=15N×2L，解得F甲=5N，此时甲对地面的压强为：

；

同理可得：

F甲′×6L=15N×3L，解得F甲′=7.5N，此时甲对地面的压强为：

;

两式联立解得：

G=45N，故A正确；B.由于乙物体的密度不知，则其体积无法求出，故B错误；C.如果将甲向右移动并挂于N正下方，乙仍挂于R，设此时甲给杠杆拉力为F甲′，则F甲′×4L=G乙×3L，即F甲′×4L=15N×3L，解得F甲′=1

1.25N＜20N，所以放手后杠杆仍能平衡，故C正确；D.如果将甲向右移动并挂于P正下方，乙移挂至S，设此时甲给杠杆拉力为F甲″，则F甲″×2L=G乙×7L，即F甲″×2L=15N×7L，解得F甲″=5

2.5N＞20N，所以放手后细线拉力会大于20N，细线会断，则甲不会被拉离地面，故D错误.答案：

AC

例题3（山东烟台中考）如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（）

A.一直是变大的B.一直是变小的

C.先变大，后变小D.先变小，后变大

解析：

从支点向力的作用线作垂线，垂线段的长度即力臂.根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，力F作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直，即动力臂不变，然后分析阻力与阻力臂的关系，并得出正确结果.根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力力臂变大，所以动力变大.当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小.故F先变大后变小.

答案：

C

【教师结束语】

通过这节课的学习，我们共同学习了杠杆的相关知识，知道了一个硬棒在力的作用下能绕固定点转动，我们就说它是杠杆.我们也知道了杠杆的五要素、好处，最重要的是我们探究了杠杆的平衡条件，还能够根据杠杆的平衡条件进行分析、判断和简单计算，解决实际生产、生活中的一些问题.好，谢谢大家！

【课后作业】

完成练习册中本课时对应练习.

1.杠杆这节的教学重点是要求学生能根据杠杆的五要素把生活中的杠杆模型和理想的理论模型结合起来，比如剪刀、夹菜的筷子、指甲剪等.这节有一个重点也是难点：

找支点和作力臂，这里既牵扯到数学中点到直线的距离，又涉及到物理中力的作用点和力的示意图，学生感到非常困难.突破重难点的方法，通过实例演示，引导学生分析，提炼方法步骤：

一（支）点二力和方向，延长力的作用线，过（支）点作垂线（段）.画力臂并比较力臂大小是下一课时杠杆分类的基础，一定要多练并让学生过关.

2.在杠杆的平衡条件的探究实验中，引导学生猜想杠杆的平衡条件可能与力臂的大小和力的大小有关，这样学生不至于盲目猜想，既调动了学生的积极性、主动性，同时使学生合理的科学猜想，快速进入探究的课题.在分析数据时，教师既要放开主动权，又要参与引导，如提醒学生可以先把数据分开来考虑.把四个数据按物理量分成两组进行分析，接着把有特色的数据放在一起研究，最后把所有的数据统一起来，运用数学工具：

加、减、乘、除等简单计算方法，讨论，寻找规律，形成科学的结论，这样不仅营造宽松环境，而且培养了学生敢想敢说的精神及分析概括问题的能力.