最新人教版八年级物理下册第十二章《杠杆》教学设计2.docx

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最新人教版八年级物理下册第十二章《杠杆》教学设计2

教学设计

第1节　杠杆

教学设计

（一）

杠杆是简单机械中的重点，它是生活中常见的简单机械。

学生每天都会接触剪刀、指甲刀、夹子、筷子等物体，学生对杠杆这种简单机械的感性认识较为丰富，特别是对使用杠杆能省力有比较深刻的体验，但学生知识体系中还没有成形的杠杆的概念，也没有具体分析杠杆使用过程和杠杆五要素的经验。

所以教学过程中必须将学生的感性认识升华成理论体系，并再将这一理论体系反过来应用到实际杠杆的使用过程中。

本节设计从认识杠杆这一熟悉的简单机械着手，来改观学生的感性体验，来深刻认识杠杆知识内涵，将知识内化，是一个由浅入深，一个循序渐进的学习过程。

教学中应结合学生生活实际，从多种工具的使用中总结出杠杆的特点，这样便自然得到杠杆这一简单机械的定义。

在明确杠杆概念之后，教师可以在“人用撬棍撬石头”的杠杆的实际使用图中参照杠杆的定义进行深入分析，结合学生原有的力学知识及亲身经验感受来引出杠杆的前三个要素：

支点、动力和阻力。

接着教师利用跷跷板的问题引导学生理解支点到力作用线的距离是影响力作用效果的因素，从而总结出力臂的概念。

之后教师必须作好力臂寻找和绘画的教学，并使学生充分掌握。

在完成阶段性的课堂练习后可直接引入人体杠杆的教学。

最后在活动中总结全课，并留下疑问给学生，为下堂课深入学习杠杆的其他知识作好铺垫。

杠杆的平衡条件的探究，应该使学生先知道什么是杠杆的平衡，然后再开展探究，最后得出杠杆平衡的条件。

实验探究平衡条件时，需要对相关的概念，如力臂等进行辨析，通过探究实验，让学生寻找：

杠杆平衡时，动力、阻力、动力臂、阻力臂之间的关系。

总结出杠杆的平衡条件。

再次经历科学探究的过程，学习科学探究方法，接着让学生运用杠杆的知识分析实际问题，教学时还需要结合各种实际情况理解杠杆的应用性的知识。

通过对三类杠杆的实例分析，让学生感受到生活中处处有物理，提高学习物理的兴趣。

本课时的学习可对原有知识起到复习巩固和提高的作用；可进一步提高学生的观察、动手和分析等能力，激发分析解决实际问题的兴趣；为今后杠杆平衡、杠杆应用的学习以及高中的力矩的学习打下基础。

三维目标　　　　　

知识与技能

1．认识杠杆，认识杠杆的几个概念；

2．能从常见的工具和简单机械中识别出杠杆；

3．知道杠杆的平衡条件及其杠杆的一些应用。

过程与方法

1．经历绘制杠杆示意图的过程，体会科学抽象的方法；

2．观察和操作杠杆，体会杠杆的作用，培养学生的观察力、抽象概括力；

3．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。

情感、态度与价值观

1．关心生活、生产、自然现象中杠杆的使用，提高对生活的关注和对科学的学习兴趣；

2．乐于在周围生活中发现和分析各种杠杆，具有利用杠杆方便自己工作的意识；

3．认识到科学探究中必须有合作精神。

教学重点　　　　　

1．杠杆的概念、杠杆的五要素、杠杆的示意图。

2．杠杆的平衡条件。

教学难点　　　　　

1．杠杆及动力臂、阻力臂的概念；

2．杠杆的平衡条件的探究。

课时安排　　　　　

1课时

教学准备　　　　　

1．教师备用：

剪刀（两种）、羊角锤（木板、钉子）、电工钳、订书机、镊子、瓶盖起子、啤酒一瓶（没开启）、多媒体课件等。

2．学生自备：

每个学生自备2～3件属于杠杆的生活用品。

导入新课　　　　　

利用多媒体课件展示生活中常见的一些图片：

木棒翘石头、压水机、跷跷板、瓶起子、羊角锤、核桃夹等。

学生活动：

观察思考。

学生带着问题观察图片，通过小组讨论，回答教师问题。

思考问题：

（1）撬棒、跷跷板和抽水机的压杆发生了怎样的运动？

（2）使用羊角锤起钉和用瓶起子开盖，都能使困难问题轻松解决，这有什么科学道理？

（3）它们在什么情况下才能这样运动？

（4）它们有什么共同之处？

【归纳】老师从学生讨论结果中归纳总结引出本节课的课题：

杠杆。

活动1：

让班内力气最大的男生和班内力气最小的女生分别捏粉笔头：

让男生空手捏粉笔头，结果没有捏碎；让女生使用钳子夹粉笔头，结果粉笔头被夹碎。

活动2：

让前面的两位学生将钉入长木板的铁钉拔出：

男生空手拔，女生借助羊角锤拔。

思考问题：

女生的力气比男生小，为什么反而能把粉笔头捏碎呢？

为什么使用羊角锤可以轻而易举地将铁钉拔出呢？

交流讨论：

女生使用的钳子，是一种杠杆工具，可以省力。

这节课我们就共同来学习杠杆的知识。

引出本节课的课题：

杠杆。

推进新课　　　　　

一、杠杆

教师活动：

教师指导学生观察几种杠杆的示意图。

学生活动1：

教师让学生观察常见的杠杆实例，如：

瓶起子、剪刀、扳手、核桃夹、订书机等。

让学生分组讨论，总结它们的共同特征。

（1）都是硬棒；

（2）都受到力的作用；（3）都绕固定点转动。

建立杠杆的概念，让学生自己总结杠杆的概念。

【板书】杠杆的定义：

一根硬棒在力的作用下如果能绕着固定点O转动，这根硬棒就叫做杠杆

注意：

硬棒不一定是直的，也可以是弯曲的，即硬棒可以是各种各样的形状，也可以是圆的。

但必须是硬的，如羊角锤是弯的，而跷跷板是直的。

学生活动2：

找到所列举工具的固定点。

教师利用多媒体演示：

压水机手柄压水画面，观察固定点。

指示并找出瓶起子、剪刀、扳手、核桃夹、订书机等的固定点。

教师让学生用杆秤称物体。

问：

杆秤是不是杠杆？

它的固定点在哪里？

总结归纳：

杠杆绕着转动的固定点叫杠杆的支点。

教师引导学生自学有关杠杆的几个基本概念：

支点：

杠杆绕着转动的固定点，一般用字母O表示。

动力：

使杠杆转动的力，一般用字母F1表示。

阻力：

阻碍杠杆转动的力，一般用字母F2表示。

动力臂：

从支点O到动力F1作用线的距离，一般用字母l1表示。

阻力臂：

从支点O到阻力F2作用线的距离，一般用字母l2表示。

特别提醒：

（1）动力、阻力都是杠杆受到的力。

所以支点、动力作用点、阻力作用点都在杠杆上。

（2）力臂是指支点到力的作用线的垂直距离。

【示范板书】运用数学中点到直线的距离的知识，在黑板上示范杠杆力臂的寻找与绘画。

例题巩固：

如图甲所示，杠杆OA处于平衡状态，在图中分别画出力F1和F2对支点O的力臂l1和l2。

答案：

如图乙所示

教师提示：

关于力臂的概念，要注意以下几点：

（1）力臂是支点到力的作用线的距离，从几何上来看，是“点”到“直线”的距离。

其中“点”为杠杆的支点；“线”为力的作用线，即通过力的作用点沿力的方向所画的直线。

（2）某一力作用在杠杆上，若作用点不变，但力的方向改变，那么力臂一般要改变。

如图所示，力F的大小一样，由于作用在杠杆上A点的方向不同，力臂就不同。

（a）图中F的力臂l比（b）图中F的力臂l′大。

（3）力臂不一定在杠杆上，如图（b）所示。

（4）若力的作用线过支点，则它的力臂为零。

学生活动：

你能总结一下画力臂的一般步骤吗？

（1）首先确定支点O。

（2）画好动力作用线及阻力作用线。

画的时候可用虚线将力的作用线延长。

（3）再从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则支点到垂足的距离就是力臂。

（4）最后用大括号勾出力臂，在旁边标上字母l1或l2，分别表示动力臂或阻力臂。

过渡：

当杠杆在动力和阻力作用下处于静止时，我们就说杠杆平衡了。

那么，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间具备什么条件杠杆才会平衡呢？

二、杠杆的平衡条件

1．实验探究：

杠杆的平衡条件

（1）提出问题：

杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？

（2）实验设计

器材：

杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台

测量的物理量：

力　力臂

（3）制定计划与设计实验

交流讨论：

A、B两种状态中杠杆均处于静止状态即平衡状态，那么在实验过程中应该选择哪种平衡状态？

为什么？

实验方案：

实验时，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接读出力臂的大小。

思考问题：

当杠杆不挂钩码且调节平衡后，挂上钩码若杠杆不平衡，能用杠杆两端的平衡螺母调节吗？

（不能）

学生交流讨论：

实验注意事项

a．在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡。

b．挂钩码后，不能再动平衡螺母。

c．读数时，杠杆仍要求是处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。

（4）进行实验与收集数据

学生按照设计方案中的探究杠杆的平衡条件装置图分组进行实验探究，及时记录数据。

a．调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡；

b．在杠杆两边挂上钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，记录F1、l1、F2和l2；

c．改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出三组数据。

d．进行实验与收集证据

实验次数

F1/N

l1/m

F1·l1/（N·m）

F2/N

l2/m

F2·l2/（N·m）

１

２

３

教师巡视个别指导，并提醒学生注意：

各小组内同学要密切配合，防止杠杆翻倒或钩码脱落。

学生对数据进行处理，根据所处理的数据进行讨论，总结得出杠杆的平衡条件。

（5）交流与合作

同学之间相互交流得到的探究结果，得出杠杆平衡条件：

杠杆的平衡条件：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂

用字母表示为：

F1l1＝F2l2或＝

这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。

例题巩固：

某同学用如图所示装置验证杠杆的平衡条件，所用的4只钩码每只质量都是50g，在图示情况时，杠杆AB处于水平平衡状态，这时弹簧测力计的读数为2.80N。

设F1的力臂为l1，F2的力臂为l2，则=　　　　。

若在杠杆左端钩码下方增加一个相同的钩码，重新调节弹簧测力计对杠杆右端拉力的方向后，使杠杆AB再次恢复水平平衡，则这时弹簧测力计的拉力与对应力臂的乘积应是未增加钩码前弹簧测力计的拉力与对应力臂乘积的　　　　倍。

解析：

F1的力臂并非杠杆的OA段，不能直接比较OA与OB。

图中的杠杆平衡时，应满足F1l1=F2l2，

则

==

=

。

增加钩码后，再次平衡时，由杠杆的平衡条件得F1′l1′=F2′l2′，那么

=

=

=

。

答案：

三、生活中的杠杆

1．省力杠杆

实物投影：

瓶起子与撬棒示意图。

让学生分析它们的动力臂与阻力臂大小关系，从而得到它们的动力与阻力的大小关系：

l1>l2，由于F1l1＝F2l2，则F1

学生列举生活中常见的一些省力杠杆：

瓶起子、钳子、铡刀、羊角锤等。

2．费力杠杆

实物投影：

钓鱼画面、汽车脚闸杠杆示意图。

让学生分析它们的动力臂与阻力臂大小关系，从而得到它们的动力与阻力的大小关系：

l1F2，使用这类杠杆，虽然费力，但可以省距离，称为费力杠杆。

学生列举生活中常见的一些省力杠杆：

剪刀、筷子、钓鱼竿等。

3.等臂杠杆

让学生画出天平的杠杆示意图，会发现这类杠杆不省力，也不费力，称为等臂杠杆。

对天平，即G物＝G码，又因为G＝mg，所以得到m物＝m码

因而天平的工作原理就是：

杠杆原理。

使用这类杠杆，既不能省力，也不能省距离。

三类杠杆的对比：

杠杆类型

杠杆特点

杠杆优点

杠杆缺点

应用

省力杠杆

l1＞l2，F1＜F2（动力＜阻力）

省力

费距离

费力杠杆

l1＜l2，F1＞F2（动力＞阻力）

省距离

费力

等臂杠杆

l1＝l2，F1＝F2（动力＝阻力）

既不省力也不省距离

思考问题：

什么情况下，人们会选用费力杠杆？

使用费力杠杆有什么好处？

交流讨论：

当阻力比较小时，人们会选用费力杠杆。

使用费力杠杆会省距离，很方便。

1．如图所示，一根重木棒在水平动力（拉力）F的作用下以O点为轴，由竖直位置逆时针匀速转到水平位置的过程中，若动力臂为l，动力与动力臂的乘积为M，则（　　）

A．F增大，l增大，M增大B．F增大，l减小，M减小

C．F增大，l减小，M增大D．F减小，l增大，M增大

解析：

重木棒由竖直位置转到水平位置的过程中，动力臂l逐渐减小，而木棒的重力不变，重力的力臂lG逐渐增大。

由杠杆的平衡条件M＝Fl＝GlG，而水平动力F＝，由上述两式可知M增大，l减小，F增大。

答案：

C

2．如图所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆ABC、OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是（　　）

A．三个杠杆都是省力杠杆

B．三个杠杆都是费力杠杆

C．ABC是省力杠杆，OBD、OED是费力杠杆

D．ABC是费力杠杆，OBD、OED是省力杠杆

解析：

对ABC杠杆，B是支点，不难看出动力臂大于阻力臂，故为省力杠杆；对OBD杠杆，O是支点，阻力作用于D，动力作用于B，故动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；对OED杠杆，阻力作用于D，动力作用于E，故动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。

答案：

C

3．如图是自卸车的示意图，车厢部分视为杠杆，忽略车厢自重，则下列分析正确的是（　　）。

A．B点是支点，液压杆施的力是动力，货物重是阻力

B．B点是支点，物体A放在车厢前部可省力

C．C点是支点，物体A放在车厢后部可省力

D．C点是支点，物体A放在车厢前部可省力

解析：

在卸车时，车厢（杠杆）将绕着图中C点（支点）转动，而使车厢（杠杆）转动的动力是液压杆施的竖直向上的力，阻碍车厢（杠杆）转动的阻力是竖直向下的货物重力。

若要使杠杆省力（即动力＜阻力），应有CA＜CB，也就是说货物A应放在车厢后部。

答案：

C

4．如图工具中，省力杠杆是________；费力杠杆是________；等臂杠杆是________。

解析：

动力臂大于阻力臂的杠杆，是省力杠杆。

动力臂小于阻力臂的杠杆，是费力杠杆。

动力臂等于阻力臂的杠杆，是不省力也不费力的等臂杠杆。

判断杠杆是省力还是费力的方法：

＞1即＜1是费力杠杆；＜1即＞1是省力杠杆；＝1即＝1是等臂杠杆。

答案：

（1）（3）（6）（7）（8）（9）（10）　

（2）（5）　（4）

5．请在图中画出渔民扳鱼网的杠杆示意图。

答案：

示意图如图所示。

（1）通过探究，你对杠杆理解了吗？

你能理解阿基米德的名言吗？

（2）家庭使用的普通剪刀与理发用的专用剪刀有何不同？

请通过观察研究后说明理由。

第1节　杠杆

一、杠杆

1．定义：

一根硬棒在力的作用下如果能绕着固定点O转动，这根硬棒就叫做杠杆。

2．要素：

支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。

二、杠杆的平衡条件：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂

用字母表示为：

F1l1＝F2l2或＝

三、杠杆的应用

杠杆类型

杠杆特点

杠杆优点

杠杆缺点

省力杠杆

l1＞l2，F1＜F2（动力＜阻力）

省力

费距离

费力杠杆

l1＜l2，F1＞F2（动力＞阻力）

省距离

费力

等臂杠杆

l1＝l2，F1＝F2（动力＝阻力）

既不省力也不省距离

古埃及人建金字塔时利用了杠杆

本节课的设计注重了利用学生非常熟知的日常生活中的实例和探究实验，按照“从生活走向物理”的理念，充分利用学生的经验，通过生活中常见杠杆的示意图，让学生寻找它们的共同特征，引导学生用科学抽象的方法建立杠杆的概念，再结合具体图例的分析，明确有关杠杆的概念，即支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。

然后通过探究实验，让学生寻找杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系，总结出杠杆的平衡条件。

接着让学生运用杠杆的知识分析实际问题，通过对三类杠杆实例的分析，让学生感到生活中处处有物理，回到“从物理走向社会”，提高学生学习物理的兴趣。

用不准确的天平进行准确的测量

我们实验室里测量物体质量的天平是等臂杠杆，它是根据杠杆的平衡条件制作的测量仪器。

因为动力臂等于阻力臂，所以左盘中的物重等于右盘中的砝码重，左盘中的物体质量等于右盘中的砝码质量。

由于使用不当和部分被损，一些天平实际上是不等臂杠杆，用这样的天平直接测量，不管你是怎样认真地进行正确操作，称量结果与物体的真实值之间总有偏差。

在粗略测量和练习使用天平时，都可以忽略由于仪器本身造成的误差。

但是在精确测量中，这是不允许的，如何用不准确的天平进行准确的测量呢？

第一种方法是“恒载法”。

先将另外一个物体放到天平的一只托盘上，然后把砝码放在另外一只托盘上，直至天平平衡。

接着，把待测物体放到放砝码的托盘上，并将其中的一部分砝码逐渐取出，使天平恢复平衡。

此时，被测物体的质量就等于被取出的砝码的质量。

由于砝码是准确的，所称出的值就是它的真实值。

第二种方法是“替代法”。

把待测物体放到天平的一只盘上，另外拿些沙粒加到另外一只盘上，一直加到使天平平衡。

然后，把待测物体拿下（沙粒别动），逐渐把砝码加到这只盘上，直到天平重新恢复平衡为止。

这样，被测物体的质量就等于盘上砝码的质量。

第三种方法是“复称法”。

首先把待测物体（设质量为m）放在左盘，然后往右盘加砝码（质量为m1）使之平衡。

此时，便有mgl1＝m1gl2（l1、l2分别为左、右盘到天平中央的距离）。

接着，又将待测物体放到右盘，然后往左盘加砝码（质量为m2）至天平平衡。

此时，也有m2gl1＝mgl2。

将两式相比可得m＝，只要将m1、m2的值代入上式，便可以得出待测物体的质量了。

我国古代的简单机械

我国古代的农业、手工业、建筑业和运输业是比较发达的，因此简单机械的成就也是辉煌的，杠杆、斜面、辘轳等的应用非常广泛。

对于杠杆，在《墨经》中科学地叙述了其平衡原理，“相衡，则本短标长”。

这里的“本”是指靠近支点一边的杆，“标”是指靠近重锤一边的杆。

如果两边平衡，杠杆一定是水平的，被测重物一边杆短，重锤一边杆长。

又说：

“两加焉，重相若，则标必下，标得权也。

”这就是说杠杆平衡后，两边加相等的重物，平衡会破坏，标这一边必然下降，这叫做“标得权”。

从以上论述可以看出，墨家用确切的语言阐述了不等臂杠杆的科学原理。

辘轳的制造和应用，在古代是和农业的发展紧密结合的，它广泛地应用在农业灌溉上。

我国在公元前1100年以前就发明了辘轳，根据《物原》记载：

“史佚始作辘轳。

”史佚是周代初期的史官。

辘轳的应用在我国时间较长，虽经改进，但大体保持了原形，说明在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳。

解放前在我国的北方缺水地区，仍在使用辘轳提水灌溉小片土地。

现在一些地下水很深的山区，也还在使用辘轳从深井中提水，以供人们饮用。