物理人教版八年级下册第1节杠杆.docx

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物理人教版八年级下册第1节杠杆

第十二章　简单机械

第1节　杠　杆

导入一:

展示图片:

一个人正在用一个巨大的杠杆撬动地球.

提问:

这幅图的内容是什么?

能联想到什么?

观察,交流感想,并踊跃回答,说出自己的看法.

阿基米德的名言显示了科学家基于科学理论的宏大气魄,也使我们接触到杠杆这个词.

会心地接受,体会到“一人之力可以撬动地球,使用杠杆似乎是可以省力的”,急于了解有关杠杆的科学理论.

[设计意图]　创设情景活跃课堂气氛,引入课题.

导入二:

下图的漫画是小兔和小猴分萝卜吃的情景,小兔认为自己胜利了,而小猴却认为小兔中计了.

你认为小猴和小兔谁分到的萝卜重?

导入三:

趣味游戏激发悬念

1.主持游戏:

老师这里有一些钉子要拔出来,哪位同学愿意帮老师?

学生参与游戏.

2.老师这里可以提供一些工具,让同学试着去撬起来,然后告诉同学你的感受.这是为什么呢?

用螺丝刀撬,用羊角锤撬,其他学生观看后重复.

[设计意图]　从活动引入,调动课堂气氛,引发学生学习兴趣,培养学生学习的积极性.

一、杠杆

生活中有很多帮助人们工作的工具,实质上都是杠杆.

同学们能举出自己所知道的有关杠杆的实例吗?

出示钉有钉子的木板、未启封的饮料、羊角锤、起子等器材,让学生选择工具起出钉子、打开饮料.

同学们课前也准备了不少相关的工具,请拿出来操作一下,互相讨论一下你的感受,说一说我们在使用这些工具时,有什么共同特点?

举出实例或拿出自己事先准备的实物,踊跃地上讲台操作,其余学生进行观察并讨论.

观察与思考后回答:

工具在转动,可以省力,有一个固定点,工具没有变形.

这些工具在工作过程中,都像杠杆在撬动重石一样（投影片）,可以绕一个固定点转动,本身没有变形.

观察投影片,对照自己使用工具的情形,确认这些特点的存在.

[设计意图]　联系实际生活中的实例进行学习,再现生活情景,激发学习兴趣.

阿基米德要的那个支点,是指图中的哪个点?

为什么这个点如此重要?

明白“支点”对构成杠杆的重要性.

[设计意图]　锻炼分析实际问题的能力.

杠杆:

能绕固定点转动的硬棒.

画出用杠杆撬动重物的示意图.

观察黑板上教师所画示意图,在笔记本上画图,标出杠杆的五要素.

着重从数学角度确定力臂的定义,回答:

“点”“线”“距”的含义.

观察、思考后举手回答.

杠杆五要素:

1.支点O.

2.动力F1.

3.阻力F2.

4.动力臂L1.

5.阻力臂L2.

点拨:

力臂可简称为“点线距”

[知识拓展]　力的作用线:

通过力的作用点沿力的方向所引的直线,叫做力的作用线,无论是动力还是阻力,作用在杠杆上的这两种力,其作用效果正好相反,一般情况下,把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力,而把阻碍杠杆按照需要的方向转动的力叫做阻力.

力臂是支点到力的作用线的垂直距离,而不是支点到力的作用点的距离,力的作用线通过支点的,其力臂为零,对杠杆的转动不起作用.

　　[过渡语]　动力、动力臂、阻力、阻力臂之间有什么关系呢?

二、杠杆的平衡条件

思路一

（1）提出问题:

杠杆满足什么条件才能水平?

（2）猜想与假设:

让学生充分猜想,同时用橡皮、小刀、直尺、硬币等物示意给学生看,什么叫杠杆的平衡.

学生猜想如下:

①F1+L1=F2+L2,②=,③F1-L1=F2-L2,④F1×L1=F2×L2.

教师带领学生分析以上猜想,甄别那些明显错误的猜想,如①F1+L1=F2+L2,③F1-L1=F2-L2,力和力臂单位不一样是不能加减的.

将学生分成两部分分别探究②=,④F1×L1=F2×L2.

（3）制订计划与设计实验

设计实验方案:

（引导学生讨论,实验装置中力的大小、力臂的大小最好能随时知道.实验探究前,应让学生充分讨论他们的探究方案.）

实验目的:

探究杠杆的平衡条件.

实验器材:

杠杆、铁架台、钩码.

实验步骤:

①把杠杆的中点支在铁架台上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡.

※为什么要求杠杆静止时,在水平位置呢?

（因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出.）

※调节杠杆平衡的方法:

左沉右旋,右沉左旋.

②在杠杆两边挂适当钩码,并移动钩码位置,使杠杆在水平位置再次平衡,计算两力的大小,并读出两力臂的值,将力和力臂的数值填入表中.（重复3次）

（4）进行实验与收集证据.

实验次数

F1/N

L1/cm

F2/N

L2/cm

1

2

3

　　分析判断:

在分析判断过程中有可能出现F1+L1=F2+L2的结论,要求学生认真分析数据,找到出错的原因,为以后的学习打下坚实的基础.

（5）讨论、交流、合作.

你的实验结论与你的假设一致吗?

你的结论是什么?

（6）得出结论:

杠杆的平衡条件是:

动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1×L1=F2×L2）

[知识拓展]　正确理解杠杆的平衡条件:

（1）研究杠杆平衡条件的实验是杠杆在水平位置平衡进行的,但是在实际生产和生活中,这样的平衡是不多的,在很多情况下,杠杆是倾斜静止的,这是因为杠杆受到了几个力作用而平衡,所以说杠杆不论处于怎样的静止,都可以理解成平衡状态.

（2）从动力×动力臂=阻力×阻力臂,可知,力和力臂的大小成反比,即力臂越长,力就越小.

（3）利用杠杆平衡条件进行计算时,单位要统一,动力和阻力的单位要统一,动力臂和阻力臂的单位要统一.

思考二

请同学们利用手边的直尺、铅笔、橡皮等文具,做一个杠杆水平平衡实验.

我们可以用大物体平衡小物体,那么,在杠杆平衡时,动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系?

学生猜想:

（1）动力×动力臂=阻力×阻力臂.

（2）动力+动力臂=阻力+阻力臂.

（3）=.

[设计意图]　创设情景,学生参与游戏活跃课堂气氛,通过亲自体验,可以加深记忆,在激起兴趣的同时还可以降低后面设计实验的难度.

将学生猜想写在黑板上,并鼓励有创意和科学思维的猜想.

发放学生分组实验器材.

请同学们利用老师刚才所发的实验器材,设计一个实验,对杠杆的平衡条件进行探究.

在学生进行初步设计后,组织交流设计思想,通过交流讨论,使学生明白:

（1）实验中动力和阻力是人为规定的.

（2）“怎样确定力臂”是这个实验的难点,可以在实验中使杠杆水平平衡,直接数出杆上的格子数就是力臂的大小.

（3）设计一个好的表格对探究活动能否成功很重要.

请同学们针对所要测量的内容,参照教材P77所示“实验”,设计好实验步骤和记录表格,然后动手进行实验.

测量次数

F1/N

l1/cm

F2/N

l2/cm

1

2

3

4

5

6

　　熟悉并清点器材,学生设计实验,确定需测量的物理量、测量工具和测量方法.通过交流回答:

（1）动力和阻力的大小可以用钩码的重力和个数确定,或者用弹簧测力计测出.

（2）力臂大小可以通过数格子数确定.

（3）使杠杆水平静止是平衡,但在其他位置处于静止状态也是平衡.

让完成情况较好的实验组报告实验结论,组织学生对实验结果进行分析.

综合学生的讨论结果,对板书中学生的猜想进行评价,得出正确结论.

杠杆平衡条件:

动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1L1=F2L2.

　　[过渡语]　在生活中,我们经常使用杠杆,是不是使用杠杆都能省力呢?

三、生活中的杠杆

（1）探究活动:

准备好一个书包、一根1.5米长的杆,请一位同学体验撬书包的方式和感觉.

体验撬书包的感觉:

书包离肩很近,感觉轻松;书包离肩很远,感到吃力.发现杠杆在不同的情况下既可以省力,又可以费力.

[设计意图]　切身体验,加深影响,让学生进一步体会到物理是有用的.

（2）将杠杆按其动力臂与阻力臂的相对长度分类,并对不同类型的杠杆的特点及功能做总结.

杠杆

分类

力臂

关系

平衡时力

的比较

特点

应用

举例

省力

杠杆

L1>L2

F1

省力费

力距

撬棍

费力

杠杆

L1

F1>F2

费力省

力距

筷子

等臂

杠杆

L1=L2

F1=F2

不省力不

费距离

托盘

天平

　　理解杠杆分类原理,结合实际记忆不同杠杆的特点及应用.

[设计意图]　分类总结,便于记忆.

[知识拓展]　既省力又省距离的杠杆是不存在的.

判定杠杆的种类,主要通过比较动力臂和阻力臂的大小进行判断,因此对于较复杂的杠杆,最好在图上找到支点、动力、阻力,然后画出动力臂和阻力臂进行比较,对一些不容易判断力臂大小的我们也可以根据杠杆是省距离还是费距离的角度来分析,省距离的（如:

用筷子吃饭）费力,费距离的（如:

羊角锤）省力.

1.定义:

一根硬棒,在力的作用下绕着固定点O转动,这根硬棒就是杠杆.

2.五要素:

（1）支点:

杠杆绕着转动的点.

（2）动力:

使杠杆转动的力.

（3）阻力:

阻碍杠杆转动的力.

（4）动力臂:

从支点到动力作用线的距离.

（5）阻力臂:

从支点到阻力作用线的距离.

3.力臂画法:

（1）找支点O.

（2）画力的作用线.

（3）画力臂（过支点作力的作用线的垂线）.

（4）标力臂.

4.探究杠杆平衡的实验:

（1）杠杆平衡是指:

杠杆静止或匀速转动.

（2）实验前:

应调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡.

目的:

可以方便地从杠杆上读出力臂.

（3）结论:

杠杆平衡的条件:

动力×动力臂=阻力×阻力臂,公式:

F1L1=F2L2.

5.杠杆的分类及应用:

（1）等臂杠杆:

F1=F2,L1=L2,不省力也不省距离.例:

托盘天平.

（2）省力杠杆:

F1L2,省力费距离.例:

羊角锤、开瓶器.

（3）费力杠杆:

F1>F2,L1

钓鱼竿、筷子.

1.如图所示,一位母亲推着婴儿车行走,当前轮遇到障碍物时,母亲向下按扶把,若把婴儿车视为杠杆,这时杠杆的支点是　　　　;当后轮遇到障碍物时,母亲向上抬起扶把,这时婴儿车可视为　　　　（填“省力”或“费力”）杠杆. 

解析:

当前轮遇到障碍物向下按扶把时,婴儿车绕后轮转动,所以后轮是支点;当后轮遇到障碍物向上抬起扶把时,婴儿车绕前轮转动,所以前轮是支点,这时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆.

【答案】　后轮　省力

2.如图,这款图钉来自一位初中生的创意,翘起部分为我们预留出施力空间,图钉作为杠杆,其支点是（　　）

A.A点　　　B.B点

C.C点　　　D.O点

解析:

这个装置的目的是能把图钉拔出来,该图钉的工作过程是这样的:

用力向上撬图钉的A点,图钉绕着C点顺时针转动,使图钉被拔出.由此可知作用在A点使图钉顺时针转动的力是动力;作用在B点,阻碍图钉被拔出的力是阻力;C点是支点.故选C.

3.下列机械或工具的使用,属于费力杠杆的是（　　）

解析:

羊角锤目的是拔出钉在木头中的钉子,通过费距离,省力,达到徒手不能达到的效果,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;筷子是通过费力,节省距离,夹到距离身体较远的食物,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;通过起瓶器开启瓶塞是通过费距离达到省力的目的,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;独轮车动力臂大于阻力臂,以省力搬动更多的重物,所以是省力杠杆.故选B.

4.如图所示,一根木棒AB在O点被悬挂起来,AO=OC,在A,C两点分别挂有两个和三个相同的钩码,木棒处于水平平衡.如在木棒的A,C两点各增加一个同样的钩码,则木棒（　　）

A.绕O点顺时针方向转动

B.绕O点逆时针方向转动

C.仍保持平衡

D.平衡被破坏,转动方向不确定

解析:

由于木棒原来处于平衡状态,因OA=OC,在木棒的A,C两点各增加一个同样的钩码时,两边的力和力臂的乘积仍相等,木棒仍平衡.故选C.

5.如图,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用一竖直向上的力,欲使其一端抬离地面.则（　　）

A.F甲>F乙,因为甲方法的动力臂长

B.F甲

C.F甲>F乙,因为乙方法的阻力臂短

D.F甲=F乙,因为动力臂都是阻力臂的2倍

解析:

两次抬起水泥板时的情况如图所示:

在上述两种情况下,动力克服的都是水泥板的重力,对于形状规则质地均匀的物体,其重心都在其几何中心上,所以阻力臂都等于动力臂的二分之一.根据杠杆的平衡条件F==G.所以前后两次所用的力相同.故选D.

一、教材作业

【必做题】

教材第80页动手动脑学物理的1,2,3,4题.