八年级物理下册教案第十二章 简单机械.docx

1、八年级物理下册教案第十二章 简单机械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

2、,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

3、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

4、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

5、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:F1+L1=F2+L2,=,F1-L1=F2-L2,F1L1=F2L2.教师带领学生分析以上猜想,甄别那些明显错误的猜想,如F1+L1=F2+L2,F1-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=,F1L1=F2L2.(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

6、骤: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.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/NL1/cmF2/NL2/cm123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

7、?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 (F1L1=F2L2)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

8、.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

9、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/Nl1/cmF2/Nl2/cm123456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,

10、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L1L2F1F2省力费力距撬棍费

11、力杠杆L1F2费力省力距筷子等臂杠杆L1=L2F1=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:

12、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.

13、例:羊角锤、开瓶器.(3)费力杠杆:F1F2,L1F乙,因为甲方法的动力臂长B.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.第2节滑轮导入一:极具险绝奇观的天门山盘山公路“通天大道”是天门山的一大景观,通天大道态势险绝,荡气回肠,两侧绝壁千仞,空谷幽深,它全长不到11公里

14、,海拔却从200米急剧提升至1200米,多达九十九弯,弯弯紧连,似玉带环绕,层层迭起,宛若飞龙盘旋,直通天际,使人惊奇,堪称天下第一公路奇观.盘山公路为什么要修得“曲曲折折”?导入二:展示照片,提出问题.展示滑轮组图,请学生观察图片中这种机械的结构.仔细观察,回答问题.滑轮:边缘有凹槽,能绕轴转动的小轮.展示教科书中旗杆和起重机的图片,提问:下面两个滑轮在使用上有什么不同呢?看图,思考并回答:国旗上升时,旗杆顶端的滑轮不随物体一起移动.货物上升时,电动机下面的滑轮随物体一起移动.设计意图通过生活中的实例,让学生分析,拉近物理与生活的关系,反映出物理是有用的.导入三:师:每个星期一的早晨我们全校

15、的师生都要举行庄严的升旗仪式,走上升旗台,当一名光荣的“升旗手”是我们每一位同学梦寐以求的愿望.大家想不想做升旗手?让我们做一回模拟“升旗手”吧.你的实验桌上有铁架台、钩码、棉线,我们用铁架台代替旗杆,用钩码代替国旗,用棉线代替绳子,用升旗的方法把钩码升起来,能办到吗?学生动手实验,教师巡回指导.设计意图创设教学情景,让学生快速进入滑轮知识学习.观看了大家的“升旗”,发现有的小组直接向上拉绳子,把钩码位置升高;有的小组是把绳子绕过铁架台顶端的横杆,通过向下拉绳子把钩码位置升高.他们谁是合格的“升旗手”?思考:把绳子绕过铁架台顶端的横杆,来模拟升旗,这个“横杆”起什么作用?引导学生分析:横杆起着

16、改变用力方向的作用.模拟升旗时,绳子要在横杆上滑动,这样会产生摩擦力.拉动时会费力,怎样改进才能减小摩擦呢?(让横杆表面光滑些,用滚动代替滑动).与减小摩擦知识联系,起到温故知新的作用.同时又能让学生更好地理解滑轮的结构.用滚动代替滑动就是要在轴上套一个轮子,它是什么样子呢?(教师出示滑轮)看!这就是套在轴上的轮子,我们叫它滑轮.在你们实验桌的抽屉里都有两个滑轮,现在你们把它们拿出来,仔细观察滑轮的结构,试着画出滑轮的结构简图.设计意图学生画出滑轮结构简图.为进一步研究滑轮做好铺垫.一、定滑轮和动滑轮思路一利用桌上的实验器材,通过滑轮来提升钩码,看谁的办法又快又多?一会向大家展示你的设计并画出

17、示意图.学生进行实验.有了“升旗”的经验,很容易组装成定滑轮;有的同学还能够组装出动滑轮,甚至滑轮组,老师有意识地找出设计使用定滑轮和动滑轮的同学,让他们展示设计的成果.设计意图创设任务情景,让学生创造性地完成任务,能培养学生的学习兴趣,培养创新能力.针对图,请学生观察,看两种方法提升钩码时有哪些不同?在比较轴是否移动的基础上总结出定滑轮和动滑轮的定义. 学生讨论并回答:一个滑轮的轴固定不动,另一个滑轮的轴随着上升.用力方向不同.思考:我们知道力有三要素,就是力的大小、方向和作用点.定滑轮能改变力的方向,是否能改变力的大小?动滑轮不能改变用力的方向,能否改变力的大小?下面通过实验进行探究.请同

18、学们结合实验,思考以下问题:1.使用定滑轮的好处是什么?2.使用定滑轮可以省力吗?3.使用定滑轮可以省动力作用点移动的距离吗?学生进行探究定滑轮特点的实验.根据实验现象和数据分析思考.设计意图培养学生科学探究的能力.总结:使用定滑轮不省力,不省距离,但可以改变力的方向.知识拓展(1)在不考虑定滑轮轴间摩擦和绳重等因素时,被提升物体的重力与绳的自由端的拉力大小是相等的,所以使用定滑轮不省力.(2)在不考虑悬绳伸缩等因素时,重物被提升的高度与拉力作用点移动的距离是相等的,所以使用定滑轮不省距离,如图甲所示.(3)所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力(图乙中F1方向向下)能得到一个与该力方向

19、不同的力(图乙中得到使重物G上升的力).请同学们结合实验,思考以下问题:1.使用动滑轮能改变动力的方向吗?2.使用动滑轮可以省力吗?3.使用动滑轮可以省动力作用点移动的距离吗?学生进行探究动滑轮特点的实验.根据实验现象和数据分析思考.总结:使用动滑轮可以省力,但费距离,且不改变力的方向.利用课件,引导学生分析定滑轮和动滑轮的实质.(1)回忆杠杆的五个要素,找出定滑轮支点,确定其动力臂和阻力臂的大小关系.请学生根据以上分析,解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小不变.引导学生分析思考得出结论.得出结论:定滑轮实质是一个等臂的杠杆.(2)找出动滑轮的支点,强调这是一个瞬时支点,拉力的方向一定要竖直向

20、上,确定其动力臂和阻力臂,并比较其大小关系.(动力臂是阻力臂的2倍)请学生进一步分析,解释为什么斜着拉动重物时,拉力的大小会变大(动力臂变小).设计意图这样学生可以理解用弹簧秤通过动滑轮来拉钩码,读取弹簧秤的示数时,跨过动滑轮的两条绳要竖直、平行.引导学生分析思考得出结论.得出结论:动滑轮实质是一种能省力的杠杆. 知识拓展(1)在不考虑动滑轮自身重力、绳重、绳与轴间摩擦等因素时,提升动滑轮的动力是被提升物重的,所以使用动滑轮能省一半力.(2)在不考虑绳伸缩等因素时,被提升的物体每上升h,绳的自由端要上升2h,所以说使用动滑轮要费一倍距离(如图所示). 过渡语定滑轮可以改变力的方向,但不能省力.

21、动滑轮可以省力,但不能改变力的方向.能否得到这样一种机械,它既可以省力,又可以改变力的方向呢?思路二给出定滑轮的定义:我们把不随物体一起移动的滑轮,叫做定滑轮.学生:结合刚才的图片尝试理解这一概念.演示实验教师演示定滑轮实验,将数据填入表中.物重G/N物体移动方向物体移动距离h/m拉力F/N拉力方向拉力移动距离s/m观察实验,分析数据.请同学们结合实验,思考以下问题:1.使用定滑轮的好处是什么?2.使用定滑轮可以省力吗?3.使用定滑轮可以省动力作用点移动的距离吗?学生讨论后回答:1.能改变动力的方向.2.不能省力.3.不能省动力作用点移动的距离.总结:使用定滑轮不省力,不省距离,但可以改变力的

22、方向.设计意图让学生通过实验现象和数据,思考和总结定滑轮的特点.讲授:给出动滑轮的定义:我们把随着物体一起移动的滑轮,叫做动滑轮.演示实验教师演示动滑轮实验,将数据填入表中.物重G/N物体移动方向物体移动距离h/m拉力F/N拉力方向拉力移动距离s/m请同学们结合实验,思考以下问题:1.使用动滑轮能改变动力的方向吗?2.使用动滑轮可以省力吗?3.使用动滑轮可以省动力作用点移动的距离吗?学生讨论后回答:1.不能改变动力的方向.2.可以省力.3.费动力作用点移动的距离.总结:使用动滑轮可以省力,但费距离,且不改变力的方向.设计意图让学生通过实验现象和数据,思考和总结定滑轮的特点.二、滑轮组学生思考归

23、纳学生的发言:把定滑轮和动滑轮组装在一起,应该就可以了.定义:我们把定滑轮与动滑轮的组合,叫做滑轮组.提问:它在工作时,有什么特点呢?同学们可以结合前面所学习的知识,猜测一下.组织学生进行实验:我们通过实验验证一下你的猜测是否正确.大胆猜测.提问:一个定滑轮和一个动滑轮,有哪些绕线的方法?可以画出绕线的示意图.设计意图画图更形象,学生易于接受.这两种绕线方法有什么不同?请从以下几个方面进行思考.(1)绳子的起点.(2)拉力的方向.(3)拉力的大小.(4)移动的距离.讨论:如何确定承担物重的绳子的股数?经过讨论得出:使用滑轮组时,用几段绳子吊着动滑轮和物体,则提起物体的力就是动滑轮重和物重的几分

24、之一,且每段绳子中的力都相等.总结:1.把定滑轮和动滑轮的组合装置称为.它既可以,还可以.2.滑轮组的特点:(1)绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h之间的关系s=h.(2)绳子自由端移动的速度v与物体上升的速度v物之间的关系v=v物.(3)不计滑轮重、绳重和摩擦时,作用在绳子自由端的拉力F与物体的重力G的关系F=G.设计意图及时总结,便于学生掌握知识.知识拓展(1)在不考虑动滑轮重、绳重、摩擦等因素时,使用滑轮组提起重物所用的力就是物重的n分之一,即F=G物.(n表示承担物重的绳子的段数)(2)如果只是不考虑绳重及摩擦,而动滑轮的重不能忽略不计时,提起重物所用的力就是物重与动滑轮重之和的

25、n分之一,即F= (G物+G动).1.如图所示,工人用动滑轮将重400 N的木箱匀速向上提升,不计摩擦和滑轮重,在此过程中,工人用的拉力为N.解析:本题考查动滑轮的使用特点.因为不计摩擦和滑轮重,所以F=G=400 N=200 N.【答案】2002.如图所示,健身员向下摆动脚踝使细绳拉着物体缓慢提升时,图中的滑轮是 () A.定滑轮,可省力B.动滑轮,可省力C.定滑轮,可以改变力的方向D.动滑轮,可以改变力的方向解析:本题考查定滑轮和动滑轮的工作特点.由题图知,图中用的是定滑轮,可以改变力的方向,但不省力,故选C.3.小李的质量为50 kg,可以举起80 kg的杠铃;小胖的质量为70 kg,可

26、以举起60 kg的杠铃.他们两人通过如图所示的装置来比赛,双方都竭尽全力,看谁能把对方拉起来.比赛结果应是 () A.小李把小胖拉起B.小胖把小李拉起C.两个都拉不起D.两个都拉起解析:人拉绳子施加的拉力与人举起杠铃施加的举力是不相同的.定滑轮是一个等臂杠杆,不省力也不费距离,但可以改变力的方向;小李和小胖虽然他们能举起的杠铃重力不一样,但向下拉动定滑轮上的绳子与他们的胳膊的施力无关,对绳子的拉力最大能达到自身的重力的大小,由于装置是定滑轮,只改变力的方向,不能省力,所以绳子上的作用力最大等于小李的重力,小于小胖的重力,即小胖把小李拉起.故选B.4.工人们为了搬运一个笨重的机器进入厂房,他们设计了如图所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的横截面).其中最省力的方案是 ()解析:滚动摩擦力比滑动摩擦力小,定滑轮不省力,动滑轮省一半的力.分析四个选项,A图在地面上滑动,B图利用了定滑轮和滚动摩擦,C图既利用了动滑轮,又利用了滚动摩擦,D图利用了滚动摩擦.故C图最省力,故选C.5.物理实验要