四、杠杆教学设计第二课时

学校

章

年级

八年级

下册

2节

学科

物理

教师

游秀忠

2课时

第十二章

简单机械

第1节

杠

杆

页数

P76-80 1、能识别出杠杆，并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 2、教学目标

通过实验探究，能得出杠杆的平衡条件，并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算。 3、能对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆。

教学重难点

重点：知道什么是杠杆，理解杠杆的平衡条件。

难点：理解力臂的概念，动力臂和阻力臂的规范作图。

源于生活经验，学生对杠杆这种简单机械的感性认识较为丰富，对使用杠杆能省力有比较深的体验，但学生知识体系中还没有成形的杠杆的概念，没有具体分析杠杆使用过程和杠杆五要素的经验。所以教学必须将学生的感性认识升华成杠杆的理论知识，并再将这一理论体系反过来应用到实际杠杆使用过程中。本节课内容包括：“杠杆”“杠杆的平衡条件”“生活中的杠杆”三部分。其中理解力臂的概念并画出力臂，实验探究杠杆的平衡条件是本节课的主要内容。难点是画杠杆的力臂，为了使学生能较准确地画出力臂，教师有必要讲清力臂的概念，但不宜花费过多时间训练，否则会影响本节重点的教学。

杠杆和支架、钩码、弹簧测力计、直尺、三角板、指甲钳、剪刀

教

学

过

程

[引入新课] 人动物的区别在于人会利用、制造工具。生活中人们使用各种各样的工具来帮助人们完成工作。机械有复杂的，也有简单的。简单的机械是组成复杂机械的基础。我们今天研究其中的一种简单机械——杠杆。常用的简单机械有杠杆、滑轮、轮轴、斜面等。两千多年前著名的学者阿基米德曾说过这样的豪言壮语：“若给我一个立足点和一根足够长的棍我可以搬动地球。”为什么他可以产生这么大的力呢？原来他使用了杠杆。古代的埃及人在修建金字塔时也使用了杠杆来搬动巨大的石块。

[新课教学] 一、杠杆

1、杠杆：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。

（硬棒可以是直的，也可以是弯的，还可以是任意形状。）

2、杠杆所具备的五个要素

（描述杠杆的几个有关名词术语）

教师以讲什么是杠杆时所画的撬杠撬石头的图为基础，边讲下列名词边在图中规范标画出三点（支点、动力作用点、阻力作用点）、两力（动力、阻力）、两臂（动力臂、阻力臂），并板书写出各名词及其定义。

①支点：杠杆（撬杠）绕着转动的点，用字母O表示。可以在棒上的任何位置，相对固定。

②动力：使杠杆转动的力，用字母F1或F动表示。

③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2或用F阻表示。

注意：动力和阻力没有严格区分，它们使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。

④动力臂：从支点到动力作用线的距离，用字母L1或L动表示。（简介力的作用线概念。）

⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母L2或L阻表示。

力臂的画法：首先确定杠杆的支点，画出力的作用线。画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上，用箭头或大括弧指明哪个线段是力臂，（从支点到垂足的距离为力臂），并标出字母L1（L2）或L动（L阻）。力臂常用虚线画出。

教材分析

教学实验器材

当力的作用线经过支点时，其力臂为0，此力对杠杆的转动不起作用。

………………………………………………………………………………第1课时

二、杠杆的平衡条件

1、杠杆平衡：当杠杆在动力和阻力作用下静止不动或杠杆匀速转动时，就是杠杆平衡。今天研究杠杆的平衡是指杠杆在水平位置静止不动的平衡。

2、探究杠杆平衡的条件

提出问题：杠杆在动力、动力臂与阻力、阻力臂之间有什么关系时能够平衡？

猜想与假设：推门时，在门把手附近用力，很容易把门推开，而在门轴附近用力，要把门推开就很费劲了，看来推动杠杆需要的动力可能与动力臂的长短有关，动力臂越长，需要的动力可能就越小。

设计实验：（选器材）：铁架台、杠杆和支架、弹簧测力计、钩码、刻度尺、细线。

杠杆→作为研究对象。

杠杆上的刻度→可直接读出力臂的长度。

杠杆上的两个螺母→调节杠杆平衡。

钩码→用钩码的重力来充当动力和阻力。

进行实验：（实验步骤）：

①

调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时保持水平并静止，在水平位置平衡；（杠杆在水平位置平衡，才可从杠杆上的刻度值直接读出力臂。）

②

把钩码挂在支点两侧，调节位置和钩码的多少，使杠杆重新平衡；把支点一边的钩码重量当作动力F1,支点另一边的钩码重量当作阻力F2,读出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2,把F1、F2、L1、L2的数据填入表中；一个钩码的质量是50g，它受到的重力是0.49N，杠杆上每一小格的长为3 cm。

③改变力和力臂的数值，重做一次上步实验，把数值填入表中；

④改变力和力臂的数值，再做一次上步实验，把数值填入表中。

实验次数

1

2

3 动力F1(N)

动力臂L1(cm)

F1×L1

(N．cm)

阻力F2(N)

阻力臂L2(cm)

F2×L2

(N．cm)

分析论证：（得出结论）：分析、比较实验数据，从中总结出动力、阻力、动力臂、阻力臂满足什么关系时杠杆平衡？

动力×动力臂=阻力×阻力臂。

3、杠杆的平衡条件

杠杆的平衡条件：

动力×动力臂=阻力×阻力臂

即：

F1L1=F2L2──杠杆原理；也可以写做：

F1/ F2= L2/ L1；力跟力臂成反比。

上式的意义是：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。例如用抽水机抽水时，加在抽水机手柄上的力是150牛，如果动力臂是60厘米，阻力臂5厘米，即动力臂是阻力臂的4倍，动力就是阻力的四分之一。由此可知抽水机的柄受到的阻力是600牛。

注意：杠杆水平，便于测量力臂；

单位要统一，如个数、格数都可以。

杠杆平衡不是由力或力臂决定，而是由力和力臂的乘积决定，力和力臂的乘积大的那端向下倾斜。

4、例题：参见教材第78页。

略

………………………………………………………………………………第2课时

三、杠杆的应用

1、省力杠杆：当L1＞L2时，F1＜F2。省了力，但费了距离。

如：撬棒、扳手、钳子、抽水机的柄、撬石头的撬杠、羊角锤……

2、费力杠杆：当L1＜L2时，F1＞F2。费了力，但省了距离。

如：筷子、镊子、钓鱼竿、理发剪、扫把……

3、等臂杠杆：当L1＝L2时，F1＝F2。既不省力也不费力，既不省距离也不费距离。

如：天平、跷跷板……

4、天平和秤

天平是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知，动力等于阻力。动力和阻力就是砝码和被称物体对杠杆的压力，其压力的大小在杠杆水平平衡时等于它们各自的物重。根据物体受到的重力跟质量成正比的关系可知，砝码的质量等于被称物体的质量。

杆秤、案秤是称物体质量的工具，杠秤、案秤是根据杠杆原理制成的，注意它是不等臂杠杆。杆秤、案秤用几个不重的砝码就能平衡秤盘中重得多的货物的道理。讨论：为什么可以用质量较小的秤砣平衡质量较大的物体？称量不同物体质量时，改变什么物理量使秤重新平衡？

…………………………………………………………………………………第3课时

例题：1、不等臂天平。m=m1m2；

2、大树质量：m=m1+m2

3、极值法。

4、指甲刀上有三个杠杆。

课堂练习：

1、下列关于杠杆的说法中，正确的是（

）

A、从支点到力的作用点之间的距离叫力臂；

B、杠杆一定是直的；

C、动力与阻力的方向总是相反的；

D、支点可以在动力作用点与阻力作用点之间，也可以在在外侧。

2、如图所示,工人师傅用吊车搬运集装箱。集装箱重为G,支撑杆对吊车臂的支持力为F。在图中画出集装箱所受重力的图示和支持力F对转动点O的力臂。

3、如图所示，O为支点，请画出力F1和F2的力臂。

F1

A

B

O F2

4、画出图中各种杠杆的动力臂和阻力臂。

5、如图5所示，在调节平衡后的杠杆两侧，分别挂上相同规格的钩码，杠杆处于平衡状态。如果两侧各去掉一个钩码，则（

）A

A、左端下降

B、右端下降

C、仍然平衡

D、无法判断

6、如图所示的四种工具在使用过程中，属于费力杠杆的是（

）B

A、独轮车

B、镊子

C、钢丝钳子

D、扳子

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“动手动脑学物理”参考答案及提示

1、第一个和第三个是省力杠杆。铁片的硬度大，剪铁片应该选用第一个；纸张硬度小，为便于剪裁，剪纸可选第二个；剪树枝一是硬度较大，二是需要伸长臂来剪，所以应该选用第三个。

2、图略。

3、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。

①

、分析杠杆ABC的受力，并画出示意图，从图中可以看出：动力臂大于阻力臂，因此，杠杆ABC为省力杠杆；

②

、使用指甲刀剪指甲时，杠杆OBD在B点受到向下的压力F1，在D点受到阻力F2，其支点为O点。分析杠杆OBD的受力，并画出示意图，从图中可以看出：动力臂小于阻力臂，因此，杠杆OBD为费力杠杆。

③

、使用指甲刀剪指甲时，杠杆OED在E点受到活动柱对其向上的拉力F1，在D点受到阻力F2，其支点为O点。分析杠杆OED的受力，并画出示意图，从图中可以看出：动力臂小于阻力臂，因此，杠杆OED也为费力杠杆。

4、独轮车相当于杠杆，轮子的轴心是支点，手施加的向上的力F为动力，车箱和砖头的总重力G为阻力，因此，动力臂L1＝1m，阻力臂L2＝0.3m。

根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2，得F=GL2/L1=（1000N×0.3m）/1m=300N。

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作业评讲……………………………………………………………………1课时