四、杠杆教案板书设计

第十二章

简单机械

第1节

杠

杆

第一课时

杠杆的平衡条件

教学目标

【知识与技能】

1．知道什么是杠杆，能从常见工具中辨认出杠杆．

2．能够辨认出支点、动力、阻力，会确定动力臂和阻力臂．

3．通过观察与实验，探究并理解杠杆的平衡条件，并能进行简单计算．

【过程与方法】

1．通过认识生活中的杠杆及杠杆五要素的过程，体会科学抽象的方法．

2．经历探究杠杆平衡条件的过程，学会分析实验现象、寻找数据间规律，从而归纳出实验结论的一般方法．

【情感、态度与价值观】

激发物理兴趣，形成探究思维，有小组合作意识．

重点难点

【重点】

杠杆平衡条件．

【难点】

力臂的概念和画法．

教学过程

知识点一

杠杆

【自主学习】

阅读课本P76－77，完成以下问题：

一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆. 【合作探究】

探究一

杠杆

1．如图所示，羊角锤的工作特点是什么？

答：(1)材质偏硬．(2)在力的作用下绕某一点转动．

2．用长木板绕固定点转动，能撬动重物吗？说明了什么？

答：能撬动；说明物体只要是硬的就行，跟形状无关．

3．什么是杠杆，其定义内容是？

答：一根硬棒在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆．

4．生活中常见的杠杆有哪些？

答：常见的杠杆有钢丝钳、杆秤、瓶盖、起子、道钉撬、火钳、独轮车等．

探究二

杠杆的五要素

1．杠杆的五要素包含哪些？

答：如图所示．

支点：杠杆绕着转动的点叫支点，用字母O表示．

动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示．

阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示．

动力臂：支点到动力作用线的距离，用字母l1表示．

阻力臂：支点到阻力作用线的距离，用字母l2表示．

2．画力臂的步骤是？

答：(1)确定支点．(2)确定力的作用线．(3)过支点到力的作用线作垂线．(4)标垂足，定力臂．

例题

画出图甲中F的力臂并说出支点的位置．

解答

点拨：拔钉子时，绕O点转动，O为支点；先反向延长F画出力的作用线，由支点O向F的作用线作垂线，垂线段的长度为F的力臂l. 【教师点拨】

对杠杆五要素的理解：

(1)三点的统一性：支点、动力的作用点、阻力作用点一定在同一杠杆上，且可以在杠杆的任意位置．

(2)两力的相对性：动力和阻力是相对而言的，不论是动力还是阻力，杠杆都是受力物体，动力和阻力的作用效果正好相反．

(3)力臂的可变性：力臂可以在杠杆上，也可以不在杠杆上，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零．

(4)力的作用线：过力的作用点，沿力的方向所画的一条直线(用虚线表示)．

【跟进训练】

关于杠杆，下列说法中正确的是(

C

) A．杠杆一定是一根直的硬棒

B．杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置

C．力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上

D．作用在杠杆上的动力一定与杠杆的阻力相反

知识点二

杠杆的平衡条件

【自主学习】

阅读课本P77－79，完成以下问题：

杠杆在动力和阻力作用下静止或匀速转动时，称为杠杆的平衡状态．

【合作探究】

探究三

杠杆的平衡条件

杠杆的平衡跟哪些因素有关呢？

答：猜想假设：类似于二力平衡条件，杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂可能存在某些数学运算相等的关系．

实验设计：利用图甲所示装置，多次调节钩码个数及位置，使杠杆平衡，记录并分析数据，得出结论．

实验过程：①调节平衡螺母，使杠杆水平平衡．②杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡．将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录在表格中．③

改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验．④在杠杆的一侧挂上钩码作为阻力，通过在其他位置上用弹簧测力计拉住杠杆的办法使杠杆平衡(如图乙所示)．将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中．

实验数据：

次数

1

2

3

动力F1/N

0.5

1.5

2.0

阻力F2/N

1.0

1.0

4.0

动力臂l1/m

0.2

0.2

0.2

阻力臂l2/m 0.1 0.3 0.1 数据分析：由表格中的数据可知，动力与动力臂的乘积恰好等于阻力与阻力臂的乘积．

实验结论：杠杆平衡时，动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l2. 探究四

杠杆平衡条件的应用

例题

杠杆平衡时，动力F1的大小为10牛，动力臂l1为0.2米，阻力臂l2为0.5米．求阻力F2的大小．

解答

由题意可知，F1＝10 N，l1＝0.2 m，l2＝0.5 m，由杠杆的平衡条件可得：F1l1＝F2l2，

l1则F2＝F1，

l20.2 mF2＝×10 N＝4 N. 0.5 m【教师点拨】

杠杆平衡时，如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一. 【跟进训练】

如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石块．若撬棒C点受到石块的压力是1 500 N，且AB＝1.5 m，BC＝0.3 m，CD＝0.2 m，则要撬动该石块所用的力最小应为(

D

)

A．500 N C．200 N B．300 N D．150 N 课堂小结

1．杠杆

定义：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒叫作杠杆．

2．杠杆的五要素

(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．杠杆的平衡条件

动力×动力臂＝阻力×阻力臂

写作：F1l1＝F2l2 练习设计

完成本课对应训练．