第九章第一节 杠杆教案 ----2024-2025学年北师大版物理八年级下学期

第一节 杠杆 第1课时 杠杆的初步认识及平衡条件 【教学目标】 1.认识杠杆，了解关于杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）. 2.理解杠杆的平衡条件，并会进行相关计算. 3.通过观察和实验，了解杠杆的结构，具有一定的观察能力、分析和概括能力. 4.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. 5.关心生活、生产中杠杆的应用. 【教学重点】杠杆的平衡条件，杠杆的作图与计算. 【教学难点】力臂的概念及画法，变形杠杆的分析. 【教具准备】多媒体课件. 【教学过程】 一、巩固复习教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的[课后作业]，加强学生对知识的巩固. 二、新课引入 教师播放视频：关于撬棒、开瓶器、跷跷板、镊子、剪刀等物品在生产、生活中工作的情景.然后引导学生观察，并提出问题：在生产、生活中，这些工具起到了什么作用？它们有什么共同特点？ 学生观看，思考、讨论，回答：它们都是硬棒，这些硬棒在受力的时候，都能绕着一个固定的点转动. 教师鼓励学生的回答，并引出杠杆的概念. 板书：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆. 师：下面我们就一起来认识并探究杠杆. 三、进行新课 杠杆的特点 师：在我们生活中用到杠杆的地方很多，请同学们思考：（1）为什么杠杆必须是根“硬棒”？（2）杠杆必须是“直棒”吗？ 生1：如果杠杆不“硬”，在力的作用下它将很容易发生形变，不能工作，因此杠杆必须是硬棒. 生2：杠杆定义中的硬棒指的是“不易变形”的物体，所以杠杆不一定是直棒，其形状可异. [教师总结]一根硬棒能成为杠杆必须满足两个条件：一是要有力的作用，二是能绕固定点转动，缺少任何一个条件都不能成为杠杆，杠杆可以是直的也可以是弯曲的，还可以是某个机械组合的一部分. 板书：人们把利用直杆或曲杆，在力的作用下绕杆上一固定点转动的简单机械叫作杠杆 师：为了进一步了解杠杆，我们先来熟悉几个与杠杆有关的名词（教师用多媒体展示课件“杠杆的五要素、杠杆力臂的作法”，并进行讲解） 杠杆的五要素、杠杆力臂的作法（多媒体课件） 1.杠杆的五要素：（如下图） 杠杆的五要素 支点：杠杆绕着转动的固定点，常用O表示 动力：使杠杆绕支点转动的力，常用F1表示. 阻力：阻碍杠杆转动的力，常用F2表示. 动力臂：从支点到动力作用线的距离，常用L1表示. 阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，常用L2表示. 对杠杆五要素的理解 2.力臂的作法： 力臂是支点到力的作用线的距离，即支点到力的作用线的垂线段的长.作力臂的一般方法为： （1）找出支点并用O标出来； （2）通过力的作用点画出力的作用线（一般用虚线）； （3）过支点O向力的作用线作垂线，用符号标出垂足； （4）用花括号或两端带箭头的线段标出支点到垂足的距离，写上相应的符号（L1或L2），即为该力的力臂. 例题 1 (用多媒体展示) ２０２４年６月２日至３日,嫦娥六号完成了人类首次月球背面采样.如图甲,嫦娥六号的机械臂正绕Ｏ点转动,将采集的月球样品送往贮存装置.请在图乙简图中画出 样品对机械臂上Ａ点的作用力Ｆ的力臂Ｌ. 答案：如图所示. 杠杆的平衡条件 教师播放课件：使用杠杆搬动巨大石块的情景.请大家观看，同时提出问题：为什么借助杠杆可以完成呢？ 学生思考、讨论，回答：杠杆可以省力. 师 同学们回答正确，很棒！但到底满足什么规律呢？好，下面我们来探究杠杆的平衡满足什么条件.教师引入杠杆平衡的概念： 板书：杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动，称为杠杆平衡. 教师请一位同学演示用不同的方式推门的效果：①在门把手附近用力推门；②在门轴附近用力推门；③在同一位置沿不同的方向推门.并要求这位同学说出感受. 教师引导学生提出猜想：推门时需要的动力可能与动力臂的长短有关，动力臂越长，需要的动力可能越小. 探究杠杆的平衡条件 教师引导学生进行实验“探究杠杆的平衡条件”： （1）小组讨论提出问题，作出猜想； （2）讨论并设计合理的实验方案； （3）进行实验，收集数据； （4）对数据进行分析，得出结论； （5）讨论实验中出现的问题. 设计表格（供参考） 师：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了.在我们这个实验中第一步应该把杠杆在水平位置上调平，为什么这样做，请同学们思考一下（解释原因）.请同学们观察一下，如何才能达到这一目的呢？ 生：调平原因：为了保持杠杆初始处于平衡状态，测量力臂方便.我们可以通过调节平衡螺母使杠杆平衡. 师 那么在做实验的过程中能否再去调节杠杆的平衡呢？ 生：不能. 师：为了统一标准，我们把支点右边的钩码当动力，支点左边的钩码当阻力.在这三次实验中同学们可任意的取三次值，让杠杆达到平衡.每四人一组，每组出一名同学负责随时记录数据.好，现在请同学们参照教材P104的实验步骤开始做实验. 师：同学们能否找出一个规律来？ 生：动力×动力臂=阻力×阻力臂 师 对，这就是我们这一节课要研究的杠杆平衡条件. 板书：杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂. 用字母表示，这个公式可以写成：F1 L1=F2 L2 [教师总结]这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理，这个关系式也可以写成下面的形式：F1/F2=L2/L1.也就是说，当阻力和阻力臂一定时，所用的动力与动力臂成反比.即动力臂越大，所用的力就越小，这也就可以解释为什么我们可以用较小的力产生较大的力了. 例题2 在探究杠杆平衡条件的实验中: (1)将装置放在水平桌面上,静止时如图甲.为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”)调节. (2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,第1、2次杠杆平衡时的数据已填入下表,图乙是第3次杠杆平衡时的情景,此次杠杆右侧的阻力和阻力臂的数据①为 ，②为 . (３)分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件: .实验中多次改变钩码的个数和位置的目的是 . 答案：(１)右 (２)１ ０.１５ (３) F1 L1=F2 L2 使实验结论更具有普遍性 [教师结束语] 通过这节课的学习，我们共同学习了杠杆的相关知识.我们也了解了杠杆的特点、好处，最重要的是我们探究了杠杆的平衡条件，还能够根据杠杆的平衡条件进行分析、判断和简单计算，解决实际生产、生活中的一些问题.好，谢谢大家！ [课后作业] 完成本课时对应练习. 第2课时 杠杆的分类和综合运用 【教学目标】 1.能根据一定的标准对杠杆的使用、特点以及作用效果等进行分类. 2.知道生活中杠杆的一些应用，进一步巩固学习杠杆的相关知识. 3.能从常见的工具和机器中识别杠杆的种类，了解杠杆的应用. 4.关心生活生产及自然现象中杠杆的使用，乐于在周围生活中发现和分析各种杠杆，培养利用杠杆方便自己工作的意识. 【教学重点】杠杆的分类与识别. 【教学难点】能正确地在周围生活中发现和分析各种杠杆. 【教具准备】多媒体课件. 【教学过程】 一、巩固复习 教师引导学生复习上一课时内容，并讲解学生所做的[课后作业]（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固. 二、新课引入 教师播放古代中国人修建万里长城（如图甲）、古埃及人修建金字塔（如图乙）的画面，播放现代机械表、点焊机器人的画面. 教师引导学生思考：中国人修建万里长城、古埃及人建金字塔时都利用了杠杆，这些杠杆有什么特点，又有什么作用呢？ 学生积极讨论并发言：我猜它们可以省力. 师:大家先不要着急，等我们学完这节课后，你就知道了. 三、进行新课 杠杆的分类 1.杠杆的分类 教师实物演示：①用开瓶器开瓶盖；②用指甲钳剪指甲；③用羊角锤拔钉子；④用镊子夹砝码；⑤用筷子夹东西. 教师用多媒体展示其各自对应杠杆的示意图，引导学生对它们进行分类，并分析它们的动力臂与阻力臂的大小关系、动力和阻力的大小关系. 学生思考、讨论、交流，得出结论. 教师出示天平，引导学生分析得出天平的横梁属于杠杆，并画出天平杠杆的示意图. 教师提出问题：为什么当天平横梁平衡时m物=m码？ 学生讨论、交流得出结论：是因为天平杠杆的特点是l左 =l右（等臂）.由杠杆平衡条件F左×l左=F右×l右知：G物=G码.（让学生进一步理解天平的工作原理） [教师总结]天平是生活中常见的第三类杠杆——等臂杠杆，它的特点是：不省力也不省距离，l1=l2. 注意：生活中的其他质量工具虽然有的利用了杠杆原理，但却不是等臂杠杆，如杆秤和台秤，若把秤砣的重力作为动力，则它的横梁是一个省力杠杆.秤砣本身的质量一定小于砣面上标出的质量. 2.杠杆类型的判断方法 (1)根据力臂的大小关系判断:对于较复杂的杠杆,找出其五要素,然后比较力臂的大小关系.若动力臂大于阻力臂,则为省力杠杆,反之为费力杠杆. (2)从使用目的和效果进行判断:一般阻力很大时,使用省力杠杆,如撬石块、剪铁皮等;为了使用方便要求省距离的,用的则是费力杠杆,如钓鱼竿、筷子等. 例题1 某学校劳动教育课堂上，四位同学利用杠杆原理使用劳动工具的场景如图所示.其中属于使用费力杠杆的是 ( ) 3.杠杆的综合运用 (１)进行简单的计算①已知 Ｆ１ 、Ｌ１ 、Ｆ２ 、Ｌ２ 这４个量中的３个，便可求出第４个量.②若已知两个力的比值和一个力臂，则可计算出另一个力臂；若已知两个力臂的比值和一个力，则可计算出另一个力.(２)杠杆平衡及转动的判断①当 Ｆ１ Ｌ１ ＝Ｆ２ Ｌ２ 时，杠杆平衡，静止或匀速转动.②当 Ｆ１ Ｌ１>Ｆ２ Ｌ２ 时，杠杆沿Ｆ１的方向加速转动.③当 Ｆ１ Ｌ１<Ｆ２ Ｌ２ 时，杠杆沿Ｆ２的方向加速转动. 教师引导学生回忆杠杆平衡条件的计算公式，并可通过适当的例题让学生理解杠杆的综合运用，并做一些巩固提升的练习题. 例题2 (用多媒体展示)人体内也存在杠杆.当人踮脚时是靠腓肠肌收缩，骨骼和腓肠肌状况如图所示，若某人重为500N且AO=2BO，则双脚同时踮起时，两只脚的腓肠肌的作用力是 N. 解析：本题考查人体结构中的杠杆，人踮脚时，重力位于力与支点O之间，小腿的腓肠肌是提起人体重的力，足的大部分形成杠杆，跖趾关节起支点的作用.本题的杠杆可简化为下图所示. 由于人是双脚同时踮起，则每只脚需要承担250N的重力，由于AO=2BO，由杠杆平衡条件可得 ， . 答案：125 例题3 (用多媒体展示)（易错题）如图所示，人的体重为600N，人用扁担所挑物重100N.不计杠杆重.CO=BO，则人肩头所受压力为 N，人对地面的压力为 N. 解析：要求人肩头所受的压力，即求人的肩头对扁担的支持力N，将扁担看作一根杠杆，以C点作为支点（注意：要分析人的肩头对扁担的支持力时，必须以C点作为支点，而不能以O点作为支点，若要求人对C点的作用力时，则应以O点为支点，分析不同的力时，选择的支点是不同的），以人的肩头对扁担的支持力N作为动力F1，重100N的物体的重力作为阻力F2，由CO=BO可得CO∶CB=1∶2，由杠杆平衡条件知F1/F2=N/G=l2 / l1=CB/CO=2/1，则N=2G=200N，值得注意的是，要求人对地面的压力时，不能误以为此时的压力为200+600=800N，而应将人和物作为一个整体，地面受到人和物对它的压力，即N′=G人+G物=600N+100N=700N.（本题是一个难度稍大的综合题，它考查了力的平衡、杠杆平衡等相关知识，教师讲解时速度要放慢，帮助学生理解） 答案：200 700 轮轴 师 现实生活中我们除了应用定滑轮和动滑轮，还使用了其他简单机械，请同学们说说生活中你还见过哪些简单机械. 生：扳手、水龙头等. 教师提示：汽车使用方向盘改变方向、开门时使用门把手将门打开便是利用了轮轴这种简单机械.下面我们就一起来探究轮轴这种简单机械吧. 师 同学们通过阅读教材P106《科学窗》及图9.1-8、9.1-9中实例，归纳它们的共同特征，总结出轮轴的概念. 生1：由一个轴和一个大轮组成，并能绕共同的轴线转动的简单机械叫轮轴. 生2：轮轴上中间靠近转动轴线半径较小的是轴，离轴线较远半径较大的是轮. 生3：动力一般是作用在轮上，阻力作用在轴上，因此，轮轴是省力机械. 教师引导学生分析：轮轴也相当于一个杠杆.（如图）轮和轴的中心O点是支点，作用在轮上的力F1是动力，作用在轴上的力F2为阻力，轮半径为R，轴半径为r，由杠杆平衡条件可知F1R=F2r，R＞r，F1＜F2，所以轮轴省力. 板书： 轮轴：由具有共同转动轴的大轮和小轮组成.大轮叫轮，小轮叫轴. 实质是一个可以连续转动的杠杆，使用轮轴可以省力. 注意：轮轴使用时，当轮半径是轴半径的n倍时，在不计摩擦情况下，作用在轮上的力的大小为作用在轴上的力的大小的n分之一. 师 轮轴在生活中的应用也有很多，你发现周围还有哪些物体是轮轴？ 生1：用螺丝刀拧螺丝时，手抓的木柄较粗的部分是轮，金属杆部分较细的是轴，因此螺丝刀拧螺丝是轮轴. 生2：拖拉机或汽车用人工发动时使用的摇把也是一个轮轴. 生3：电视中见过以前农村常用的辘轳也是轮轴. 生4：卷扬机的摇杆也是轮轴. 例题4 如图所示，自行车的脚踏和牙盘构成一个轮轴，而轮轴实质上是利用杠杆原理工作的.经测量，脚踏到轴心的距离Ｒ＝２５ｃｍ， 带动链条的牙盘半径ｒ ＝１５ｃｍ.若脚踩脚踏所用的力Ｆ＝１５Ｎ，则链条所产生的拉力为 Ｎ. [解析]由ＦＲ＝Ｆ′ｒ 得１５Ｎ×２５ｃｍ ＝Ｆ′×１５ｃｍ，解得链条所产生的拉力Ｆ′＝２５Ｎ. 答案：25 [教师结束语] 通过本节的学习，我们了解了杠杆可以分成三种：①省力杠杆（L1>L2，F1<F2，可以省力，但费距离）、②费力杠杆（L1<L2，F1>F2,不能省力，但省距离）、③等臂杠杆（L1=L2，F1=F2，既不省力，也不省距离），我们也熟悉了生活中一些常见的杠杆，并对它进行了分析，了解了它们的广泛应用，最后我们还学习了杠杆的综合运用，并做了相关练习，解决了实际生产、生活中的一些问题.好，谢谢大家！ [课后作业] 完成本课时对应练习. 0 1 学科网（北京）股份有限公司 $$