9.1杠杆---9.3功 作业设计_2024-2025学年北师大版物理八年级下册

年级 八年级 册数 下册 作业类型（前置性、拓展性、巩固性） 巩固性 预计完成时间 30分钟/课时 课题 机械和功 第一节 杠杠 第二节 滑轮 第三节功 学情分析 初二学生生活常识： 1.多数学生生活中有使用杠杆的经验，对省力杠杆有初步认识； 2.多数学生知道“支点”等名词； 3.多数学生在生活中见过滑轮甚至滑轮组，但是对其特点不太了解； 4.学生有使用斜面的经验。 初二学生认知特点： 学生的逻辑思维虽已占优势，但很大程度上需要经验的支持。因此最好从学生身边的现象、生活体验引入。 初二学生知识储备： 在本节课以前，学生已经学习了力学中的一些基本概念和规律，以及这些力学知识在生产生活中的应用。这节课是在学生已有力学知识的基础上，进一步了解一些简单机械及应用。这既符合学生的认知规律，由易到难，由简到繁；同时又保持知识的结构性和系统性。把实验和结论紧密结合起来，加深了学生对知识的理解，为学生学习杠杆的应用及变形杠杆打下了基础。 单元教 学目标 本章是初中物理力学部分的最后一个单元，涉及前面所学的力和功的知识，具有一定的综合性，一方面，要从力的角度认识简单机械，另一方面，还要使学生从功的角度认识简单机械。本单元涉及的概念有简单机械中的杠杆、滑轮和机械效率，涉及的物理规律有杠杆的平衡条件，通过本单元的学习，学生应能正确、合理的使用杠杆、滑轮，以达到改变力的大小和方向的目的，能从生活和实际出发，选择不同类型的杠杆、滑轮，以达到省力或方便的目的。 单元核心素养 物理观念： 1.通过实例建立杠杆和滑轮的概念，并能识别杠杆和滑轮。 2.能应用杠杆平衡条件解决相关问题。 3.能利用滑轮的特点解决相关问题。 4.能够知道使用机械不能省功，进一步建立机械效率的概念。 5.通过实验与分析，知道提高机械效率的途径。 科学思维： 1.通过分析、归纳生活中的杠杆和滑轮，体会建构模型的研究方法。 2.通过探究实验，进一步学习运用科学归纳法得出结论。 3.通过经历机械效率概念的建立过程，体会比值定义法。 科学探究： 1.在探究实验中，会提出可探究科学问题，树立质疑意识。（问题） 2.通过设计和进行实验，学会科学获取证据，增强证据意识。（证据） 3.通过探究实验，经历科学归纳的过程。（解释） 4.能提出自己的见解，能表述实验过程和结果，完成简单的实验报告。（交流）科学态度与责任： 1.了解简单机械在生活、生产中的应用，具有利用简单机械改善工作条件的意识。2.了解使用机械过程，体会提高机械效率对节能减排的意义。 单元课时划分 课题1：杠杆 2课时 课题2 滑轮 2课时 课题3：机械效率 2课时 单元知识点思维导图 课时教 学内容 第一节 杠杆 课时教 学目标 物理观念： 1.能从具体工具中识别杠杆并区分杠杆五要素。 2.能够理解力臂的概念，会画杠杆力臂。 3.能对生活中杠杆进行分类，应用杠杆平衡条件解决相关问题。 科学思维： 1.通过从分析生活工具到建立杠杆概念的过程，体会模型建构的方法。 2.通过力臂概念得出的过程，体会分析与归纳的过程。 科学探究： 通过“探究杠杆的平衡条件”实验，学生学会提出问题、分析实验数据、归纳实验结论。 科学态度与责任： 1.了解杠杆在生活、生产中的应用情况，具有利用简单机械改善工作条件的意识。 2.了解传统文化中杠杆的应用，认识技术在历史发展中的作用。 作业目标 1.能对生活中常见的杠杆分类。 2.通过实验，探究并理解杠杆的平衡条件。 3.会画杠杆的力臂。 4.杠杆的动态平衡分析。 5.能够应用杠杆平衡条件解释生产和生活现象。 作业内容 一、思维深化题 1.体验下列工具的使用特点，将分类与甲乙丙三图相同的填入对应的括号中。 甲（ ） 乙（ ） 丙（ ） A．瓶盖起子 B．镊子 C．钢丝钳 D．扳手 E．钓鱼竿 F．托盘天平 G．筷子 H．自行车手闸 2.请同学们和家长一起种树，体验手在不同位置使用铁锨挖树坑时的情况，作图分析并填写铁锨在使用时的杠杆类型。 （ ） （ ） 3.“饸饹”是甘肃庆阳的一种特色面食，如图所示为“饸饹”压制工具的简化图。按压手柄，活塞挤压面团形成一根根面条。选择按压手柄 （选填“A”或“B”）处更轻松。为防止按压手柄时打滑，可采取的有效措施是 。 4.如图1所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，可简化为图2，当脚竖直向下用力F踩下A点位置时，杆AO1B绕支点O1转动，BC杆被带动，C点受力，使看作杆O2CD的盖子绕O2转动，盖子被翻开。此时杆AO1B与地面平行并静止，杆AO1B和O2CD均看作质量均匀分布的杠杆。 （1）画出图2中F的力臂l； （2）脚踩踏板，盖子翻开的过程，杆AO1B是 杠杆，杆O2CD是 杠杆（以上两空均选填“省力”“费力”或“等臂”）； （3）AO1=0.2m，O1B=0.1m，如图2位置所示，若F大小为5N，则此时B点所受向下的力为 N。 5.地震后，许多救灾人员用如图所示的“大力钳”剪断废墟中的钢筋，救出被困群众，大力钳上的主要数据如图所示。若某救灾人员在“握力作用处”向下施加压力F，则“被钳钢筋”承受的压力为（ ） A．6F B．36F C．18F D．12F 设计意图：认识生活中一些杠杆的类别，能根据实际情况分析出生活中杠杆的类别并用于解决实际问题，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。 二、动手实践题（请同学们挑选其中一项内容完成并在课堂上交流分享成果） 1.动手操作：做一做，在刻度尺两侧放置不同数量的石子，使刻度尺在橡皮上保持平衡。观察刻度尺是否能够平衡？与什么因素有关？ 2.调查报告（两人一组就下面的某一专题进行调查研究，并在班上进行交流）。 ( 人体中的杠杆 自行车中的杠杆 厨房中的杠杆 工业生产中的杠杆 中国古代的杠杆 各种不同用途的剪刀 ) 要求：报告中用文字说明杠杆的作用，找出支点、动力、动力臂、阻力臂，配上示意图，有摄影兴趣的同学，若能拍出照片再配上示意图则更好。 设计意图：跨学科实践，了解生活和生产中各种各样的杠杆及用途。 3.实践调查： 吊车是一种广泛用于港口、车间、电力、工地等地方的起吊搬运机械。吊车的用处在于吊装设备、抢险、起重、机械、救援。我国的吊车拥有的超级力量和精准的吊装技术，请同学们通过事件调查了解吊车的使用情况，结合吊车结构和使用性能表，利用杠杆的平衡条件分析吊车不翻车的方法。 设计意图：题目的背景是挖掘物理学科知识的利用价值，挖掘中考试题立意，通过对中考题目的再挖掘和再思考，利用吊车翻车的真实问题情境，引导学生抽象成杠杆模型，从而让学生体会模型的理解和应用过程。希望通过利用杠杠平衡条件分析吊车不翻车的方法，能够使学生在思维层面上对模型的建立有一定的认识和理解，并会用所学模型分析常见物理问题。 4.制作杆秤： 准备器材：50cmPVC塑料管、200g钩码、50g钩码、刻度尺、记号笔、细线等。 步骤1：观看视频，了解杆秤的历史及结构； 设计意图：引导学生了解中国杆秤等中国传统文化，并树立民族自豪感。 步骤2：初步观察杆秤的结构，并分析“杆秤水平平衡时哪些地方对应的是杠杆的五要素？” 设计意图：引导学生将实际的杆秤进行模型化处理，使之与所学的杠杆之间建立联系，并应用所学知识进行模型分析。 问题引导： （1）未挂秤钩和秤砣时，杠杆向哪端倾斜？理由是？ （2）只挂秤钩时，杠杆应向哪端倾斜？理由是？ 设计意图：引导学生应用杠杆平衡条件进行实际问题分析，实际现象解释。 步骤3：确定零刻线（零刻线，即未称量物品，秤杆水平平衡时，秤砣的位置） 操作并思考1：请你同学们在杆的上侧标出零刻线，尝试绘制此时杠杆的受力情况，并分析哪些因素会影响“零刻线”的位置？ 操作并思考2：结合你所测量数据，能否粗略计算50cm长的秤杆的质量？ 步骤4：确定刻度线：在杆上标出50g、100g和150g物品对应的位置； 操作并思考1：测量刻度线间距离，你发现了什么？ 操作并思考2：请尝试分析，其背后的理由可能是什么？ 设计意图：引导学生通过实际操作，感受并分析杆秤秤花的标注方法，体会中华传统文化的博大精深。 猜想与分析： 思考：在实际制作杆秤时，并非将秤杆做的均匀，而是头粗尾细。你认为这样做的好处是什么？对秤杆上的刻度标记有影响吗？你的理由是？ 三、拓展延伸题 杆秤作为华夏国粹，它制作轻巧、使用便利，曾是商品流通中的主要度量工具，同时它还承载着公平公正的象征意义。如图所示，是小阳同学制作的杆秤的示意图，使用时将货物挂在秤钩上，用手提起B或C（相当于支点）处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至D点，此秤最大称量是10kg。秤杆、秤钩和秤纽的质量忽略不计，AB、BC、BD的长度如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．秤砣的质量是0.4kg B．提起B秤纽，可以达到最大称量 C．距离C点12.5cm，有两个刻度，分别为1kg和3.1kg D．如果秤砣磨损，用该秤称量货物质量偏小 设计意图：培养学生整体法和隔离法分析复杂物理问题和解决问题的能力。 参考答案（评价标准） 1.甲（ACDH）、乙（BEG）、丙（F） 2. （省力杠杆） （费力杠杆） 3.“饸饹”的压制工具在使用过程中，手柄相当于一个杠杆，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的条件下，若想更轻松即更省力，选择按压手柄A处，这样可以增大动力臂，从而减小动力。增大摩擦力的方法有：增大压力、增大接触面粗糙程度、变滚动为滑动，由此可知为防止按压手柄时打滑，可采取的有效措施是增大接触面的粗糙程度即在手柄上刻花纹。故答案为：A；在手柄上刻花纹。 4.（1）F的力臂l为支点O1到F的作用线的垂直距离，如图所示： （2）对于杠杆AO1B，支点是O1，动力作用在A点，阻力作用在B点，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。对于杠杆O2CD，O2点是支点，动力作用在C点，阻力作用在盖子的重心处，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 （3）设B点所受向下的力为F,由杠杆条件F1L1＝F2L2知：F=10N。 5.根据图示可知，支点分别为D点和B点，当以D点为支点时，杠杆CDE，L1＝6a，L2＝a，由F1L1＝F2L2知，阻力F2＝6F；当以B点为支点时，杠杆ABC，动力为6F，动力臂为3a，阻力臂为a，故“被钳钢筋”承受的压力F′＝18F。故选：C。 拓展延伸题：如果秤砣磨损，根据杠杆平衡条件可知动力臂变大，所以用该秤称量货物质量偏大，故D错误。 课时教 学内容 第二节 滑轮 课时教 学目标 物理观念： 1.能识别定滑轮和动滑轮。 2.能说出定滑轮和动滑轮的使用特点。 3.能利用滑轮、滑轮组的特点解决相关问题 科学思维： 通过分析、归纳生活中的滑轮，体会模型建构的研究方法。 科学探究： 通过实验，学生探究定滑轮、动滑轮和滑轮组工作的特点。学生会组装简单的滑轮组。 科学态度与责任： 了解滑轮在生活、生产中的应用情况，具有利用简单机械改善工作条件的意识。 作业目标 1.能运用受力分析法判断滑轮组受力情况。 2.能通过实验探究理解滑轮中力与距离特点。 3.掌握滑轮组的设计与组装。 4.理解滑轮组中的相关计算。 5.认识轮轴及其他常见简单机械。 作业内容 一、思维深化题 1.请将下列图片中的工具在使用时与甲乙两图分类相同的填入对应的括号中。 甲（ ） 乙（ ） A． B． C． D． 2.解释图中的科学漫画。问题：胖子与瘦子在提米的过程中，使用了什么工具，为什么会出现这种情况？一个人要拉起比他体重大的重物，用定滑轮行吗?该如何安装? 3.甲、乙两图中物重G=100N，若不计动滑轮重，F1与F2分别为多大？物体升高1m，绳端移动的距离s1、s2为多少？若每个滑轮重20N呢？ 4.如图所示，质量为50kg的人，站在质量为30kg的吊篮内，他至少用______的拉力拉住绳子，才能使自己和吊篮在空中保持静止。（g取10N/kg，不计滑轮重和轴摩擦） 第4题图 第5题图 5.观察学校教学使用的圆规的结构并结合它的使用，有关圆规的说法正确的是（ ） A．固定油性笔的小螺丝上的螺纹相当于斜面 B．小吸盘吸在黑板上是利用分子引力的作用 C．画圆时，圆规相当于省力轮轴 D．画圆时，笔与黑板之间的摩擦是滚动摩擦 设计意图：认识生活中的滑轮，能根据实际情况分析出生活中滑轮的类别并用于解决实际问题。 二、拓展延伸题 6.某装置如图所示，水平向右匀速拉滑轮，木板A在时间t内移动距离为s，物块B始终相对地面静止，弹簧测力计的示数为F，此过程中地面受到的摩擦力为f。不计绳重、滑轮重、弹簧测力计重和滑轮与轴之间的摩擦，则在此过程中（ ） A．滑轮移动的速度为 B．手对滑轮的拉力为2f +F C．木板A所受拉力做功的功率为 D．手对滑轮拉力做的功为2Fs 设计意图：培养学生系统分析复杂物理问题的能力和解决问题的能力。 参考答案（评价标准） 1.甲（AC）、乙（BD） 2.使用定滑轮不省力，可以借助动滑轮或滑轮组。 3.33.3N、25N；3m、4m；40N、30N。 4.200N 5.A.小螺丝上的螺纹相当于斜面，故A正确；B.小吸盘吸在黑板上是由于大气压的作用，故B错误；C.画圆时，相当于动力作用在轴上，费力但是省距离，圆规相当于费力轮轴，故C错误；D.笔与黑板之间是滑动而不是滚动的，它们之间的摩擦是滑动摩擦，不是滚动摩擦，故D错误。 6.A.动滑轮的移动速度等于拉力F的移动速度等于木板移动速度的二分之一，大小为 ，故A错误；B.因为弹簧测力计的示数为F，物体B相对于地面静止，所以物体B在水平方向上受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，由二力平衡可知，B受到的摩擦力也是F，方向水平向右，A受到B的摩擦力和B受到A的摩擦力是相互作用力，A受到B的摩擦力fA=F，方向水平向左，此时地面给A的摩擦力水平向左，绳子的拉力F绳=F+f，因为不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦，根据动滑轮的特点可知，手对滑轮的拉力F拉=2F绳=2(F+f)，故B错误；C.A受到的拉力等于绳子的拉力，即F′=F+f，木板A所受拉力做功的功率 ，故C正确；D.手对滑轮拉力做的功 ，故D错误。 课时教 学内容 第三节 功 课时教 学目标 物理观念： 1.能解释使用机械不省功的原因。 2.能辨别有用功、额外功和总功。 3.能说出机械效率的定义，并能说出机械效率概念的引入意义。 4.能说出提高机械效率的途径和意义。 5.能运用机械效率公式解决有关问题。 科学思维： 通过“功的原理”得出过程，体会分析实验数据的过程和推理论证的过程。通过“机械效率”概念的建立，体会“比值定义法”的作用。 科学探究： 通过实验，测量滑轮组的机械效率。 科学态度与责任： 通过分析提高机械效率的途径，体会能量利用的社会价值。 作业目标 1.能够判断滑轮组做功情况，辨析滑轮组所做有用功、额外功和总功。 2.通过实验，探究影响机械效率的因素。 3.能够应用机械效率公式解决有关问题。 作业内容 一、思维深化题 1.请将下面的内容补充完整。 设计意图：通过补充表中信息，理解机械效率的概念和相关计算。 2.计算用四种方法把重100N的沙子提升到三楼过程中所做的有用功、额外功和总功（不计轴摩擦）。分析图中的四种提升沙子的方法，哪一种方法更好？为什么？ 设计意图：理解有用功、额外功及总功，培养物理观念和应用分析能力。 3.如图1所示，用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，拉力分别为F甲、F乙，此过程相关数据如图2所示，下列有关此过程的说法中正确的是（ ） A．提升物体时的拉力大小关系为F甲<F乙 B．甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比为2︰3 C．物体M、N的重力大小关系为GM=GN D．乙滑轮组机械效率比甲低 设计意图：培养学生通过柱状图获取信息的能力，并能通过数据计算正确结果。 4.《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械，其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于机内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，把低处的水提升到高处的机械如图甲所示，图乙为筒车的简化图。 （1）水流因为有定的质量和速度而具有______，水流冲击水轮转动，再利用取水筒把低处的水提升到高处，增大水的______。 （2）若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水4kg，该筒车旋转周提升的水的质量为______kg；对水所做的功为______J（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg）。 （3）若筒车旋转一周所用时间为120s，水流冲击筒车的功率为40W，水流所做的总功为______J；筒车旋转周取水的机械效率为______。 设计意图：通过跨学科实践，让学生能够将物理知识应用于生产生活中的机械。 5.中华文明源远流长，古人的智慧除四大发明以外，还有许多值得我们学习的机械。绞车是与辘轳相似的另一种机械，它从唐代起便被普遍应用，成为建筑、军事必备器械之一。如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景，下列说法正确的是（ ） A．使用此装置可以省功 B．上方的滑轮可以改变力的方向 C．使用此装置可以省距离 D．绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成 设计意图：通过轮轴、斜面知识的学习，体会中华文化的博大精深，源远流长。 参考答案（评价标准） 1. 2.第一种：有用功900J；第二种：有用功900J，额外功180J，总功1080J；第三种：有用功900J，额外功270J，总功1150J；第四种：有用功900J，额外功135J，总功1035J。第四种方法更好，省力且机械效率高。 3.AB．由图1可知，甲滑轮组中绳子承重段数n甲=3；乙滑轮组中绳子承重段数n乙=2；由图2可知，甲、乙滑轮组的总功分别为W甲总=1200J，W乙总=800J，用甲、乙两个滑轮组分别将物体M，根据s=nh可知s甲=n甲h=3×1m=3m,s乙=n乙h=2×1m=2m,绳子自由端移动的距离之比为s甲︰s乙=3m︰2m=3︰2，两滑轮组中，绳端拉力分别为 因此F甲=F乙，甲滑轮与乙滑轮组所用的拉力相同，故AB错误；C．由图丙可知W甲有用=1200J-800J=400J,乙滑轮组做的有用功为W乙有用=800J-400J=400J，由W有用=Gh可知 因此GM=GN，故C正确；D．由图丙可知，甲滑轮组做总功为1200J，做额外功为800J，机械效率 乙滑轮组做总功为800J，做额外功为400J，机械效率 因此乙滑轮组机械效率比甲高，故D错误。 4.（1）水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流通过做功使水的高度增大，重力势能增大，是动能转化为重力势能；（2）该筒车旋转一周提升的水的质量为：m＝12×4kg＝48kg；对水所做的功为：W＝Gh＝mgh＝48kg×10N/kg×4m＝1920J；（3）水流冲击筒车的功率为40W，水流所做的功为：W'＝Pt＝40W×120s＝4800J； 筒车旋转一周取水的机械效率为： 。 5.A．由功的原理可知，使用任何机械都不省功，所以此装置不能省功，故A错误； B．由图可知，上方的滑轮属于定滑轮，可以改变力的方向，故B正确；C.轮轴的轮半径大于轴半径，使用时动力作用在轮上，省力但费距离，故C错误；D.由图可知，绞车由上方的定滑轮及下面的轮轴组成，没有用到动滑轮，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$