9.1　杠杆(教学设计）-2024-2025学年北师大版八年级物理下册

世界 物理 八年级下册 北师版 章首语 教材分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 生活中使用的筷子,实验室的天平,建筑工程中用的起重机的吊臂,航天飞机捕捉太空飞行器用的机械吊臂等机械,都让我们感叹人类的智慧和机械的力量,本章教材学习的一些基本概念,在后续章节中则需要运用这部分知识理解更多的能量形式以及能量的转化和转移,这部分知识为学习各种能量间的转化等知识起到铺垫作用。 本章教材安排了六节内容,可分为三部分:第一部分简单机械,包括第一节“杠杆”和第二节“滑轮”,这部分内容中力的三要素、力的作用效果、平衡问题等知识得到了进一步的应用和拓展;第二部分介绍了功和能的知识,包括第三节“功”、第四节“比较做功的快慢”和第五节“探究使用机械是否省功”,学习功、功率、机械效率等概念;第三部分是第六节“制作简易升降机”,综合运用所学知识研究机械使用的实际问题。 本章教材让学生感受机械和现代生活中的应用和发展,这部分内容对于学生树立科学的世界观、联系生活实际、进一步学习其他科学技术以及形成可持续发展的意识都有着极大的推动作用。 学情分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 学生在学习机械和功之前,已经具备了较为扎实的力学基础知识,如力的概念、力的三要素、力的合成与分解等;学生的理解能力正在逐步发展,他们能够从具体的物理现象中抽象出物理概念,并尝试运用所学知识解决实际问题;在解题能力和应试技巧方面,八年级学生已经具备了一定的基础。他们能够通过阅读题目、分析问题、运用公式进行计算等步骤来解答物理问题。但在处理较为复杂或多数据的问题时,部分学生可能会感到困难,容易出现混淆或错误;对物理实验和探究活动充满兴趣,他们喜欢通过动手实验来验证物理定律和原理。然而,部分学生在实验操作中可能存在不规范或不准确的问题,导致实验结果出现偏差;但他们已经具备了一定的合作学习与交流能力,他们能够在小组中分享自己的观点和见解,并通过讨论和协商达成共识。 课标要求　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.知道简单机械,探究并了解杠杆的平衡条件。 2.结合实例,认识功的概念。 3.知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。 4.知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 5.能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。 本章目标　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【物理观念】 了解一些简单机械如杠杆、滑轮等,了解杠杆平衡的条件,并能根据杠杆平衡条件解决生产生活中的实际问题;认识功的概念,知道机械功和功率,能用这些知识解释有关的自然现象,解决日常生活中的有关问题,形成初步能量观念。 【科学思维】 认识杠杆、杠杆的五要素,理解功和功率的物理意义,让学生在实际情境中分析、比较,培养初步的分析概括能力;能进行探究杠杆平衡条件、探究使用动滑轮能否省功等问题的科学探究,并形成结论;在问题推理时,能从信息中寻找证据并做出说明;培养对一些不当说法进行质疑的意识。 【科学探究】 能通过观察周围事物,发现并提出关于杠杆平衡的问题、使用动滑轮是否省功,能根据已有知识对问题做出猜想假设;能根据控制变量法制定简单的探究方案,正确读取和记录实验数据,并通过分析和处理数据得出实验结论;能书面或口头表述实验探究的过程和结果。探究式的学习方式,让学生经历探究的过程,在动手中学,在交流合作中提高。 【科学态度与责任】 通过对戥子、桔槔、战国时期的天平和砝码,让学生感受古代的技术和成就,增强学生的民族自豪感;通过起重机、螺旋结构让学生感受机械在现代生活中的应用和发展,树立学生科学的世界观;能从能量的角度认识提高效率的意义,增强学生学习物理的动力,让学生体会到物理在科学、技术、社会中的地位和作用;通过实验探究,培养学生尊重实验事实的科学态度。 教学思路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 在“能量”主题教学中,结合学生的认知特点,循序渐进地引导学生学习相关内容,首先灵活选用教学方法,帮助学生认识杠杆、滑轮、斜面等简单机械;其次理论联系实际,提高学生的分析问题、解决问题的能力。通过解决实际生活中的具体问题使学生了解功、功率及机械效率等知识,形成物理知识与生产生活相联系的意识;第三重视探究教学,提高学生的实验探究能力。通过探究杠杆平衡条件、探究使用动滑轮是否省功等实验,引导学生明确实验目的,运用控制变量等方法制定简单的探究方案,学会分析和处理实验数据,正确表述科学探究的过程和结果,提高科学探究能力。 第一节　杠杆 本节教材分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 教 材 解 读 　杠杆是发明很早、应用广泛的简单机械,是其他简单机械的重要基础知识。滑轮和轮轴实质是变形的杠杆,因此本节内容的学习具有重要意义。教材在内容安排上通过一些常见的杠杆的图示,让学生寻找共同特征,引导学生用科学抽象的方法建立杠杆概念,通过实验探究的方法,分析论证得到杠杆平衡条件,对杠杆进行分类,知道杠杆在日常生活中的广泛应用,并体会各种杠杆结构使用上的好处,介绍轮轴的知识,使学生认识到轮轴实质是一种变形的杠杆 学 习 目 标 物理观念 　1.能通过操作、体验和对杠杆实例的观察,归纳出杠杆的概念,并能在杠杆上确认支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。 　2.能准确地画出杠杆的动力臂和阻力臂。 　3.能根据杠杆的特点以及作用效果进行分类。能用杠杆平衡条件解决简单的实际问题 科学思维 　1.通过观察和实验,感知杠杆,培养观察能力。 　2.通过对杠杆平衡条件的分析归纳,培养学生分析概括能力、信息收集和处理能力。 　3.在对实例的调研、分析和解释中进一步理解和应用杠杆的平衡条件,培养学生用科学规律解释具体问题 科学探究 　1.经历探究杠杆平衡条件的过程,对杠杆平衡条件进行猜想与假设,并设计出验证方案;对获得的数据进行处理,得出杠杆平衡条件。 　2.通过制作简单杠杆模型或改进现有工具,提升动手实践能力和解决问题的能力 科学态度 与责任 　1.使学生感受到杠杆在生活中普遍存在,提高探究的乐趣。 　2.感受到生活中杠杆的广泛应用,提高探究的乐趣,在解释生活中杠杆的工作情况时,进一步体会生活和科学的关系 重点 难点 　重点:认识杠杆和杠杆五要素、理解杠杆的平衡条件。 　难点:杠杆力臂的画法、杠杆平衡条件的应用 合 作 探 究 　[探究课题]探究杠杆的平衡条件。 　[创设情境]如图所示,用直尺作为杠杆,用一支铅笔放在直尺下作为支点,将学生手边不同的小物体分别放在直尺两端,将直尺调整到平衡状态。 　[提出问题]如何使杠杆平衡?(调节两物体在直尺上的位置,使直尺处于静止状态)杠杆平衡的条件是什么? 　[制订计划]选择器材,设计实验,具体装置如图所示,实验中将弹簧测力计的拉力记作F1,钩码的拉力记作F2,OA记作L1,OB记作L2。L1、L2可以直接从杠杆上读出 合 作 探 究 　 学生交流实验计划并确定实验记录表格 实验次数 动力F1 动力臂L1 阻力F2 阻力臂L2 1 2 3 明确实验要点:弹簧测力计使用前要　调零　。弹簧测力计竖直向上拉动,待杠杆　处于水平平衡状态时　再读数。  交流分析:分析实验数据得出结论:　F1L1=F2L2　。  实验论证:实验中使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计倾斜拉动,观察弹簧测力计示数的变化,明确影响杠杆转动效果的因素是　力臂　  备课 资料 　 新课导入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【导入一】 (情境激趣,引入新课) 阿基米德是两千多年前古希腊杰出的科学家,他有一句豪言壮语:“只要给我一个支点和立足点,我就能撬动地球”。你们认为他是在吹牛吗?还是也同意他的观点?别着急下结论,学习了今天的知识,大家就可能会有新的判断。引入新课。 【导入二】 (引入话题,激发兴趣) 开场白:“同学们,你们有没有想过,为什么我们能用一把小小的剪刀轻松地剪断纸张?为什么一个小小的起子能撬开瓶盖?我们实验室用镊子夹取砝码,羊角锤轻松拔钉子,这些看似简单的现象背后,其实都藏着一个非常重要的物理学原理——杠杆原理。今天,我们就一起揭开它的神秘面纱。”引入新课。 【导入三】 (实物演示,引入新课) 天平:展示一个天平,并放上不同重量的物体,让学生观察天平的平衡状态,引导他们思考:为什么天平能够保持平衡?这与两边的重量和距离有什么关系? 撬棍:用一根长棍作为撬棍,尝试撬起一块重物,同时改变力的作用点和支点的位置,让学生观察撬起重物所需力的大小变化,感受杠杆的作用。 通过今天的学习,我们将了解杠杆的基本概念、平衡条件以及它在生活中的应用。希望同学们能够继续观察身边的事物,发现更多杠杆原理的奥秘。引入新课。 教学过程 学点1　杠杆的特点 (1)杠杆的概念 观察:如图9⁃1⁃1所示。 图9⁃1⁃1 思考: 问题:撬棒、铁锤、起子、指甲钳在使用过程中都是绕着固定点转动的,我们把这种利用直杆或曲杆,在力的作用下绕杆上一固定点转动的简单机械叫作　杠杆　。  (2)杠杆的五要素 观察:如图9⁃1⁃2所示。 图9⁃1⁃2 思考: 问题:认识杠杆 (1)杠杆可以绕其转动的点O,叫　支点　。  (2)使杠杆转动的力F1,叫　动力　。  (3)阻碍杠杆转动的力F2,叫　阻力　。  (4)从支点O到动力F1作用线的距离L1,叫　动力臂　。  (5)从支点O到阻力F2作用线的距离L2,叫　阻力臂　。  学点2　杠杆的平衡条件 (1)探究杠杆的平衡条件 观察:如图9⁃1⁃3所示。 图9⁃1⁃3 思考: 问题:杠杆在动力和阻力的作用下处于　静止或匀速转动　状态时,我们称为杠杆平衡。  利用如图9⁃1⁃4所示的实验器材来探究杠杆在什么条件下平衡。 图9⁃1⁃4 实验装置:如图9⁃1⁃4所示。 实验步骤:①实验前调节杠杆两端的螺母使杠杆在　水平　位置平衡。这样可消除杠杆重力对实验的影响,且便于测量出动力臂和阻力臂。  ②先改变动力或动力臂的大小,然后调节　阻力　或　阻力臂　的大小,使杠杆刚好在水平位置平衡,并将实验数据填到实验表格中。  ③重复实验步骤②三次,并将实验数据填到实验表格中。 数据表格: 实验次数 动力/N 动力臂/m 阻力/N 阻力臂/m 1 2 3 交流讨论:①比较动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的大小关系,分析得出结论。 ②进行多次实验的原因:　多次实验得出普遍规律　。  实验结论:根据上述实验数据得出的结论:　动力×动力臂=阻力×阻力臂　。  若用F1、L1、F2、L2分别表示动力、动力臂、阻力、阻力臂,杠杆平衡条件可表示为　F1L1=F2L2　。  (2)杠杆的分类 观察:如图9⁃1⁃5所示,我们身边的杠杆有很多,有的可以省力,有的可以省距离。 图9⁃1⁃5 思考: 问题1:我们把像撬棒那样的,动力臂　大于　阻力臂的杠杆,称为省力杠杆。根据杠杆平衡的条件可知,在使用过程中,可以　省力　,但要　费距离　。  问题2:我们把像镊子那样的,动力臂　小于　阻力臂的杠杆,称为费力杠杆。根据杠杆平衡的条件可知,在使用过程中,可以　省距离　,但要　费力　。  问题3:我们把像天平那样的,动力臂　等于　阻力臂的杠杆,称为等臂杠杆。在使用过程中,既不省力,也不省距离,但可以　改变力的方向　。  观察:如图9⁃1⁃6所示。 图9⁃1⁃6 思考: 问题:整个指甲钳由　3　个杠杆组成,其中有　1　个省力杠杆,　2　个费力杠杆。  (3)杠杆平衡条件的应用 观察:如图9⁃1⁃7所示。 图9⁃1⁃7 思考: 问题:车前行时,需经过障碍物,当车的前轮遇到障碍物A时,售货员向下按扶把,这时手推车可以视为杠杆,并且是　费力　杠杆;若手推车和货物总重200 N,动力臂和阻力臂之比为2∶3,则售货员作用在扶把上的动力为　300　N。  观察:如图9⁃1⁃8所示。 图9⁃1⁃8 思考: 问题:当杠杆F1×L1≠F2×L2时,杠杆不能处于平衡状态,杠杆上力和力臂乘积大的一端将向　下　运动,力和力臂乘积小的一端将向　上　运动。直到F1×L1=F2×L2,杠杆重新平衡。  观察:如图9⁃1⁃9所示。 图9⁃1⁃9 思考: 问题:根据F1×L1=F2×L2,杠杆平衡时,一对力和相应的力臂不变时,另一对力和相应的力臂成反比。在阻力、阻力臂不变的情况下,动力最小,则相应的动力臂　最大　。  (4)轮轴 观察:如图9⁃1⁃10所示。 图9⁃1⁃10 思考: 问题1:轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。习惯上把大轮叫　轮　,小轮叫　轴　。轮轴可看作杠杆的变形。  问题2:由杠杆平衡的条件可知F1×R=F2×r,因为轮半径R大于轴半径r,所以作用在轮上的力F1总是　小于　作用在轴上的力F2,因此轮轴在使用过程中可以　省力　。  能力培优　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.如图9⁃1⁃19所示为世界大力士比赛中选手用力抬动“大手指”的情景。该比赛的规则是运动员将质量为250 kg左右的“大手指”的一端抬起移动180°,如果该大力士所用的力始终垂直于“大手指”,则整个过程中,用力的大小将 (　　) 　图9⁃1⁃19 A.保持不变　　　　　　　　　　　B. 逐渐增大 C. 逐渐减小 D. 先减小后增大 [解析] D　我们把大力士对“大手指”所用的力看作动力,“大手指”自身的重力就是阻力。将“大手指”的一端抬起移动180°的过程中阻力臂先减小后增大,而动力臂始终保持不变。根据杠杆平衡条件可知,动力先减小后增大。 学科网（北京）股份有限公司 $$