3.4 简单机械（第1课时杠杆）导学案 - 2025-2026学年浙教版九年级上册科学

该初中科学导学案聚焦杠杆核心知识，涵盖定义、五要素、平衡条件及分类应用。以撬棍、羊角锤等生活实例导入，通过预习案问题与检测引导学生初步感知杠杆共同特点，再经探究案分层探究（五要素分析、实验验证平衡条件、分类应用），构建从生活到概念再到应用的学习支架。 资料特色在于强化探究实践与科学思维，通过实验探究杠杆平衡条件培养实证能力，结合生活实例分类应用深化科学观念。练习题分层设计，提升题关联天平、镊子等实际问题，学后反思引导自主总结，助力学生系统掌握知识并提升知识应用能力。

3.4 简单机械（第1课时杠杆）导学案 一、学习目标 能从生活实例中识别杠杆，说出杠杆的定义及组成部分（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂） 能正确区分杠杆的五要素，学会在简单杠杆示意图中找出各要素 通过实验探究杠杆的平衡条件，能根据平衡条件判断杠杆是否平衡 了解杠杆的分类（省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆），能举例说明不同类型杠杆的应用 通过联系生活和实验探究，提升观察能力、分析能力及知识应用能力 二、预习案——生活引入，初步感知 1. 情境联想：认识杠杆 观察下列生活中的工具，思考它们工作时的共同特点： 用撬棍撬动石头；用羊角锤拔钉子；用天平称量物体；用镊子夹取砝码；用钓鱼竿钓鱼。 这些工具在使用时，都有一个共同特点：它们都是在______的作用下，围绕着一个______转动的硬棒，这类简单机械叫做杠杆。 2. 预习问题 （1）杠杆工作时，必须具备哪些基本要素？ 用撬棍撬石头时，哪部分是支点？什么力是动力？什么力是阻力？ 3. 预习检测 判断下列说法是否正确： （1）只有直的硬棒才能叫做杠杆（ ） （2）杠杆工作时，一定有一个固定不动的点（ ） （3）使用杠杆一定能省力（ ） 三、探究案——合作分析，深化认知 探究点一：杠杆的五要素 实例分析：以“用撬棍撬石头”为例，分析杠杆的组成部分： 1.支点（O）：杠杆绕着转动的固定点。用撬棍撬石头时，撬棍与地面接触的那一点就是支点。 2.动力（F₁）：使杠杆转动的力。人对撬棍施加的作用力就是动力。 3.阻力（F₂）：阻碍杠杆转动的力。石头对撬棍施加的压力就是阻力。 4.动力臂（L₁）：从支点到动力作用线的垂直距离。即过支点作动力作用线的垂线，支点到垂足的线段长度。 5.阻力臂（L₂）：从支点到阻力作用线的垂直距离。即过支点作阻力作用线的垂线，支点到垂足的线段长度。 小提示：力臂是“点到线”的垂直距离，不是支点到力的作用点的距离，这是判断力臂的关键。 即时练习：在“用羊角锤拔钉子”的场景中，找出杠杆的支点、动力、阻力，并说明动力臂和阻力臂的大致位置。 探究点二：杠杆的平衡条件 实验探究：“杠杆平衡”是指杠杆在动力和阻力作用下，保持静止或匀速转动状态。我们通过实验探究杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系。 实验器材：杠杆、支架、钩码、弹簧测力计等。 实验步骤： 1.将杠杆安装在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡（方便测量力臂）。 2.在杠杆的一侧挂上适量钩码作为阻力，在另一侧用弹簧测力计施加动力，使杠杆再次在水平位置平衡，记录动力、阻力的大小，以及对应的动力臂、阻力臂长度。 3.改变钩码的个数或位置，重复上述实验，记录多组数据。 实验结论：分析多组实验数据发现，当杠杆平衡时，动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积相等，这就是杠杆的平衡条件。 探究点三：杠杆的分类及应用 分类依据：根据杠杆平衡条件，结合动力臂和阻力臂的大小关系，可将杠杆分为三类： 1.省力杠杆：动力臂大于阻力臂。使用这类杠杆，虽然省力，但动力移动的距离会比阻力移动的距离大（费距离）。例如：撬棍、羊角锤、开瓶器等。 2.费力杠杆：动力臂小于阻力臂。使用这类杠杆，虽然费力，但动力移动的距离会比阻力移动的距离小（省距离）。例如：镊子、钓鱼竿、筷子等。 3.等臂杠杆：动力臂等于阻力臂。使用这类杠杆，既不省力也不费力，主要用于测量或改变力的方向。例如：天平、定滑轮等。 讨论：为什么理发剪刀的手柄较短，刀刃较长？这属于哪类杠杆？它的优点是什么？ 四、例题解析 1.例题：杠杆要素判断 下列关于杠杆要素的说法，正确的是（ ） A. 动力臂是支点到动力作用点的距离 B. 阻力是阻碍杠杆转动的力 C. 杠杆的支点一定在杠杆的中间位置 D. 动力的方向一定与阻力方向相反 解析：动力臂是支点到动力作用线的垂直距离，不是到作用点的距离（A错误）；阻力阻碍杠杆转动（B正确）；支点可在杠杆任意位置（C错误）；动力与阻力方向可能相同也可能相反（D错误）。故选B。 答案：B 2.例题：杠杆分类判断 下列工具中，属于费力杠杆的是（ ） A. 撬棍 B. 天平 C. 镊子 D. 羊角锤 解析：撬棍、羊角锤动力臂大于阻力臂，是省力杠杆（A、D错误）；天平是等臂杠杆（B错误）；镊子动力臂小于阻力臂，是费力杠杆（C正确）。故选C。 答案：C 五、练习题 （一）基础题 1.下列关于杠杆的说法，正确的是（ ） A. 杠杆一定是直的 B. 杠杆必须有支点 C. 杠杆只能省力 D. 杠杆的动力臂一定大于阻力臂 2.在杠杆平衡时，下列说法正确的是（ ） A. 动力越大，阻力越小 B. 动力臂越大，阻力臂越小 C. 动力和动力臂的乘积等于阻力和阻力臂的乘积 D. 动力和阻力的方向必须相反 3.下列工具中，属于省力杠杆的是（ ） A. 钓鱼竿 B. 筷子 C. 开瓶器 D. 镊子 4.杠杆的五要素不包括（ ） A. 动力 B. 力的大小 C. 支点 D. 阻力臂 5.调节杠杆在水平位置平衡的目的是（ ） A. 使杠杆看起来更整齐 B. 方便测量力臂的长度 C. 让杠杆更省力 D. 使动力和阻力大小相等 （二）提升题 1.用撬棍撬一块重石头，若想更省力，应该将支点向哪个方向移动？为什么？ 2.为什么天平的两臂长度必须相等？如果天平的左臂比右臂短，测量结果会偏大还是偏小？ 3.下列关于费力杠杆的说法，正确的是（ ） A. 费力杠杆没有实用价值 B. 费力杠杆的动力臂小于阻力臂 C. 费力杠杆一定费距离 D. 镊子不是费力杠杆 4.用一根硬棒撬动石头，硬棒与地面的接触点为支点，人在硬棒的一端施加向下的动力，石头对硬棒的阻力向上。此时动力臂和阻力臂分别是从支点到哪里的距离？ 5.结合杠杆分类，分析为什么医生用的镊子是费力杠杆，而工人用的撬棍是省力杠杆？它们的设计分别体现了什么需求？ 六、答案及解析 （一）基础题答案及解析 1.答案：B 解析：杠杆可以是弯曲的（A错误）；杠杆必须有支点（B正确）；杠杆有省力、费力、等臂三类（C错误）；费力杠杆的动力臂小于阻力臂（D错误），故选B。 2.答案：C 解析：杠杆平衡条件是动力和动力臂的乘积等于阻力和阻力臂的乘积，与动力、阻力大小及力臂单独大小无关，动力和阻力方向也不一定相反（A、B、D错误，C正确），故选C。 3.答案：C 解析：钓鱼竿、筷子、镊子是费力杠杆（A、B、D错误）；开瓶器是省力杠杆（C正确），故选C。 4.答案：B 解析：杠杆五要素是支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂，力的大小不属于五要素（B正确），故选B。 5.答案：B 解析：调节杠杆水平平衡是为了方便用刻度尺测量力臂长度（B正确），与外观、省力、动力阻力大小无关（A、C、D错误），故选B。 （二）提升题答案及解析 1.答案：应将支点向阻力方向（石头方向）移动。因为根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂不变时，减小阻力臂或增大动力臂能更省力；支点向石头移动，会增大动力臂、减小阻力臂，从而更省力。 2.答案：天平是等臂杠杆，两臂长度相等才能保证测量物体质量时，砝码质量等于物体质量；若左臂比右臂短，根据平衡条件，物体质量会小于砝码质量，测量结果会偏大。 3.答案：B 解析：费力杠杆虽费力但省距离，有实用价值（A错误）；动力臂小于阻力臂是费力杠杆的定义（B正确）；费力杠杆省距离（C错误）；镊子是费力杠杆（D错误），故选B。 4.答案：动力臂是从支点到动力作用线（人施加向下动力的作用线）的垂直距离；阻力臂是从支点到阻力作用线（石头施加向上阻力的作用线）的垂直距离。 5.答案：医生用镊子是为了在精细操作时省距离，方便夹取细小物品，因此设计成费力杠杆（动力臂小、阻力臂大）；工人用撬棍是为了省力，撬动较重的物体，因此设计成省力杠杆（动力臂大、阻力臂小）。它们的设计分别满足了“省距离”和“省力”的不同需求。 七、学后反思 1. 本节课你认为判断杠杆类型的关键是什么？如何准确找出杠杆的动力臂和阻力臂？ 2. 生活中还有哪些杠杆实例？请分别归类为省力、费力或等臂杠杆，并说明它们的应用特点。 学科网（北京）股份有限公司 $