第1节 杠杆（第1课时）（教学课件）（含交互动画）物理新教材人教版八年级下册

null第十二章 简单机械 第1节 杠杆（第1课时） 物理八年级下册 •人教版 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 能识别杠杆，准确找出杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）。知道杠杆的平衡条件（F₁L₁=F₂L₂），并能进行简单计算和判断杠杆类型。 02 科学思维 经历从生活实例中概括共同特征、抽象出杠杆模型的过程。通过探究杠杆平衡条件，学习归纳推理、数据分析的方法。能运用杠杆平衡条件分析、解释生活中的相关现象。 03 科学探究 能完成“探究杠杆的平衡条件”学生必做实验。会设计实验方案，正确操作器材，记录并分析数据，归纳得出实验结论，并与同学交流评估。 04 科学态度与责任 通过了解我国古代杠杆应用（如桔槔、杆秤），感受中华民族的智慧，增强民族自豪感和文化自信。养成乐于探究、实事求是的科学态度。 教学重难点 教学难点 教学重点 1、杠杆平衡条件的探究过程及结论。 1、力臂的概念及画法； 2、设计并完成探究杠杆平衡条件的实验。 课堂引入 观察这些机械或工具，是如何使用的？有什么共同特点？它又是绕着哪里转动的？ 思考： 知识点1：杠杆 知识点1：杠杆 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆（lever）。“硬”的含义是指不考虑发生形变的理想情况，杠杆是一种理想模型。（杠杆可以是直的也可以弯曲或其他形状的） 定义： 杠杆的五要素 要点： 知识点1：杠杆 o 支点：杠杆可以绕其转动的点（O点）； 动力：使杠杆转动的力（F1）； 动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离（l1）； F1 F2 阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）； 阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离（l2）。 l1 l2 如何画力臂？ 方法： 知识点1：杠杆 1、找支点O 2、找力（F）的作用线(不够长就用虚 线画延长线) 3、连垂线（点与线垂直） 4、标垂足符号和力臂字母。 O F1 F2 l1 l2 画出下图中的杠杆的动力臂L1和阻力臂L2。 实践： 知识点1：杠杆 F1 F2 O L1 L2 F1 F2 O L1 L2 补全如图所示杠杆的五要素，并说说五要素有什么特点。 思考： 知识点1：杠杆 F2 (1)支点、动力(阻力)作用点都在杠杆上; (4)力臂不一定在杠杆上，是过支点的直角边。 (2)动力和阻力使杠杆转动的方向相反; (3)动力和阻力可以在异侧，也可以在同侧； 五要素的特点： L1 L2 下列关于杠杆的说法，正确的是(　　) A．杠杆一定是直的硬棒 B．动力臂与阻力臂之和一定等于杠杆的长度 C．杠杆不一定有支点 D．杠杆受到的动力和阻力方向可能是相同的 例1： 知识点1：杠杆 详解：A. 杠杆一定是直的硬棒‌：错误。杠杆可以是‌直的‌，也可以是‌弯曲的‌（如剪刀、钳子等），只要能绕固定点（支点）转动即可。‌B. 动力臂与阻力臂之和‌：该选项不完整，但结合常见完整表述“动力臂与阻力臂之和一定等于杠杆的长度”，这是‌错误的‌。动力臂和阻力臂是‌支点到力的作用线的垂直距离‌，并非沿杠杆的长度，因此它们的和通常‌不等于‌杠杆总长度 ‌。C.杠杆一定有支点。D．杠杆受到的动力和阻力方向可能是相同的，也可能是不同的。 D 知识点2：杠杆的平衡条件 探究杠杆的平衡条件 实验： 知识点2：杠杆的平衡条件 提出问题： 杠杆在什么情况下会处于平衡状态（静止或匀速转动）？可能与哪些因素有关？ 猜想：可能与动力、阻力、动力臂、阻力臂等要素有关。 探究杠杆的平衡条件 实验： 知识点2：杠杆的平衡条件 设计实验： 如何测量这些力？ 答：用钩码重力或弹簧测力计示数。 如何测量力臂？ 答：实验室杠杆上带有刻度。 当多个因素都可能影响结果时，我们用什么研究方法？ 答：控制变量法。 探究杠杆的平衡条件 实验： 知识点2：杠杆的平衡条件 设计实验： 认真研习教材实验思路，设计实验过程。 进行实验： ①调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。 ②在杠杆两侧挂不同数量钩码，移动位置使杠杆重新水平平衡， 记录F₁、L₁、F₂、L₂。 ③改变钩码数量或位置，重复实验4-5次。 观看探究杠杆的平衡条件示范视频 活动： 知识点2：杠杆的平衡条件 探究杠杆的平衡条件 探究： 知识点2：杠杆的平衡条件 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 1.5 5 0.5 15 2 1 15 1 15 3 2 10 1 20 …… 数据记录： 观察实验数据，思考动力和动力臂的乘积（F₁L₁），与阻力和阻力臂的乘积（F₂L₂），有什么规律？ 总结： 知识点2：杠杆的平衡条件 动力×动力臂=阻力×阻力臂 或 杠杆平衡的条件： 交流体会实验设计中的智慧。 讨论： 知识点2：杠杆的平衡条件 为何挂取钩码前后均要使杠杆在水平位置平衡？ 答：①可忽略杠杆自重对实验的影响。②便于直接读出力臂的长度。 挂取钩码前后是通过什么方法使杠杆在水平位置平衡的？ 答：挂取钩码前，用平衡螺母；挂取钩码后，只能通过调整钩码数量或力臂。 如果动力和阻力在支点的同一侧，这个规律还成立吗？ 思考： 知识点2：杠杆的平衡条件 无论动力和阻力在支点的两侧还是同侧，当两个力和对应的力臂的乘积相等时，杠杆就平衡了。 杠杆平衡的意义 拓展： 知识点2：杠杆的平衡条件 我要粗的那头？ 我要长的那头！ O GA GB LB LA 粗的头重 长的头轻 所以 因为： 哪头更重？ 如图所示为现代版曹冲称象，弹簧测力计示数F1为 200 N。测得动力臂L1为 9 m，阻力臂L2为 6 cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。 例： 知识点2：杠杆的平衡条件 现代版曹冲称象 O l1=9m l2=6cm F1=200N F2 如图所示为现代版曹冲称象，弹簧测力计示数F1为 200 N。测得动力臂L1为 9 m，阻力臂L2为 6 cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。 例2： 知识点2：杠杆的平衡条件 O l1=9m l2=6cm F1=200N F2 由F1l1＝F2l2 得： 解： F2 = F1 l1 l2 = 200N×9m 0.06m =3×104N m = F2 g = 10N/kg 3×104N =3×103kg = 3 t 如何用最小的力使杠杆保持如图所示的平衡状态，画出力和力臂。 思考： 知识点2：杠杆的平衡条件 F1 L1 课堂总结 一、杠杆 二、杠杆平衡条件 杠杆 定义： 一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动。（理想模型） 杠杆五要素： 1.支点(O)：杠杆绕着转动的点。 2.动力(F₁)：使杠杆转动的力。 3.阻力(F₂)：阻碍杠杆转动的力。 4.动力臂(L₁)：从支点到动力作用线的距离。 5.阻力臂(L₂)：从支点到阻力作用线的距离。 画力臂： 一找点、二画线、三作垂线段、四标符号） 动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂（F₁L₁ = F₂L₂） 探究实验：控制变量、水平平衡、多次测量 课内知识通关练 课内知识通关练 1、杠杆必须是（　　） A．直杆 B．弯杆 C．硬杆 D．软杆 【详解】根据杠杆的定义：杠杆是一种在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。杠杆必须是硬杆，以保证在受力时不变形，能有效传递力和放大作用效果。 A．直杆：杠杆不一定是直的，例如剪刀的杠杆臂是弯曲的，但它是硬杆，故A不符合题意； B．弯杆：杠杆可以是弯的，但不是必须的，例如撬棍是直的，故B不符合题意； C．硬杆：杠杆必须是硬的，以满足定义要求，故C符合题意； D．软杆：软杆在受力时会变形，无法作为杠杆使用，故D不符合题意。选C。 考点：杠杆的定义 C 课内知识通关练 2、下列关于杠杆的说法中，正确的是（    ） A．杠杆一定是直的 B．若作用在杠杆上的动力方向向上时，阻力方向一定向下 C．杠杆的支点一定在杠杆上，且在杠杆的中间位置 D．杠杆就是一根在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒 【详解】A．杠杆可以是直的或弯曲的，如剪刀、钢丝钳等工具都是杠杆但形状弯曲，故A错误； B．动力和阻力的方向由支点位置决定，并非必然相反。例如使用剪刀时，对于剪刀中的其中一半而言，动力向上而阻力方向也向上，故B错误；C．支点必须在杠杆上，但位置不一定在中间，如镊子的支点常在一端，故C错误；D．杠杆的定义是“一根在力的作用下能绕固定点转动的硬棒”，其中固定的点叫做支点，故D正确。故选D。 考点：杠杆的定义 D 课内知识通关练 3、如图所示是用撬棒撬石头的情景，下列关于该撬棒使用时的杠杆示意图正确的是（   ） 【详解】A．该图正确表示了支点O，动力F1和阻力F2的方向均为竖直向下，动力臂l1和阻力臂l2分别是从支点到动力作用线和阻力作用线的垂直距离，故A正确； B．阻力F2是石头对杠杆的力，方向应竖直向下，图中F2方向向上，故B错误； C．动力臂l1和阻力臂l2应为从支点到力的作用线的垂直距离，图中画的不是垂直距离，故C错误； D．动力臂l1和阻力臂l2应为从支点到力的作用线的垂直距离，而不是沿杠杆的长度，故D错误。 故选A。 考点：杠杆的五要素 A B C D 课内知识通关练 4、如图所示，当手托住铁球并绕腕关节向上转动时，手相当于一个杠杆。腕关节是杠杆的 ，铁球压在掌心上的力是 （选填“动力”或“阻力”，下同），前臂中的伸肌伸展和屈肌收缩产生 ，使托住铁球的手向上转动。 考点：杠杆的五要素 支点 阻力 动力 【答案】 支点 阻力 动力 【详解】[1][2][3]根据题意可知，手是一个杠杆，由图片可知，支点在腕关节，则铁球压在掌心上的力是阻力，前臂中的伸肌伸展和屈肌收缩产生动力。 课内知识通关练 5、如图所示，是自卸车卸货的示意图，随着B点处液压杆逐渐升高，车厢绕C点转动，忽略车厢的质量，请你在图中画出阻力F2及其阻力臂l2。 考点：杠杆的五要素 【详解】对图进行分析可知，阻力为货物对车厢的压力，作用点为A点，方向与车厢垂直向下，动力为液压杆对车厢的作用力，作用点为B点，支点为C点，则可得阻力F2及阻力臂l2如上图所示： 课内知识通关练 6、如图是用开瓶扳手打开瓶盖的示意图，画出动力臂 L1和阻力F2 的示意图。 考点：杠杆的五要素 【详解】确定支点：开瓶扳手与瓶盖接触的点为支点（图中左侧接触点）。画动力臂：动力F1是向上的力，从支点向动力F1的作用线作垂线，垂线段的长度即为动力臂L1。画阻力：阻力是瓶盖对扳手的阻力，方向向下，作用点在支点处（与动力F1的作用效果相反）。 课内知识通关练 7、轻质杠杆OABC能够绕O点转动，在B点用细线悬挂重物G，为了使杠杆在如图所示的位置平衡，请在杠杆上作出所施加最小动力F2 的示意图及其力臂 L1。 考点：杠杆的五要素 【详解】轻质杠杆OABC绕O点转动，O点为支点，根据杠杆平衡的条件，当阻力和阻力臂的乘积不变时，动力臂越长，动力最小，观察杠杆，C点到O点的距离最远，因此连接OC，OC就是最长动力臂，动力臂OC与动力的作用线垂直，重物G使杠杆绕O点顺时针转动，因此最小动力需使杠杆逆时针转动，方向为垂直于OC斜向上，作用点在C点，如图所示： 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 物理八年级下册 •人教版 $