第1节 杠杆（第2课时）（表格式教学设计）物理新教材人教版八年级下册

第1节 杠杆（第2课时）（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 第1节 杠杆（第2课时） 教学 目标 物理观念 能运用杠杆平衡条件（F₁L₁=F₂L₂）进行简单计算，解决实际问题。能根据动力臂与阻力臂的关系，对杠杆进行分类（省力、费力、等臂），并识别生活中的各类杠杆。 科学思维 通过例题分析，学习将实际问题抽象为杠杆模型的方法。在分析各类杠杆时，能基于平衡条件进行逻辑推理，理解“省力必费距离，费力必省距离”的辩证关系。 科学探究 能在分析具体杠杆实例时，运用探究得出的规律进行解释和论证。 科学态度与责任 通过了解我国古代杠杆的广泛应用（如桔槔、踏碓、杆秤），体会我国古人的智慧，增强民族自豪感和文化自信。养成运用物理知识观察和解释生活现象的习惯。 教材 分析 本节内容选自人教版八年级下册第十二章《简单机械》的第一节。杠杆是最基本、最重要的简单机械，是学习滑轮、轮轴等其他简单机械的基础。教材从学生熟悉的跷跷板、羊角锤等生活实例出发，引导学生抽象出杠杆的物理模型，然后通过探究实验得出杠杆的平衡条件，最后将规律应用于生活，分析省力、费力、等臂三类杠杆。本节内容承上启下，既运用了之前所学的力、力臂、二力平衡等知识，也为后续学习滑轮、机械效率以及高中进一步学习力矩奠定了基础。课程标准（2022年版）明确要求“探究并了解杠杆的平衡条件”，并将其列为学生必做实验，凸显了本节实验探究的核心地位。 学情分析 知识基础：学生已经学习了力、力的三要素、力的示意图、二力平衡等知识，具备了进行受力分析和探究实验的基本能力。 认知特点：八年级学生抽象思维正在发展，但仍需具体形象支持。他们对生活中的杠杆有丰富的感性认识（如跷跷板、剪刀），但尚未从物理学的角度进行系统分析，对“力臂”这一概念的理解是难点。 可能困难：1. 将生活工具抽象为杠杆模型；2. 正确理解并从杠杆上画出力臂；3. 在探究实验中理解“动力×动力臂=阻力×阻力臂”这一乘积关系。 教学重点 1、 运用杠杆平衡条件解决实际问题； 2、 杠杆的分类及特点。 教学难点 1、 理解“省力杠杆费距离，费力杠杆省距离”的辩证关系； 2、 将复杂的实际工具抽象为杠杆模型并进行分析。 教学器材 教师演示：大烧杯、水、盐水、新鲜鸡蛋、小玻璃瓶（带盖）、带盖的透明塑料瓶（模拟潜水艇）、注射器、橡皮管、盛水水槽、橡皮泥、硬币、多媒体课件。 学生分组（4人一组）：小烧杯、水、盐水、新鲜鸡蛋、橡皮泥、刻度尺。 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 一、复习导入，巩固基础 1. 知识回顾： 提问1：上节课我们探究得出了杠杆的平衡条件，它的内容是什么？公式如何表达？ 提问2：请一位同学在黑板上画出用撬棒撬石头的杠杆示意图，并标出五要素。 2. 承上启下： 规律本身是抽象的，它的力量在于应用。今天我们就用它来解决实际问题，并认识生活中丰富多彩的杠杆。 集体回答：动力×动力臂=阻力×阻力臂，F₁L₁=F₂L₂。 一名学生板演画图，其他学生评价。 明确本节课学习方向。 温故知新，巩固核心知识，为应用规律做好铺垫。通过板演检查对力臂这一难点的掌握情况。 二、学以致用，解决问题 活动】例题教学——称量大象 展示教材P107例题（用槽钢和弹簧测力计称量大象）的图片或动画。 提问3：这个装置可以看作一个杠杆吗？它的支点（O）、动力（F₁）、阻力（F₂）分别是什么？ 提问4：动力臂（l₁）和阻力臂（l₂）分别是多少？单位需要统一吗？ 提问5：根据杠杆平衡条件，如何列出等式？请大家在学案上尝试计算大象的质量。 教师规范板书解题过程，强调步骤和单位换算。 提问6：为什么能用这么小的力（200N）测出这么重的物体？这里利用了杠杆的什么特点？（省力） 例题：如图所示，将重60N的物体A置于水平地面上，A与水平地面的接触面积为0.01m2，通过细绳将A系于轻质杠杆BOC的B端，杠杆可绕O点转动，且，，在C端用的力竖直向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，且细绳被拉直（物体A未离地），不计绳重，下列说法正确的是（　　） A．杠杆对物体A的拉力为60N B．水平地面对物体A的支持力为60N C．物体A对水平地面的压强为6000Pa D．当要将A拉离地面时，作用在C端的力至少为20N 【答案】D 【详解】A．杠杆对物体A的拉力等于物体A对杠杆的拉力，根据杠杆平衡原理可知，拉力为，故A错误； B．物体重力为60N，杠杆对物体A的拉力为30N，则水平地面对物体A的支持力为，故B错误； C．物体A对水平地面的压力等于水平地面对物体A的支持力，则物体A对水平地面的压强为，故C错误； D．当要将A拉离地面时，拉力等于物体的重力60N。则作用在B端的拉力为60N，根据杠杆平衡原理，作用在C端的力至少为，故D正确。 故选D。 观察情境，思考并回答：是杠杆；支点是吊钩固定点；动力是弹簧测力计的拉力；阻力是大象对杠杆的拉力（等于象重）。 回答：l₁=6m，l₂=4cm=0.04m，需要统一成“米”。 根据F₁l₁=F₂l₂，代入数据计算：F₂ = (200N×6m)/0.04m = 3×10⁴N，m=G/g=3×10³kg=3t。 跟随教师梳理规范步骤。 思考并回答：因为动力臂远大于阻力臂，所以省力。  将抽象的平衡条件应用于生动的实际问题，培养学生建立模型、分析问题和规范计算的能力。通过提问6，自然过渡到对杠杆类型的探讨。  三 、 观 察 生 活 ， 分 类 归 纳 1. 识别与分类： 展示图片：天平、钳子、镊子、船桨、羊角锤。 提问7：这些工具都是杠杆。请大家以小组为单位，任选两个，画出它们的杠杆示意图（简化模型），并比较它们的动力臂L₁和阻力臂L₂的大小关系。 2. 归纳特点： 根据学生汇报，引导分类： 提问8：当L₁ > L₂时，根据F₁L₁=F₂L₂，F₁和F₂有什么关系？使用起来有什么感觉？我们叫它什么杠杆？它有什么缺点吗？（省力杠杆：省力，但费距离） 提问9：当L₁ < L₂时呢？（费力杠杆：费力，但省距离） 提问10：当L₁ = L₂时呢？（等臂杠杆：不省力也不费力，不省距离也不费距离） 3. 深化理解： 提问11：为什么省力就会费距离？你能用我们学过的功的原理简单解释吗？（W=Fs，省力则F小，要完成同样的功，s就必须大）  例题：如图所示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（   ） A． 面包夹 B．园艺剪 C．托盘天平 D．压蒜器 【答案】A 【详解】A．面包夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意； B．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意； C．托盘天平的动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故C不符合题意； D．压蒜器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 小组合作，选取工具，画示意图，比较力臂大小。 小组代表汇报分析结果。 推理并回答：L₁>L₂，则F₁<F₂，省力；手移动的距离比物体移动的距离大。 推理并回答：L₁<L₂，则F₁>F₂，费力；但手移动距离小。 回答：L₁=L₂，则F₁=F₂。 思考并讨论，尝试用功的知识解释，理解省力与省距离不可兼得的辩证关系。 让学生主动对生活中的杠杆进行分析和分类，深化对平衡条件的理解。通过小组合作培养协作能力。引导学生理解三类杠杆的本质特点及其能量转换的辩证关系，提升思维深度。 四、穿越古今，体悟智慧 【活动】阅读与交流——我国古代的杠杆 指导学生阅读教材P109“科学世界”——《我国古代的杠杆》。 提问12：文中介绍了哪几种我国古代利用杠杆的器具？它们分别用来做什么？ （桔槔—取水；踏碓—舂米；水碓—水力舂米；杆秤—称重） 提问13：以桔槔为例，你能分析一下它是省力杠杆还是费力杠杆吗？为什么这样设计？（结合图片分析：阻力臂短，动力臂长，是省力杠杆，减轻提水劳动强度） 提问14：这些发明体现了我国古人怎样的智慧？（善于观察、利用自然规律、创造性解决问题） 例题：如图所示的是《天工开物》中的舂米工具图，图是其结构模型，OB长度为30cm，OA长度为150cm，臼锤所受重力为30N。下列说法正确的是（　　） A．图中的力是使装置运作起来所需的最小力 B．在使用时该装置是一个省力杠杆，始终为6N C．臼锤在下落的过程中，是重力在做功 D．将木质臼锤更换为石质臼锤可以减小工作时脚对踏板的压力 【答案】C 【详解】A．根据杠杆的平衡条件可知，在阻力阻力臂不变的情况下，想要动力最小，动力臂应最大，若图中的力是使装置运作起来所需的最小力，方向应垂直于杠杆，故A错误； B．从图中可知动力臂小于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知动力大于阻力，为费力杠杆，故B错误； C．臼锤在下落的过程中，在重力的方向上移动了距离，是重力在做功，故C正确； D．将木质臼锤更换为石质臼锤，重力变大，可以增大工作时脚对踏板的压力，故D错误。 故选C。 自主阅读教材内容。 找出并回答古代杠杆器具的名称和用途。 尝试分析桔槔的杠杆类型，理解其设计巧妙之处。 畅谈感受，体会古代科技的先进与古人的智慧。 落实课程标准中“了解我国古代的技术应用案例”的要求。将物理知识与历史文化相结合，培养学生的民族自豪感和文化自信，实现学科育人。 五、总结，布置作业 提问15：通过这两节课的学习，你对“杠杆”有了哪些新的认识？（从模型、规律、应用、启示等方面引导） 布置作业： 1. 教材P110“练习与应用”第1、2、4、5题。 2. 实践观察：在家中至少找出3种可以看作杠杆的物品，判断它们属于哪种类型，并与家人分享你的发现。 从知识、方法、情感等多维度总结收获。 记录作业。 引导学生进行整体性、反思性总结，构建完整的知识体系。布置分层作业，巩固知识的同时，鼓励学生将物理与生活紧密联系。 板书设计 第1节 杠杆（第2课时） 一、杠杆平衡条件的应用 例题（称象）：F₁l₁ = F₂l₂ 关键：抽象模型、找出五要素、统一单位。 二、杠杆的分类（根据力臂关系） 类型 力臂关系 力的关系 特点 实例 省力杠杆 L₁ ＞ L₂ F₁ ＜ F₂ 省力，费距离 撬棒、钳子、瓶起子 费力杠杆 L₁ ＜ L₂ F₁ ＞ F₂ 费力，省距离 镊子、筷子、钓鱼竿 等臂杠杆 L₁ ＝ L₂ F₁ ＝ F₂ 不省力不省距离 天平、定滑轮 三、我国古代的杠杆 桔槔（取水）、踏碓/水碓（舂米）、杆秤（称量）…… 智慧：观察自然，利用规律，创造发明。 课内知识通关练 1、1．把在力的作用下绕 转动的硬棒叫做杠杆。杠杆上的动力和阻力对杠杆的作用效果 （选填“相同”或“相反”）。阻力臂 动力臂的杠杆是省力杠杆，定滑轮的实质是 杠杆。 【答案】 固定点 相反 小于 等臂 【详解】[1]杠杆的定义是：在力的作用下绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。这里的 “固定点” 就是杠杆的支点，是杠杆绕着转动的点。 [2]动力使杠杆转动，阻力阻碍杠杆转动，所以动力和阻力对杠杆的作用效果相反。 [3]根据杠杆平衡条件，可知当阻力臂小于动力臂时，动力小于阻力，是省力杠杆。 [4]定滑轮的动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径，即动力臂等于阻力臂，根据杠杆平衡条件，可知定滑轮的动力等于阻力，即定滑轮的实质是等臂杠杆。 2．下列图中的工具在使用时能起到“省距离”作用的是（　　） A．天平 B．镊子 C．铁皮剪 D．独轮车 【答案】B 【详解】A．天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故A不符合题意； B．镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离，故B符合题意； C．铁皮剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故C不符合题意； D．独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力但费距离，故D不符合题意。 故选B。 3、如图所示，杠杆水平平衡。杠杆可在竖直平面内绕固定点O自由转动，其上相邻刻线间的距离相等。若在杠杆上A点挂2个重均为0.5N的钩码，在 点挂 个重均为0.5N的钩码，或在 点施加至少为 N的力，杠杆仍能保持水平平衡。 【答案】 B 3 B 1.5 【详解】[1][2]设杠杆上每格的长度为l，在B点所挂钩码的数量为n，根据杠杆平衡的条件可知，代入数据得 解得 [3][4]由图可知，除了在B点挂钩码可使杠杆平衡，还可以在C点施加向上的拉力使杠杆平衡，要使施加的动力最小，需要让动力臂最大，因此可以在C点竖直向上施加力，根据杠杆平衡的条件可得，代入数据得 解得 4、如图所示，杠杆放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽中，杠杆能以凹槽两端的点或点为支点在竖直平面内转动，已知，左端物体所受的重力为。为使杠杆保持水平平衡，拉力的最大值和最小值之比为 。（杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计） 【答案】 【详解】杠杆能以凹槽两端的点或点为支点在竖直平面内转动，根据杠杆平衡知识可知，当动力臂越大时，动力越小，即拉力越小。由图可知，当点为支点时动力臂最大，则此时 最小拉力为 当动力臂越大时，动力越大，即拉力越大，由图可知，当D点为支点时动力臂最小，则此时 最大拉力为 则拉力的最大值和最小值之比为 5、如图所示，作用在杠杆一端且始终沿竖直向上的力F，将杠杆缓慢地由位置（1）拉至位置（2），力F在这个过程中（　　） A．变大 B．变小 C．不变 D．先变大后变小 【答案】C 【详解】由题意可知，阻力是物体的重力，且保持不变。作用在杠杆一端且始终沿竖直向上的力F，将杠杆缓慢地由位置（1）拉至位置（2），在此过程中，动力臂和阻力臂都在增大，由于力F始终竖直向上，与物体重力的方向平行，根据数学相似三角形知识可知，动力臂与阻力臂的比值始终不变，根据杠杆的平衡条件可知，力F的大小将保持不变。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6、古代挑夫搬运货物的情景如图所示。若以挑夫1对杆的力为动力，货物对杆的力为阻力，挑夫2为支点，则该杆相当于一个 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；若要使挑夫1受到的压力变小，则应将货物沿杆向 移动，或挑夫1向 （后面两空均选填“左”或“右”）移动。 【答案】 省力 右 左 【解析】【小题1】[1]由题可知，动力作用点在支点左侧，距离支点较远，阻力作用点在支点和动力之间，所以动力臂大于阻力臂，即此时相当于一个省力杠杆。 [2][3]根据力的相互性，挑夫1受到的压力大小等于挑夫1对杆的力大小，此时看作动力，货物对杆的力为阻力，挑夫2为支点，根据杠杆平衡条件，即可得，，要使挑夫1受到的压力变小，即动力变小，在阻力不变时，应该减小阻力臂与动力臂的比值，所以可以将货物沿杆向右移动，若在阻力和阻力臂不变时，应增大动力臂，所以挑夫1可以向左移动。 7、如图是《天工开物》中记载的踏碓舂米的情景。一根木杠被架在柱子上，可以绕着固定点O转动，木杠的前端A点装有圆锥状石块，用脚反复踩踏木杠的后端B点，就可以舂米。若碓头质量为20kg，OA长度为，OB长度为1m，不计木杠自重和转动过程中点O处的阻力。关于该踏碓说法正确的是（　　） A．被踩起的木杠属于省力杠杆 B．脚踩踏的位置离O点越近越省力 C．若要使木杠水平平衡，B点受力至少为300N D．若垂直于木杠用力踩B点，当碓头缓慢抬起时，B点受力大小不变 【答案】C 【详解】A．用脚踏碓舂米过程中，当杆子水平时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误； B．人脚越靠近O点，动力臂越短，根据杠杆平衡条件，此时阻力和阻力臂不变时，动力越大，越费力，故B错误； C．使木杠水平平衡，根据杠杆的平衡条件可得，有 解得 故C正确； D．若垂直于木杠用力踩B点，动力臂始终等于OB长，当碓头缓慢抬起时，阻力臂减小，根据杠杆的平衡条件可得，B点受力减小，故D错误。 故选C。 作业 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 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $