教科版物理八年级下册 11.1杠杆（教案）
文档属性
| 名称 | 教科版物理八年级下册 11.1杠杆（教案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 18.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-02 18:59:24 | ||
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文档简介
§10.1科学探究：杠杆的平衡条件
一、教学目标
1、知识与技能：学生动手实验，能得出杠杆和平衡条件，并能利用杠杆平衡条件解决一些实际问题
2、过程与方法：通过实验操作和分析培养学生的动手能力和观察分析实验现象的能力
3、情感与态度：通过实验的操作和分析培养学生实事求是的科学态度。
二、教学重难点
重点：探究杠杆的平衡条件。
难点：（1）、力臂的应用，并让学生会画力臂。
（2）、用实验让学生总结出杠杆的平衡条件。
三、教学方法
教师引导下问题讨论与实验探究相结合
四、教学过程
（一）杠杆的定义
同学们，这里有一桶水，老师想请一个同学看能不能把它提起
看来是费了好大的劲才提起。我们人类最聪明的地方是为了生活方便而使用机械。今天，老师今天准备了一跟神奇的棒，我们再来试试
（女生直接用棒抬，抬不动）看来，还得有个小帮手——支架。
还是抬不动？没关系，这根棒的神奇之处在于它能够伸长，我们再来试试。
我们发现这个神奇的装置能够通过伸长距离达到省力的效果，其实这就是我们今天要研究的杠杆。在生活中，杠杆是一种简单，但用途十分广泛的机械。我们来看下面这些工具，虽然形状不尽相同，但使用过程也是杠杆，如：抽水机的手柄、剪刀、夹子、缝纫机的踏板，他们在使用过程中都有很多共同点，你们能找到吗？
绕固定点转动、在力的作用下、材质都是坚硬的。
物理学中，为了更好的研究这类机械，忽略其形状的不同，把这些具体事物抽象为一根硬棒。而这跟硬棒都能在力的作用下绕固定点转动，我们就把它称为杠杆。
（二）杠杆的动力、支点、阻力
我们再来认识杠杆这种模型。
杠杆都能绕固定点转动这个固定点就叫做支点。支点是很重要很特殊的点。
杠杆要想转动那我们就要给铁棒的一端施加力的作用，那这个使杠杆转动的力我们就把它称为动力。
因为力有三要素，我们描述一个力就要描述力的三要素：首先大家说说动力的作用点在哪里呢？一定在手和杠杆的接触的地方，那是在手上还是杠杆上呢？因为是杠杆受到动力的作用，所以我确定动力的作用点一定在杠杆上。
其次动力的大小和方向呢？我的手向下压杠杆，所以压力的方向是垂直向下，动力的大小也是由施力者调节决定的，但一定下来就不能改变了。我们就可以画出动力的示意图了。
那铁棒转动起来会不会受到阻碍呀？为什么呢？诶，肯定会，因为杠杆的另一端被水桶拉着，就对它也有一个阻碍杠杆转动的阻力。阻力就是水桶对杠杆的拉力，所以阻力的作用点肯定在杠杆上，那阻力的方向如何判断呢？这里是对杠杆有向下的拉力，所以阻力方向向下。阻力大小呢？由阻碍杠杆转动的物体决定，障碍物对杠杆压力一定，阻力就一定，就可以画出阻力的示意图了。
（三）力臂
杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动，我们就说杠杆平衡了。那么杠杆的平衡与哪些因素有关呢？
这里有一个跷跷板，老师想要把这两只小熊放在板上，使板保持平衡，有哪位同学可以做到？
现在老师想把其中一只换成更重的大熊，还能平衡吗？那要怎么操作呢？
我们来请这位同学分享下，通过刚才的操作，你觉得杠杆的平衡与哪些因素有关呢？
力的大小和位置（作用点）
能进一步思考吗？老师提示一下：在研究转动时，有个重要的点大家不要忘记，就是支点。
在刚才的实验中，如果我不改变作用点的位置，而改变的是支点的位置可以吗？我们来试试。
所以，影响杠杆平衡的因素是什么呢？
我们先画出跷跷板的支点、动力、阻力。（动力和阻力是相对的）
应该是力的大小和支点到作用点的距离。
力的大小改变，就要改变力的作用点的位置，这样才能平衡。
那究竟是不是这样呢？我们通过实验进行探究。
同学们看，这是一根杠杆，它可以绕着支点O转动，在杠杆的一端挂着一个重物，重物对杠杆的拉力看做阻力。现在我用一个已调零的弹簧测力计在A点施加一个向下的动力，使得杠杆水平静止。此时，动力的作用效果与阻力的作用效果相互抵消了。我用一个标记纸记下此时动力的大小，并用一个箭头标记动力的三要素。
我现在控制作用点不变，改变力的方向，如果影响杠杆平衡的距离是支点到作用点的距离，那么我改变方向，力的大小还是不变。我们来看是否是这样？
我们发现力的大小在不断的变化，看来，这个距离并不是支点到力的作用点的距离。那是什么呢？看来，我们还得把方向考虑在内。物理学中把过力的作用点，沿力的方向所做的直线叫做力的作用线。而这个距离是支点到力在作用线的距离，我们把它叫做力臂。
动力臂就是从支点O到动力F1作用线的距离 。同理，阻力臂就是从支点O到阻力F2作用线的距离 。怎么画出动力臂呢？
先找出支点的位置；②做出力的作用线（虚线）；③从支点作力的作用线的垂线（用虚线，并标出垂直符号）；④力臂即支点到垂足的距离（用大括号标注，并标上L1或L2）（画图）
这就是杠杆的五要素。（板书：杠杆的五要素）
下面请同学画出动力臂和阻力臂
我们可以发现，力臂可以在杠杆上，也可以不在杠杆上。
（四）杠杆的平衡
通过刚才实验我们发现杠杆的平衡与力的大小和力臂大小有关。当动力、动力臂与阻力、阻力臂满足什么条件时杠杆就会平衡？
请同学进行讨论并猜想？
由于力和力臂的量纲不同，猜想二者的加减关系是毫无意义的．只有力与力臂的乘除关系才可能有意义。
下面我们通过实验进行探究：杠杆的平衡条件。
首先要先选杠杆。老师已经给大家准备了一个杠杆，把它固定在铁架台上便于操作。
接下来要让杠杆平衡那么接下来请同学们一起来看。我选那个平衡状态好呢？第一种。为什么呢？我们知道对于水平位置的平衡，支点到力作用点的距离刚刚好就等于力臂，所以只要杠杆上有刻度，我就可以读出力臂的大小了。对于非水平位置的平衡大家画出它的力臂，发现这时力臂不在杠杆上，要测量的话要用尺子这样测，会非常麻烦。
现在我们要调整杠杆水平平衡，如何调节呢？两边有平衡螺母（其实平衡螺母我们在哪里有接触过呢？哦天平 所以应该怎么调还记得吗？杠杆左边向上，则将平衡螺母往左调。杠杆右向向上，则将平衡螺母往右调）。
力的大小可以通过挂砝码来改变，我们把砝码挂在这个环下，移动环就可以改变力臂的大小。为了读数方便，移动环的位置最好在整数位置，如：5cm，10cm，15cm。我们要改变动力、动力臂、阻力、阻力臂，但都要使杠杆保持水平平衡。请同学注意：调整杠杆平衡时要先将两边的环放在杠杆的对称位置，减小其重力对杠杆平衡的影响。为了使结论更具有普遍性，左右两边所挂钩码个数尽量不同。今天我们使用的钩码每个都是0.5N。请同学们开始实验并记录数据。
这是一位同学的实验数据，我们一起来看一下。
四次实验有什么规律呢？请大家讨论每个杠杆平衡条件。
我们来看其他同学的意见。大家都得出了这个结论。很好，我们最后发现：动力臂×动力=阻力臂×阻力。
用公式表示为：F1*l1= F2*l2非常好，那这个就是杠杆平衡的条件了。
动力臂×动力表示动力使杠杆转动的效果
阻力臂×阻力表示阻力阻碍杠杆转动的效果
这二者效果相互抵消，杠杆就平衡。
（五）应用
学习了杠杆的平衡条件，大家能否解释一下为什么改变这根棒的长度就能达到放大力的作用？
除了刚才增大动力臂的办法，还有别的办法可以实现吗
2、动物园里的饲养员想要将一个胡萝卜平均分给两只小兔子，他用绳子将胡萝卜水平吊起保持平衡，然后在从绳子的位置切下，大家说这样做能公平的分为两份吗？
我们可以把胡萝卜看成杠杆，绳子与胡萝卜接触的地方是支点，这一半的重力是动力，这一半的是阻力，我们在画出动力臂和阻力臂，有什么发现？
根据杠杆平衡条件，可以判断出，那事实是不是这样呢？我们把胡萝卜切下，放在天平两边，那边比较重，那边会下沉。
（六）知识小结
同学们，我们的生产、生活中都大量使用杠杆，请同学们课后进行调查研究，选择一种杠杆进行说明，找到支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂，配上示意图，并说明杠杆的作用。
一、教学目标
1、知识与技能：学生动手实验，能得出杠杆和平衡条件，并能利用杠杆平衡条件解决一些实际问题
2、过程与方法：通过实验操作和分析培养学生的动手能力和观察分析实验现象的能力
3、情感与态度：通过实验的操作和分析培养学生实事求是的科学态度。
二、教学重难点
重点：探究杠杆的平衡条件。
难点：（1）、力臂的应用，并让学生会画力臂。
（2）、用实验让学生总结出杠杆的平衡条件。
三、教学方法
教师引导下问题讨论与实验探究相结合
四、教学过程
（一）杠杆的定义
同学们，这里有一桶水，老师想请一个同学看能不能把它提起
看来是费了好大的劲才提起。我们人类最聪明的地方是为了生活方便而使用机械。今天，老师今天准备了一跟神奇的棒，我们再来试试
（女生直接用棒抬，抬不动）看来，还得有个小帮手——支架。
还是抬不动？没关系，这根棒的神奇之处在于它能够伸长，我们再来试试。
我们发现这个神奇的装置能够通过伸长距离达到省力的效果，其实这就是我们今天要研究的杠杆。在生活中，杠杆是一种简单，但用途十分广泛的机械。我们来看下面这些工具，虽然形状不尽相同，但使用过程也是杠杆，如：抽水机的手柄、剪刀、夹子、缝纫机的踏板，他们在使用过程中都有很多共同点，你们能找到吗？
绕固定点转动、在力的作用下、材质都是坚硬的。
物理学中，为了更好的研究这类机械，忽略其形状的不同，把这些具体事物抽象为一根硬棒。而这跟硬棒都能在力的作用下绕固定点转动，我们就把它称为杠杆。
（二）杠杆的动力、支点、阻力
我们再来认识杠杆这种模型。
杠杆都能绕固定点转动这个固定点就叫做支点。支点是很重要很特殊的点。
杠杆要想转动那我们就要给铁棒的一端施加力的作用，那这个使杠杆转动的力我们就把它称为动力。
因为力有三要素，我们描述一个力就要描述力的三要素：首先大家说说动力的作用点在哪里呢？一定在手和杠杆的接触的地方，那是在手上还是杠杆上呢？因为是杠杆受到动力的作用，所以我确定动力的作用点一定在杠杆上。
其次动力的大小和方向呢？我的手向下压杠杆，所以压力的方向是垂直向下，动力的大小也是由施力者调节决定的，但一定下来就不能改变了。我们就可以画出动力的示意图了。
那铁棒转动起来会不会受到阻碍呀？为什么呢？诶，肯定会，因为杠杆的另一端被水桶拉着，就对它也有一个阻碍杠杆转动的阻力。阻力就是水桶对杠杆的拉力，所以阻力的作用点肯定在杠杆上，那阻力的方向如何判断呢？这里是对杠杆有向下的拉力，所以阻力方向向下。阻力大小呢？由阻碍杠杆转动的物体决定，障碍物对杠杆压力一定，阻力就一定，就可以画出阻力的示意图了。
（三）力臂
杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动，我们就说杠杆平衡了。那么杠杆的平衡与哪些因素有关呢？
这里有一个跷跷板，老师想要把这两只小熊放在板上，使板保持平衡，有哪位同学可以做到？
现在老师想把其中一只换成更重的大熊，还能平衡吗？那要怎么操作呢？
我们来请这位同学分享下，通过刚才的操作，你觉得杠杆的平衡与哪些因素有关呢？
力的大小和位置（作用点）
能进一步思考吗？老师提示一下：在研究转动时，有个重要的点大家不要忘记，就是支点。
在刚才的实验中，如果我不改变作用点的位置，而改变的是支点的位置可以吗？我们来试试。
所以，影响杠杆平衡的因素是什么呢？
我们先画出跷跷板的支点、动力、阻力。（动力和阻力是相对的）
应该是力的大小和支点到作用点的距离。
力的大小改变，就要改变力的作用点的位置，这样才能平衡。
那究竟是不是这样呢？我们通过实验进行探究。
同学们看，这是一根杠杆，它可以绕着支点O转动，在杠杆的一端挂着一个重物，重物对杠杆的拉力看做阻力。现在我用一个已调零的弹簧测力计在A点施加一个向下的动力，使得杠杆水平静止。此时，动力的作用效果与阻力的作用效果相互抵消了。我用一个标记纸记下此时动力的大小，并用一个箭头标记动力的三要素。
我现在控制作用点不变，改变力的方向，如果影响杠杆平衡的距离是支点到作用点的距离，那么我改变方向，力的大小还是不变。我们来看是否是这样？
我们发现力的大小在不断的变化，看来，这个距离并不是支点到力的作用点的距离。那是什么呢？看来，我们还得把方向考虑在内。物理学中把过力的作用点，沿力的方向所做的直线叫做力的作用线。而这个距离是支点到力在作用线的距离，我们把它叫做力臂。
动力臂就是从支点O到动力F1作用线的距离 。同理，阻力臂就是从支点O到阻力F2作用线的距离 。怎么画出动力臂呢？
先找出支点的位置；②做出力的作用线（虚线）；③从支点作力的作用线的垂线（用虚线，并标出垂直符号）；④力臂即支点到垂足的距离（用大括号标注，并标上L1或L2）（画图）
这就是杠杆的五要素。（板书：杠杆的五要素）
下面请同学画出动力臂和阻力臂
我们可以发现，力臂可以在杠杆上，也可以不在杠杆上。
（四）杠杆的平衡
通过刚才实验我们发现杠杆的平衡与力的大小和力臂大小有关。当动力、动力臂与阻力、阻力臂满足什么条件时杠杆就会平衡？
请同学进行讨论并猜想？
由于力和力臂的量纲不同，猜想二者的加减关系是毫无意义的．只有力与力臂的乘除关系才可能有意义。
下面我们通过实验进行探究：杠杆的平衡条件。
首先要先选杠杆。老师已经给大家准备了一个杠杆，把它固定在铁架台上便于操作。
接下来要让杠杆平衡那么接下来请同学们一起来看。我选那个平衡状态好呢？第一种。为什么呢？我们知道对于水平位置的平衡，支点到力作用点的距离刚刚好就等于力臂，所以只要杠杆上有刻度，我就可以读出力臂的大小了。对于非水平位置的平衡大家画出它的力臂，发现这时力臂不在杠杆上，要测量的话要用尺子这样测，会非常麻烦。
现在我们要调整杠杆水平平衡，如何调节呢？两边有平衡螺母（其实平衡螺母我们在哪里有接触过呢？哦天平 所以应该怎么调还记得吗？杠杆左边向上，则将平衡螺母往左调。杠杆右向向上，则将平衡螺母往右调）。
力的大小可以通过挂砝码来改变，我们把砝码挂在这个环下，移动环就可以改变力臂的大小。为了读数方便，移动环的位置最好在整数位置，如：5cm，10cm，15cm。我们要改变动力、动力臂、阻力、阻力臂，但都要使杠杆保持水平平衡。请同学注意：调整杠杆平衡时要先将两边的环放在杠杆的对称位置，减小其重力对杠杆平衡的影响。为了使结论更具有普遍性，左右两边所挂钩码个数尽量不同。今天我们使用的钩码每个都是0.5N。请同学们开始实验并记录数据。
这是一位同学的实验数据，我们一起来看一下。
四次实验有什么规律呢？请大家讨论每个杠杆平衡条件。
我们来看其他同学的意见。大家都得出了这个结论。很好，我们最后发现：动力臂×动力=阻力臂×阻力。
用公式表示为：F1*l1= F2*l2非常好，那这个就是杠杆平衡的条件了。
动力臂×动力表示动力使杠杆转动的效果
阻力臂×阻力表示阻力阻碍杠杆转动的效果
这二者效果相互抵消，杠杆就平衡。
（五）应用
学习了杠杆的平衡条件，大家能否解释一下为什么改变这根棒的长度就能达到放大力的作用？
除了刚才增大动力臂的办法，还有别的办法可以实现吗
2、动物园里的饲养员想要将一个胡萝卜平均分给两只小兔子，他用绳子将胡萝卜水平吊起保持平衡，然后在从绳子的位置切下，大家说这样做能公平的分为两份吗？
我们可以把胡萝卜看成杠杆，绳子与胡萝卜接触的地方是支点，这一半的重力是动力，这一半的是阻力，我们在画出动力臂和阻力臂，有什么发现？
根据杠杆平衡条件，可以判断出，那事实是不是这样呢？我们把胡萝卜切下，放在天平两边，那边比较重，那边会下沉。
（六）知识小结
同学们，我们的生产、生活中都大量使用杠杆，请同学们课后进行调查研究，选择一种杠杆进行说明，找到支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂，配上示意图，并说明杠杆的作用。