2021-2022学年沪科版八年级全一册物理10.1科学探究：杠杆的平衡条件教案

《科学探究：杠杆的平衡条件》教学设计
【教学目标】
知识与技能
了解杠杆及杠杆的五要素，会画出力臂。
通过实验探究，得出杠杆的平衡条件。
知道省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的特点。
知道杠杆在生活中的应用。
过程与方法
通过参与科学探究活动，归纳出杠杆的平衡条件，培养学生的观察能力和分析能力。
情感态度价值观
通过了解杠杆的运用，进一步认识物理的价值，培养学生学习物理的兴趣。
【教学重点】
画力臂、探究杠杆的平衡条件、
【教学难点】
对力臂的理解和作图
【教学课时】2课时
【创设情景，导入新知】
阿基米德曾经说过：“给我一个支点，我就能撬起整个地球。”这句话是否有科学依据，能成功吗
阿基米德用来撬动地球的工具就是杠杆，也就是我们这节课要研究的问题。
【进行新课】
、认识杠杆
1.人们在生产、生活中常用到以下几种工具（剪刀、天平、核桃钳），你能说出它们使用时有什么共同特征吗？
教师引导学生观察：这些工具在工作过程中是否需要力的作用？是否有转动现象 是否绕着固定点转动？
师生归纳，共同特征：受力的作用、绕固定点转动、比较坚硬；
2.引出杠杆的定义,在物理学中,把在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒称为杠杆。
注意：硬棒可以是直,也可以是弯曲的；
3.以课本图10-2用棒撬动物体为例，引出支点、动力、阻力的概念，在引出力臂的概念前，先介绍“力的作用线”：经过力的作用点，沿力的方向所引的直线，再引出动力臂和阻力臂。
4.作力臂的方法（边讲边作图）
①找支点
②画力的作用线（正向或反向用虚线延长）
③作力臂（从支点向力的作用线作垂线段（标垂足），垂线段就是该力的力臂）
④标注：大括号+虚线或用实线并在两端加箭头表示；并标注力臂的符号
5.练习：如图所示，O为支点，分别在两个图中画出动力的力臂L1，阻力的力臂L2 。
（二）、探究杠杆的平衡条件
1. 什么是杠杆的平衡？
引导学生物体处于平衡状态时，是保持什么状态？
得出：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们说杠杆平衡了。
2.实验探究：杠杆的平衡条件
（1）提出问题:杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？
（2）设计实验与制定计划
①思考：为什么实验时要调节杠杆在水平位置平衡？（结合刚做的练习思考）
教师引导学生得出：方便读出力臂
②如何调节平衡螺母，将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡。（学生动手操作）
教师引导学生得出：左高向左调，右高向右调
③实验步骤：
a、调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。
b、改变悬挂的钩码个数（动力F1 阻力F2 ），移动其悬挂的位置，使杠杆仍在水平位置平衡，读出两边的力（钩码总重）和力臂，填表。
c、改变两边的力和力臂的数值，重复几次实验。得出三组数据。
(3).进行实验与收集数据
①注意：1.挂钩码后，不能再移动平衡螺母，只能通过移动钩码的位置使杠杆平衡。
②实验数据记录表
（4）.分析与论证
依据数学的四则运算，这四个量之间可能存在以下关系
假设一： F1＋L1=F2+L2 假设二： F1－L1=F2+L2
假设三： F1/L1=F2/L2 假设四： F1 · L1=F2 · L2
引导学生用排除法得出
杠杆的平衡条件：F1 · L1=F2 · L2
即：动力×动力臂＝阻力×阻力臂
意义：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。
（三）、杠杆的分类
1.你能说出下面的几种杠杆哪种可以省力？哪种费力？哪种既不省力也不费力吗？
2.在下面的杠杆上画出力臂。比较动力臂和阻力臂的大小关系，得出动力与阻力大小的关系。
（1）
①由图可看出，动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件，得出动力小于阻力。
即这种杠杆使用起来省力，常被称为省力杠杆。
②在生活中，你还发现了哪些工具是省力杠杆？
学生举例教师补充：“钢丝钳”剪铁丝、用“羊角锤”起钉子
③ 我们在使用省力杠杆时，得到了省力的利益，同时我们又付出了怎样的代价呢？（费距离）
（2）
①由图可看出，动力臂小于阻力臂，根据杠杆的平衡条件，
得出动力大于阻力。
即这种杠杆使用起来费力，常被称为费力杠杆。
②在生活中，你还发现了哪些工具是费力杠杆？
学生举例教师补充：用“镊子”夹东西、“扫帚”扫地
③我们在使用费力杠杆时，虽然付出了多一点力气，得到了什么利益？（省距离）
（3）
①由图可看出，动力臂等于阻力臂，根据杠杆的平衡条件，得出动力等于阻力。
②在生活中，你还发现了哪些工具是等臂杠杆？
学生举例教师补充：托盘天平
③由杠杆的平衡条件可知，没有既省力又省距离的杠杆。
3.阅读课本第188页的信息窗，标出支点、动力、阻力，尝试画出动力臂和阻力臂，并判断人体手臂的杠杆属于哪类型杠杆？
（四）、课堂小结
（五）、课堂练习
（六）、布置作业
【教学板书】
杠杆定义
杠杆的五要素
作力臂的方法
①找支点
②画力的作用线（正向或反向用虚线延长）
③作力臂（从支点向力的作用线作垂线段（标垂足），垂线段就是该力的力臂）
④标注：大括号+虚线或用实线并在两端加箭头表示；并标注力臂的符号
杠杆的平衡条件：F1 · L1=F2 · L2
杠杆的分类
省力杠杆： 一般为干活工具
费力杠杆：吃（食品夹）/娱乐（钓鱼竿）的工具
等臂杠杆：托盘天平