第十二章 简单机械
第一节 杠杆
1课时 新授课
知识与技能
1、知道什么是杠杆,能从常见的工具中辨认出杠杆,能够在杠杆上确认支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂的位置,能准确的画出杠杆的动力臂与阻力臂。
2、通过参与科学探究活动,能对杠杆平衡条件进行猜想与假设,并设计出验证方案,对获得的信息进行处理,得出杠杆的平衡条件。
过程与方法
1、通过观察,感知杠杆,培养观察能力。
2、通过实验探究,总结归纳出杠杆的平衡条件,培养学生初步的分析概括能力、收集信息和处理信息的能力。
3、在对实例的调研、分析和解释中进一步理解杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂的位置及其平衡条件。
情感、态度与价值观
1、使学生感受到杠杆在生活中有着广泛的应用,提高探究的乐趣。
2、在实验探究过程中使学生感受科学的魅力。
【教学重难点】
重点:杠杆平衡条件
难点:画动力臂、阻力臂。
【教学准备】或【实验准备】
教师学生共用:砸钉子的木板、羊角锤;大石头、小石头、撬棒;压水井演示器;多媒体
学生用:杠杆、支架、钩码。
【教学过程】
主 要 教 学 过 程
教学内容 教师活动 学生活动
一、导入新课二、进行新课(一)杠杆定义及其五要素1、定义:能饶一固定点转动的硬棒。2、五要素:支点O:杠杆绕着转动的点;动力F1:使杠杆转动的力;阻力F2:阻碍杠杆转动的力;动力臂L1:支点到动力作用线的距离;阻力臂L2:支点到阻力作用线的距离(二)杠杆的平衡条件提出问题猜想或假设制定计划、设计方案进行实验、收集证据分析、论证评估、交流(三)生活中的杠杆 设计实验,引入新课:实验内容:1、羊角锤起钉子;2、撬棒撬石头;3、压水井压水过程设计:一、分别展示实验器材,提出问题,并让学生台前演示:羊角锤起钉子实验器材:砸有钉子的木板、羊角锤;提出问题:你能用羊角锤将木板上的钉子起下来吗?一个学生代表台前演示。撬棒撬石头实验器材: 撬棒、大石头、小石头提出问题:你能用老师提供的器材将这块大石头撬起来吗?一个学生代表台前演示。(三) 压水井压水1、实验器材:压水井演示仪2、提出问题:谁会用压水井压水?3、一个会的学生代表台前演示。二、用flash展示以上实验过程及图片,寻找共同特点。 三、引入课题:能够绕一固定点转动的硬棒叫做杠杆,杠杆是生活中常见的简单机械,本节课我们就来研究杠杆。板书课题。杠杆定义:(一)在引入的基础上让学生给出杠杆的定义。(二)组织学生列举生活中见到的杠杆,并用图片展示:(三)老师用图片展示古代的杠杆:(四)根据以上的杠杆,提出问题并讨论,深化对杠杆的认识:杠杆一定是直的吗?2、五要素:组织学生看书77页,自学杠杆的五要素。(一)点拨:(1)支点一定是固定点(或瞬间固定)且在杠杆上;(2)动力和阻力使杠杆向相反的方向转动;(3)力臂的概念:a、讲述什么是力的作用线(过力的作用点沿力的方向的一条直线);b、力臂是支点到力的作用线的垂直距离,不是支点到力的作用点的距离注:以撬棒撬石头为例,用图片展示五要素:(二)应用练习 试画出下列各力的力臂: 注:用实物投影展示学生答案。引导学生小结:(一)画力臂的方法:辨认杠杆;找出支点;作力的作用线;过支点向力的作用线作垂线;标出支点到垂足的距离即为力臂。(二)通过以上图示,深化对动力、阻力及力臂的认识:1、动力、阻力的方向一定相反吗?2、力臂一定在杠杆上吗?3、若一力作用在杠杆上,作用点不变,但作用方向改变,力臂是否改变?过渡:生活中使用杠杆一般都是在杠杆平衡的状态下使用的,那么杠杆平衡时需要满足什么样的条件呢?(一)讲述什么是杠杆的平衡?杠杆处于静止或匀速转动状态即为杠杆的平衡状态。(二)探究杠杆的平衡条件1、提出问题:杠杆平衡时需要满足什么样的条件呢?即动力、动力臂、阻力、阻力臂存在怎样的关系呢?2、猜想或假设:设想一: F1+L1 = F2+L2设想二: F1-L1 = F2-L2设想三: F1/L1 = F2/L2设想四: F1L1 = F2L23、制定计划与设计方案:(组织学生参看课本77页“探究杠杆的平衡条件”相关内容。)思考与讨论-----直击考点:(1)杠杆两端的平衡螺母的作用是什么 实验过程中如果杠杆不平衡,能否调节平衡螺母?(2)该实验为什么让杠杆在水平位置平衡?4、组织学生进行实验并收集证据:将实验数据记录于表格内。展示实验表格:实验次数动力F1/N动力臂L1/cmF1×L1动力F2/N动力臂L2/cmF2×L21235.分析论证、得出结论:杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂F1×L1 = F2×L2点拨:a、杠杆的平衡条件是力与力臂的乘积相等,不是力相等,也不是力臂相等;b、杠杆的平衡条件可以写成乘积形式,也可以写成比例形式。c、从比例形式可以看出:力与力臂成反比;且如果杠杆的动力和阻力或动力臂和阻力臂成同样倍数变化时,杠杆仍然平衡。d、杠杆的平衡条件又称杠杆原理。6、组织学生评估、交流:实验过程中有无失误或不足的地方?7、实验拓展讨论:杠杆有无重力?该实验中为何没考虑杠杆的重力?若此实验杠杆的支点不在中心,是否需要考虑杠杆的重力?(三)应用练习:1、你能说出“小小称砣能压千斤”的道理吗 2、阿基米德曾经有这样的豪言壮语:给我一个立足点和一根足够长的木棍,我就能搬动地球。你认为他的说法有道理吗 为什么?3、用杠杆的平衡条件进行计算:题目见课本78页:例题点拨:(1)题目相当于已知平衡条件中的F1、L1、L2,求F2.代入公式即可。(2)力臂的单位两边统一即可。1、由杠杆的平衡条件引导学生分析得出三种杠杆:省力杠杆: L1 > L2 F1 < F2费力杠杆: L1 < L2 F1 > F2等臂杠杆: L1 = L2 F1 = F2点拨:a、省力杠杆费距离;费力杠杆省距离;等臂杠杆不省力也不省距离。b、使用费力杠杆不是为了费力,而是为了省距离。2、组织学生列举生活中哪些是省力杠杆?哪些是费力杠杆?哪些是等臂杠杆?(一)省力杠杆:在学生列举的基础上,展示图片。 (二)费力杠杆:在学生列举的基础上,展示图片。 提出问题并点拨:使用这些费力杠杆是为了费力吗?(不是,是为了省距离,操作方便。)(三)等臂杠杆点拨:天平是目前使用的唯一的等臂杠杆。注:若学生列举不出或列举的不全面,老师可展示出图片让学生判断。3.巩固练习:下列各图中,为省力杠杆的是( ) A B C D (一)以小组为单位,讨论交流:1、可用如下图的方法将钉子起下来;用下图的方法:将撬棒插在大石头下面,将小石头垫在撬棒下面,然后在撬棒的另一端向下用力压撬棒即可将大石头撬起;用手反复提压压水井的柄。(二)三个代表台前演示再次参看flash动画及图片寻找共同特点:都是硬棒;都能绕一固定点转动能饶一固定点转动的硬棒。思考、回答:钢丝钳、杆秤、瓶盖起子、火钳、钓鱼竿、跷跷板、独轮车、镊子、天平等。认识:古代的时候人们就使用杠杆了不一定,可直可弯看书自学杠杆五要素:并根据老师的点拨及图示正确认识:支点、动力、阻力及动力臂、阻力臂的概念。完成相应的练习画力臂:不一定;不一定;改变。了解什么是杠杆的平衡。根据老师提出的问题猜想:…看书了解实验设计与实验过程实验前,调节杠杆平衡。实验过程中不能调节平衡螺母。便于直接从杠杆上读出力臂。进行实验:在杠杆两端挂上不同数量的钩码,并移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡,记下相应的动力、动力臂、阻力、阻力臂,并填入表格内。分析实验数据,得出杠杆的平衡条件。进一步明确认识杠杆的平衡条件回顾实验过程,评估并交流有无失误或不足之处有;该实验中,杠杆自身的重力过支点,其力臂为零,对杠杆的平衡无影响,故不用考虑杠杆的重力。需要。杆秤是杠杆,虽然称砣的重力很小,但只要它的力臂够长,他便能称出较大的重力。有道理。利用杠杆原理,只要找到合适的支点,让阻力臂足够短,动力臂足够长即可用较小的力撬动地球。练习用杠杆的平衡条件求解:分析杠杆的平衡条件,得出三种杠杆及满足的条件。列举省力杠杆:铡刀、羊角锤、核桃夹、撬棒、压水井的柄、瓶盖起子、独轮车等。列举费力杠杆:手臂、钓鱼竿、镊子、船桨、火钳等。不是,是为了省距离,操作方便。列举等臂杠杆:天平判断各杠杆,确定D、F为省力杠杆。
三、课堂小结: 回顾本节课的学习内容构成知识体系 (用小资料的形式展示:人体上的杠杆----见附件1) 讨论、梳理学习内容
四、反馈练习 见附件2 老师巡视 完成反馈练习
五、课堂检测 见附件3 师巡视、讲评 完成检测题
六、布置作业 见附件4 课后完成
【板书设计】
第一节 杠杆
一、杠杆定义及其五要素
1、定义:能饶一固定点转动的硬棒。
2、五要素:
支点:杠杆绕着转动的点;
动力:使杠杆转动的力;
阻力:阻碍杠杆转动的力;
动力臂:支点到动力作用线的距离;
阻力臂:支点到阻力作用线的距离。
二、杠杆的平衡条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1×L1 = F2×L2
三、生活中的杠杆
省力杠杆: L1 > L2 F1 < F2
费力杠杆: L1 < L2 F1 > F2
等臂杠杆: L1 = L2 F1 = F2
【教学反思】
一、教案的“亮点”
1、由于杠杆是我们生活中用的非常多的简单机械,因此本节课始终坚持从生活实际出发,引导学生认识杠杆、列举生活中的杠杆,从而提高了学生探究杠杆的乐趣。
2、通过三个实验,使学生感知杠杆并从中找出它们都有杠杆的共同特点(绕一固定点转动的硬棒)引入新课,及培养了学生的观察能力,同时又具体、直观。
3、本节课始终用图片展示同学们列举的杠杆,化抽象为具体,突破了学生认识杠杆上的难点。
4、画力臂是本节课的难点,为了突破该难点,我采用了适时点拨并及时练习、小结且用实物投影展示答案的方法,使得学生对力臂的画法掌握较好。
5、通过实验探究出杠杆的平衡条件,不仅再一次培养了学生的实验探究、分析概括、收集信息和处理信息的能力,同时又对杠杆的平衡条件进行了及时的点拨和应用练习,使学生对其认识较为透彻。
二、本节课的问题
由于本节课内容较多,所以时间较为紧张,因此在以后的教学中每个环节都要打紧一些。
附件1:
小资料——人体内的杠杆
很多机器上都有杠杆,人体中也有很多杠杆,当我们拿起一件东西,点一点头,弯一弯腰或翘一下脚尖,这时都得依靠人体的杠杆才能起作用。
当曲肘把重物举起来时手臂就是一个杠杆(如图1);
如果你弯一下腰,那么腰部肌肉和脊骨之间便形成
一个杠杆(如图2);
当把脚尖翘起来时,也构成一个杠杆(如图3)。
图1 图2 图3
附件2:
反馈练习
1、一根均匀铜丝,在中点处支住它刚好平衡,现将其右端从中对折起来,如图所示,则杠杆( )
A.仍平衡
B.左端下降
C.右端下降
D.无法判断
2、图中的等臂杠杆处于水平位置并静止,B端绳子的拉力F与A端重力G相比( )
A. F = G
B. F〈 G
C. F 〉G
D. 无法比较
3.把重为4N和12N的物体分别挂在杠杆的两端,杠杆水平平衡时,两端的力臂之比是 。
4.各式各样的剪刀都是一对对杠杆,要剪开较硬的物体,使用哪种剪刀最合适( )
5.有一扁担长2m,前后端分别挂有重300N和200N的货物,要使扁担保持水平,肩应在离前端多远的地方?
附件3:
当堂检测
1、判断正误:
(1)杠杆必须是一根直棒 ( )
(2)杠杆不一定有支点 ( )
(3)动力和阻力总是使杠杆向相反的方向转动 ( )
(4)杠杆的动力臂和阻力臂之和一定等于杠杆的长度 ( )
2、做“研究杠杆的平衡条件”实验时,在挂钩码前先要调节 ,使杠杆在 位置平衡。杠杆的平衡条件是 ,数学表达式为 。
3.如下左图所示:杠杆处于平衡状态,F的力臂是什么
4、如上右图所示,重物G =400N,AB=20cm,BC=60cm,CD=60cm,求将重物G提起时所用的最小动力(图中装置可绕A点转动)。
附件4:
动动脑----课后作业
悬涯峭壁遇难题 杠杆原理显神通
小卓、小越是一对双胞胎。今天刚一放暑假, 兄弟俩就准备到对面山上的外婆家去度假,可是走在半路上,他们发现,在到外婆家的路上有一个悬崖 ,悬崖上原来的木桥因天长日久,已经腐化,不复存在了。这可怎么办?兄弟俩只得四处寻找东西,希望找到一个合适的材料,能搭桥过去。真巧!他俩在一个破旧的房子里找到了两块木板,兄弟高高兴兴的扛到悬崖边,一试,不行!两块木板都不够长,就差那么一丁点!兄弟俩又急忙找绳子,这回可不那么幸运了,什么也找不到。这可怎么办?你能帮他们想个办法吗
鱼
笼
灯
火
虫
太
篝
无
无
灯
笼
鱼
火
虫
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