初中物理人教版八下12.1杠杆教案
图片预览
文档简介
12.1杠杆
【学习目标】
1．知道杠杆种类及三种杠杆的特点；能从常见工具和简单机械中识别出杠杆并能进行分类。
2．知道杠杆的平衡条件。
3．会画力臂；能用杠杆平衡条件进行计算。
4．练习使用杠杆，体会杠杆的作用，提高观察力、抽象概括能力。
【教学重难点】
重点：理解杠杆的平衡条件、杠杆的分类。
难点：从常见的工具和简单机械中识别杠杆，理解力臂的概念，从常见的工具和简单机械中识别杠杆的种类，理解省力、费力和等臂杠杆的具体应用。
【教学方法】
启发诱导法、实验探究法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
多媒体展示：古埃及人建造金字塔时利用简单机械搬动巨大石块；我国古代利用桔槔在井上汲水；在现代建筑工地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动。让学生找出它们的共同特点。通过这些实例，有效地引起学生的注意，从而导入新课。
新课讲授：
探究点一、杠杆
活动1：演示：用长木板绕固定点转动撬一重物。
说明物体只要是硬的就行，跟形状无关。同时边说边板书课题。
定义：一根硬棒在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。
让学生再举一些杠杆的实例(如活塞式抽水机、跷跷板)以巩固对定义的理解。
杠杆的五要素：
支点：杠杆绕着转动的点叫支点，用字母O表示。
动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。
阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。
老师再来解释要使杠杆保持静止状态，力的大小不是跟支点到力的作用点的距离有关，而是跟支点到刚才的直线的距离有关，我们把沿力的方向所画的直线叫力的作用线，过支点到力的作用线的距离叫力臂。
动力臂：支点到动力作用线的距离，用字母l1表示。
阻力臂：支点到阻力作用线的距离，用字母l2表示。
活动2：请同学们画出下图的力臂。
教师巡回指导，注意发现比较典型的错误，反馈点拨。然后教师归纳总结，画力臂的步骤：
(1)确定支点；
(2)确定力的作用线；
(3)过支点到力的作用线作垂线；
(4)标垂足，定力臂。
探究点二、杠杆的平衡条件
活动1：我们把刚才杠杆所处的状态叫杠杆的平衡，所谓杠杆的平衡就是杠杆处于静止状态，那么杠杆的平衡跟哪些因素有关呢？
探究：杠杆的平衡条件
1．猜想。
2．设计实验。
3．进行实验：
①把杠杆用细线挂在铁架台上，调节两端的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂)。
②给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡。这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重力。
把支点右边的钩码重力当作动力F1，支点左边的钩码重力当作阻力F2；量出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把相应的数值填入表中。
③改变力和力臂的数值，再做两次实验。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1
2
3
4．分析论证，得出结论：根据表中的数据进行分析，例如可以对它们进行加、减、乘、除等运算，找出它们之间的关系。
杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
即：F1l1＝F2l2
它的含义：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。
活动5：例题 据《杭州日报》报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量。测量时利用了一根长度为10 m的槽钢作为杠杆。测得吊车吊钩的悬点距弹簧测力计一端9 m，距系铁笼处6 cm，当槽钢处于平衡状态时弹簧测力计的读数为200 N。若不计槽钢和铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10 N/kg。
解：由F1l1＝F2l2得：
F2=F1l1/l2=200 N×9 m/0.06 m=3×104 N
m=F2/g=3×104 N/10 N/kg=3×103 kg=3 t
探究点三、导体和绝缘体
我们身边有很多杠杆。例如，小朋友玩的跷跷板，拔钉子用的羊角锤，划船用的船桨……仔细观察这些杠杆，看看它们各自的动力臂和阻力臂有什么关系。
活动1：等臂杠杆 动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。
等臂杠杆最重要的应用是天平，天平是支点在中间的等臂杠杆。
活动2：省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。
请同学们回答在日常生活中有哪些省力杠杆？
多媒体展示省力杠杆如：
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？
费了动力作用点移动的距离。
活动3：请注意观察，赛艇的船浆在划水时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？
请同学们回答在日常生活中有哪些费力杠杆？
展示费力杠杆，如筷子、镊子等。
筷子简介：筷子，被外国人誉为“东方的文明”。它的使用，标志着中华民族文明的进步。美国哈佛大学一位人类学家认为，中国最古老的筷子的出现，大约是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早几百年。
课堂练习：
1．下列各种工具，使用中属于费力杠杆的是（ ）
A．钢丝钳 B．镊子 C．铁皮剪刀 D．扳手
【答案】B
【解析】A．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A错误；
B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B正确；
C．剪铁皮的剪刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C错误；
D．扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D错误。
故选：B。
2．在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（ ）
A．减小摩擦
B．使每组数据更准确
C．获取多组实验数据归纳出物理规律
D．多次测量取平均值减小误差
【答案】C
【解析】
探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据，排除偶然性，得到普遍规律；所以ABD错误，C正确。
故选：C。
3．下列说法正确的是（ ）
A．支点一定在杠杆上
B．动力作用点与阻力作用点一定在支点的两侧
C．力臂一定在杠杆上
D．杠杆的长度一定是动力臂与阻力臂之和
【答案】A
【解析】A．支点是杠杆绕着转动的固定点，所以支点在杠杆上，并且支点的位置是杠杆上的任意位置，故A正确；
B．作用在杠杆上的两个力的作用点可以在支点的同侧，也可以在异侧，故B错误；
C．力臂是支点到力的作用线的垂直距离，若力与杠杆不垂直，力臂就不会在杠杆上，故C错误；
D．杠杆的长度不是动力臂与阻力臂之和，故D错误。
故选：A。
4．如图所示为等刻度轻质杠杆，A处挂2 N的物体，若使杠杆在水平位置平衡，则在B处施加力的大小（ ）
A．一定是4 N B．可能为2 N C．一定为1 N D．可能为0.5 N
【答案】B
【解析】设杠杆每一格长度是L，当B处的作用力与杠杆垂直时，力臂最大，此时作用力最小，
由杠杆平衡条件可得：FALA＝FB最小LB，即：2 N×2L＝FB最小×4L，则FB最小＝1 N；
当作用在B处的力与杠杆不垂直时，力臂小于4L，作用力大于1 N，因此要使杠杆平衡，作用在B处的力F≥1 N，故ACD错误，B正确。
故选：B。
5．在探究杠杆平衡条件的实验中，在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码的位置，杠杆处于水平平衡状态，如图所示。若在杠杆支点两侧各增加一个钩码，则杠杆将（ ）
A．左端下降 B．右端下降 C．仍然平衡 D．无法判断
【答案】A
【解析】设杠杆上每格长度是L，每格钩码的重力是G，由杠杆平衡条件可得：2G×3L＝3G×2L，杠杆处于平衡状态；
若在杠杆支点两侧各增加一个钩码，则杠杆左侧的力与力臂的乘积为：3G×3L＝9GL，
右侧的力与力臂的乘积为：4G×2L＝8GL，
可见，杠杆左侧的力与力臂的乘积大于右侧的力与力臂的乘积，杠杆不能维持平衡，其左端将下降。
故选：A。
课堂小结：
杠杆的定义
杠杆的五要素：
杠杆的平衡
4．杠杆的平衡条件：
5．生活中的杠杆
等臂杠杆
省力杠杆
费力杠杆
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
12.1杠杆
1．杠杆的定义：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒叫作杠杆。
2．杠杆的五要素：
(1)支点：杠杆绕着转动的点
(2)动力：使杠杆转动的力
(3)阻力：阻碍杠杆转动的力
(4)动力臂：从支点到动力作用线的距离
(5)阻力臂：从支点到阻力作用线的距离
3．杠杆的平衡：
当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。
4．杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
写作：F1·l1＝F2·l2
它的含义：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。
5．生活中的杠杆
等臂杠杆
省力杠杆
费力杠杆
【课后反思】
为什么要学习杠杆。杠杆作为所有机械的基础，必须要好好掌握！而如何勾起学生的学习欲望，本节课设计了课前导学问题，如何用较小的力获得较大的力，以小博大是人的天性，这一问题的设计较好的调动了学生的学习欲望，又由阿基米德的豪言壮语，进一天提升了学生的学习欲望。有了学习的冲动，相信好的开头已经成功了一半。
杠杆力臂的画法。能否找出力臂，画出力臂，计算出力臂的大小是杠杆平衡条件运用的前提，因此在这一块上还是舍得耗费时间的。
杠杆的平衡条件。这是本节的重点，也是所有杠杆问题的核心。本节课利用科学探究实验进行研究并发现杠杆的平衡条件，让学生有切身的感受，让学生意识到平衡条件的重要性和核心性是非常重要的。本节利用了大量的时间在平衡条件上是正确而合理的。
F2
B
O
A
F1
【学习目标】
1．知道杠杆种类及三种杠杆的特点；能从常见工具和简单机械中识别出杠杆并能进行分类。
2．知道杠杆的平衡条件。
3．会画力臂；能用杠杆平衡条件进行计算。
4．练习使用杠杆，体会杠杆的作用，提高观察力、抽象概括能力。
【教学重难点】
重点：理解杠杆的平衡条件、杠杆的分类。
难点：从常见的工具和简单机械中识别杠杆，理解力臂的概念，从常见的工具和简单机械中识别杠杆的种类，理解省力、费力和等臂杠杆的具体应用。
【教学方法】
启发诱导法、实验探究法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
多媒体展示：古埃及人建造金字塔时利用简单机械搬动巨大石块；我国古代利用桔槔在井上汲水；在现代建筑工地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动。让学生找出它们的共同特点。通过这些实例，有效地引起学生的注意，从而导入新课。
新课讲授：
探究点一、杠杆
活动1：演示：用长木板绕固定点转动撬一重物。
说明物体只要是硬的就行，跟形状无关。同时边说边板书课题。
定义：一根硬棒在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。
让学生再举一些杠杆的实例(如活塞式抽水机、跷跷板)以巩固对定义的理解。
杠杆的五要素：
支点：杠杆绕着转动的点叫支点，用字母O表示。
动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。
阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。
老师再来解释要使杠杆保持静止状态，力的大小不是跟支点到力的作用点的距离有关，而是跟支点到刚才的直线的距离有关，我们把沿力的方向所画的直线叫力的作用线，过支点到力的作用线的距离叫力臂。
动力臂：支点到动力作用线的距离，用字母l1表示。
阻力臂：支点到阻力作用线的距离，用字母l2表示。
活动2：请同学们画出下图的力臂。
教师巡回指导，注意发现比较典型的错误，反馈点拨。然后教师归纳总结，画力臂的步骤：
(1)确定支点；
(2)确定力的作用线；
(3)过支点到力的作用线作垂线；
(4)标垂足，定力臂。
探究点二、杠杆的平衡条件
活动1：我们把刚才杠杆所处的状态叫杠杆的平衡，所谓杠杆的平衡就是杠杆处于静止状态，那么杠杆的平衡跟哪些因素有关呢？
探究：杠杆的平衡条件
1．猜想。
2．设计实验。
3．进行实验：
①把杠杆用细线挂在铁架台上，调节两端的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂)。
②给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡。这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重力。
把支点右边的钩码重力当作动力F1，支点左边的钩码重力当作阻力F2；量出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把相应的数值填入表中。
③改变力和力臂的数值，再做两次实验。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1
2
3
4．分析论证，得出结论：根据表中的数据进行分析，例如可以对它们进行加、减、乘、除等运算，找出它们之间的关系。
杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
即：F1l1＝F2l2
它的含义：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。
活动5：例题 据《杭州日报》报道，2001年6月22日，在杭州动物园内，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计就测出了一头大象的质量。测量时利用了一根长度为10 m的槽钢作为杠杆。测得吊车吊钩的悬点距弹簧测力计一端9 m，距系铁笼处6 cm，当槽钢处于平衡状态时弹簧测力计的读数为200 N。若不计槽钢和铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10 N/kg。
解：由F1l1＝F2l2得：
F2=F1l1/l2=200 N×9 m/0.06 m=3×104 N
m=F2/g=3×104 N/10 N/kg=3×103 kg=3 t
探究点三、导体和绝缘体
我们身边有很多杠杆。例如，小朋友玩的跷跷板，拔钉子用的羊角锤，划船用的船桨……仔细观察这些杠杆，看看它们各自的动力臂和阻力臂有什么关系。
活动1：等臂杠杆 动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。
等臂杠杆最重要的应用是天平，天平是支点在中间的等臂杠杆。
活动2：省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。
请同学们回答在日常生活中有哪些省力杠杆？
多媒体展示省力杠杆如：
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？
费了动力作用点移动的距离。
活动3：请注意观察，赛艇的船浆在划水时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？
请同学们回答在日常生活中有哪些费力杠杆？
展示费力杠杆，如筷子、镊子等。
筷子简介：筷子，被外国人誉为“东方的文明”。它的使用，标志着中华民族文明的进步。美国哈佛大学一位人类学家认为，中国最古老的筷子的出现，大约是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早几百年。
课堂练习：
1．下列各种工具，使用中属于费力杠杆的是（ ）
A．钢丝钳 B．镊子 C．铁皮剪刀 D．扳手
【答案】B
【解析】A．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A错误；
B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B正确；
C．剪铁皮的剪刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C错误；
D．扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D错误。
故选：B。
2．在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（ ）
A．减小摩擦
B．使每组数据更准确
C．获取多组实验数据归纳出物理规律
D．多次测量取平均值减小误差
【答案】C
【解析】
探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据，排除偶然性，得到普遍规律；所以ABD错误，C正确。
故选：C。
3．下列说法正确的是（ ）
A．支点一定在杠杆上
B．动力作用点与阻力作用点一定在支点的两侧
C．力臂一定在杠杆上
D．杠杆的长度一定是动力臂与阻力臂之和
【答案】A
【解析】A．支点是杠杆绕着转动的固定点，所以支点在杠杆上，并且支点的位置是杠杆上的任意位置，故A正确；
B．作用在杠杆上的两个力的作用点可以在支点的同侧，也可以在异侧，故B错误；
C．力臂是支点到力的作用线的垂直距离，若力与杠杆不垂直，力臂就不会在杠杆上，故C错误；
D．杠杆的长度不是动力臂与阻力臂之和，故D错误。
故选：A。
4．如图所示为等刻度轻质杠杆，A处挂2 N的物体，若使杠杆在水平位置平衡，则在B处施加力的大小（ ）
A．一定是4 N B．可能为2 N C．一定为1 N D．可能为0.5 N
【答案】B
【解析】设杠杆每一格长度是L，当B处的作用力与杠杆垂直时，力臂最大，此时作用力最小，
由杠杆平衡条件可得：FALA＝FB最小LB，即：2 N×2L＝FB最小×4L，则FB最小＝1 N；
当作用在B处的力与杠杆不垂直时，力臂小于4L，作用力大于1 N，因此要使杠杆平衡，作用在B处的力F≥1 N，故ACD错误，B正确。
故选：B。
5．在探究杠杆平衡条件的实验中，在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码的位置，杠杆处于水平平衡状态，如图所示。若在杠杆支点两侧各增加一个钩码，则杠杆将（ ）
A．左端下降 B．右端下降 C．仍然平衡 D．无法判断
【答案】A
【解析】设杠杆上每格长度是L，每格钩码的重力是G，由杠杆平衡条件可得：2G×3L＝3G×2L，杠杆处于平衡状态；
若在杠杆支点两侧各增加一个钩码，则杠杆左侧的力与力臂的乘积为：3G×3L＝9GL，
右侧的力与力臂的乘积为：4G×2L＝8GL，
可见，杠杆左侧的力与力臂的乘积大于右侧的力与力臂的乘积，杠杆不能维持平衡，其左端将下降。
故选：A。
课堂小结：
杠杆的定义
杠杆的五要素：
杠杆的平衡
4．杠杆的平衡条件：
5．生活中的杠杆
等臂杠杆
省力杠杆
费力杠杆
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
12.1杠杆
1．杠杆的定义：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒叫作杠杆。
2．杠杆的五要素：
(1)支点：杠杆绕着转动的点
(2)动力：使杠杆转动的力
(3)阻力：阻碍杠杆转动的力
(4)动力臂：从支点到动力作用线的距离
(5)阻力臂：从支点到阻力作用线的距离
3．杠杆的平衡：
当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。
4．杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
写作：F1·l1＝F2·l2
它的含义：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。
5．生活中的杠杆
等臂杠杆
省力杠杆
费力杠杆
【课后反思】
为什么要学习杠杆。杠杆作为所有机械的基础，必须要好好掌握！而如何勾起学生的学习欲望，本节课设计了课前导学问题，如何用较小的力获得较大的力，以小博大是人的天性，这一问题的设计较好的调动了学生的学习欲望，又由阿基米德的豪言壮语，进一天提升了学生的学习欲望。有了学习的冲动，相信好的开头已经成功了一半。
杠杆力臂的画法。能否找出力臂，画出力臂，计算出力臂的大小是杠杆平衡条件运用的前提，因此在这一块上还是舍得耗费时间的。
杠杆的平衡条件。这是本节的重点，也是所有杠杆问题的核心。本节课利用科学探究实验进行研究并发现杠杆的平衡条件，让学生有切身的感受，让学生意识到平衡条件的重要性和核心性是非常重要的。本节利用了大量的时间在平衡条件上是正确而合理的。
F2
B
O
A
F1