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【大单元整体教学】物理学科人教版八年级下册
第十二章 分课时设计
课题 杠杆
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 杠杆的知识是前几章力学知识的延续，也是学习滑轮和轮轴等简单机械的基础。本节内容由“杠杆”“杠杆的平衡条件”“生活中的杠杆”三部分构成。教学的重点是探究杠杆的平衡条件。突出教学重点的关键是要引导学生完成好探究杠杆平衡条件的实验，在设计实验、进行实验和数据处理等方面给学生创设参与的机会，使他们加深体验。但要注意根据学生情况把握好分寸，因为这个实验的设计和数据处理对学生来说难度较大。本节的教学难点是画杠杆的力臂。为了使学生能较准确地画出力臂，教师有必要讲清力臂的概念，但课堂上不宜花费过多时间训练，否则会影响本节重点的教学。
2.学习者分析 学生已经从生活中获得较多的关于杠杆的感性认识，已经初步掌握物理实验探究的一般过程及方法，对力有所认识，知道力的三要素，会画力的示意图，有初步的作图能力。好奇心强，感性认识多于理性认识。因此在教学让学生在实践中发现、思辨中完善、设计中创新、合作中交流，实现自主、合作、探究的学习情境。运用“引、研、结、用”物理教学法，通过老师的步步引导，由学生观察多媒体课件、演示实验现象或者自己设计实验进入物理知识的研讨之中，让学生亲身经历有关知识的形成过程，来自己总结物理概念或规律，并会运用规律来解决问题，即培养学生的实验探究能力，又培养了学生分析解决问题的能力。
3.学习目标确定与教学重难点 （1）通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆提取共同的特征，知道什么是杠杆，理解力臂的概念，会画杠杆的力臂；（2）通过实验探究，能得出杠杆的平衡条件，并能利用杠杆的平衡条件分析解决问题；（3）通过探究杠杆的平衡条件，使学生勇于并乐于参与科学探究，增进交流与合作的意识，加强学生之间的相互协作精神；（4）能对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆；（5）通过对杠杆的研究，让学生逐步学会透过现象认识事物本质的方法，培养学生观察能力和用科学的方法解决问题的能力。本节教学的重点是力臂的概念和画法、杠杆平衡条件、杠杆种类及特点。教学难点是理解力臂的概念、探究杠杆的平衡条件的实验设计和数据处理。
4.评价量表 《杠杆》的评价量表任务列表任务要求（满分：25分）学生自评同学互评教师评价任务一：认识杠杆，会画力臂正确理解杠杆的力臂，能熟练画力臂（10分）任务二：利用杠杆的平衡条件解决实际问题利用杠杆的平衡条件进行简单计算，能分析杠杆的动态变化和最小动力问题（10分）任务三：能正确判断杠杆的分类知道生活中杠杆的分类，能正确判断杠杆的分类（5分）
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：引入新课
多媒体展示：我们的祖先在建造宫殿时的情景。展示图片：一个人正在用一个巨大的杠杆撬动地球。提问：这幅图的内容是什么？能联想到什么？阿基米德的名言：“给我一个支点，我能撬起地球”。显示了科学家基于科学理论的宏大气魄，也使我们接触到杠杆这个词。 观察，交流感想，并踊跃回答，说出自己的看法。 会心地接受，体会到“一人之力可以撬动地球，使用杠杆似乎是可以省力的”，急于了解有关杠杆的科学理论。 创设情景活跃课堂气氛，引入课题
任务二：杠杆
想想议议：当你用筷子夹菜、用剪刀剪纸、用天平称量时，他们有什么共同点？同学们课前也准备了不少相关的工具，请拿出来操作一下，互相讨论一下你的感受，说一说我们在使用这些工具时，有什么共同特点？1.概念：一根硬棒在力的作用下能够绕着固定点O转动，这根硬棒就是杠杆。用木棍撬石头，撬棍就是杠杆:杠杆是一种常用的简单机械，由五个要素组成:（1）支点：杠杆绕着转动的固定点O。（2）动力：使杠杆转动的力F1。（3）阻力：阻碍杠杆转动的力F2。（4）动力臂：支点到动力作用线的距离l1。（5）阻力臂：支点到阻力作用线的距离l2。2.杠杆概念的理解：（1）作为杠杆的物体可以是直的，也可以是弯的。即杠杆可以是各种各样的形状。（2）支点一定在杠杆上，动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧。3.力臂的画法：（1）一找点：先确定杠杆的支点Ｏ和动力、阻力的方向。（2）二画线：画出动力和阻力的作用线，必要时用虚线将力的作用线延长。（3）三作垂线段：从支点向作用线作垂线，垂线段即为动力臂或阻力臂。（4）四用括号来体现：最后用大括号或箭头勾出力臂，并在旁边写上字母l1或l2。 举出实例或拿出自己事先准备的实物，踊跃地上讲台操作，其余学生进行观察并讨论。共同特征：1.受力的作用；2.绕固定点转动；3.比较坚硬学生练习力臂的作图，归纳出画力臂的方法。（1）请在图中画出抽水机手柄所受动力F1的力臂l1及阻力F2的示意图。（2）如图是用羊角锤拔钉子的情景，请画出动力F1的力臂L1。（3）请在图中画出F1的动力臂和F2的阻力臂。（4）在图中画出杠杆所受的阻力F2并画出动力F1的力臂l1。 联系实际生活中的实例进行学习，再现生活情景，激发学习兴趣。锻炼分析实际问题的能力。【评价标准】正确理解杠杆的力臂，能熟练画力臂（10分）理解杠杆的力臂，不能熟练画力臂（8分）不能正确理解力臂的概念，画力臂还有一定困难（6分）
任务三：杠杆的平衡条件
请同学们利用手边的直尺、铅笔、橡皮等文具，做一个杠杆水平平衡实验。我们可以用大物体平衡小物体，那么，在杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？在学生进行初步设计后，组织交流设计思想，通过交流讨论，使学生明白：（1）实验中动力和阻力是人为规定的；（2）“怎样确定力臂”是这个实验的难点，可以在实验中使杠杆水平平衡，直接数出杆上的格子数就是力臂的大小； 学生猜想：（1）动力×动力臂=阻力×阻力臂（2）动力+动力臂=阻力+阻力臂（3）动力/动力臂=阻力/阻力臂设计实验进行实验：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。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。测量次数F1/Nl1/cmF2/Nl2/cm1 2 3 实验结论杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂或 F1L1=F2L2交流讨论（1）使杠杆水平静止是平衡，但在其他位置处于静止状态也是平衡。（2）动力和阻力的大小可以用钩码的重力和个数确定，或者用弹簧测力计测出。（3）实验前调节杠杆水平位置平衡的原因是为了消除杠杆自重对实验的影响。（调节平衡螺母）（4）实验时调节杠杆在水平位置平衡的原因是便于测量（直接读出）力臂。（调节钩码的数目和位置） 创设情景，学生参与游戏活跃课堂气氛，通过亲自体验，可以加深记忆，在激起兴趣的同时还可以降低后面设计实验的难度。【评价标准】利用杠杆的平衡条件进行简单计算，能分析杠杆的动态变化和最小动力问题（10分）利用杠杆的平衡条件进行简单计算，不能正确分析杠杆的动态变化和最小动力问题（8分）利用杠杆的平衡条件进行简单计算（6分）
任务四：生活中的杠杆
（1）探究活动：准备好一个书包、一根1．5米长的杆，请一位同学体验撬书包的方式和感觉。（2）将杠杆按其动力臂与阻力臂的相对长度分类，并对不同类型的杠杆的特点及功能做一总结。杠杆分类力臂关系平衡时力的比较特点应用举例省力杠杆 L1>L2 F1F2费力省力距 铡刀等臂杠杆 L1=L2 F1=F2不省力不费距离 天平 体验撬书包的感觉：书包离肩很近，感觉轻松；书包离肩很远，感到吃力。发现杠杆在不同的情况下既可以省力，还可以费力。 理解杠杆分类原理，结合实际记忆不同杠杆的特点及应用。 切身体验，加深影响，让学生进一步体会到物理是有用的。 分类总结，便于记忆。【评价标准】知道生活中杠杆的分类，能正确判断杠杆的分类（5分）知道生活中杠杆的分类，不能正确判断杠杆的分类（3分）
6.板书设计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·l25．杠杆的分类杠杆分类力臂关系平衡时力的比较特点应用举例省力杠杆 L1>L2 F1F2费力省力距 铡刀等臂杠杆 L1=L2 F1=F2不省力不费距离 天平
7.作业与拓展学习设计 1．如图为脚踩式垃圾桶的示意图，在开盖子的过程中，是杠杆ABC和杠杆A′B′C′在起作用 杠杆，支点是 ；A′B′C′是 杠杆，支点是 。【答案】 省力 B 费力 A′【详解】[1][2]由图可知：杠杆ABC中动力臂大于阻力臂是省力杠杆，支点是B。[3][4]杠杆A′B′C′中动力臂小于阻力臂是费力杠杆，CB′杆顶起杠杆A′B′C′，使其绕A′旋转，故支点是A′。2．“文明城市”的创建让城市更美更洁净，如图所示，园林工人使用的剪刀是 杠杆，把被剪物体尽量 （靠近/远离）剪刀的转动轴，可剪断物体时更省力；环卫工人使用的扫帚是 杠杆，可省力。【答案】 省力 靠近 费力【详解】[1][2][3]如图所示，园林工人使用剪刀时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；在同样的情况下，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，减小了阻力臂，由杠杆的平衡条件可知，阻力和动力臂一定时，阻力臂越小，动力越小、越省力；环卫工人使用的扫帚，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。3．如图所示为正在比赛的赛艇，赛艇的桨是 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，动力臂 阻力臂（选填“大于”或“小于”）；要使赛艇前进，手应该把船桨往后拉，这时水对桨的力是向 （选填“前”或“后”）的。【答案】 费力 小于 前【详解】[1][2]赛艇的桨在使用时，动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆。[3]手把船桨往后拉，给水向后的作用力，由于物体间力的作用是相互的，水给桨一个向前的力，使船前进。4．如图甲所示的是一个晒衣夹。在张开口夹衣服的过程中，可将其上半部分看成如图乙所示的杠杆。若动力，阻力，动力臂，则阻力臂 cm。【答案】6【详解】根据杠杆平衡条件得代入数据得解得，阻力臂为5．某型号起重机吊起重为1.5t的重体在空中保持静止状态，如图所示。已知直吊臂上，则此时吊臂下方的支撑杆给吊臂施加的力F1为 N。【答案】【详解】由图可知，起重吊臂是直的，由于，则OB的长度是OA的5倍，根据力臂的定义和数学关系可知，则物体拉力F2的力臂和吊臂下方的支撑杆给吊臂施加的力F1比值为L2∶L1=OB∶OA=5∶1根据杠杆平衡条件可得F2L2=F1L1吊臂下方的支撑杆给吊臂施加的力F1为6．如图甲所示，用杆和绳将一盏电灯吊起，O点是支点，请画出绳上拉力F的力臂l。【答案】见解析【详解】过支点向拉力的作用线作垂线，垂线段就是拉力的力臂，故作图如下：7．请在图中画出拉力F的力臂L（保留作图痕迹）。 【答案】见解析 【详解】从支点O作力F作用线的垂线段，即为拉力F的力臂L，如图所示： 8．如图，杠杆AOB保持静止，O为支点，请作出阻力和维持杠杆平衡的最小动力。【答案】见解析【详解】如图，B点绳子对杠杆向下的拉力是阻力；阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件，动力臂越长，动力越小，连接OA，以OA为动力臂时，动力臂最长，动力最小。过点A作垂直于OA向上的力即为最小动力，如下图所示：9．如图所示，将一根轻质直角棒，一端用纹链固定在墙上，轻质直角棒能绕O点转动，若要保持此棒在图示位置平衡，请在图中画出棒受到的阻力与在A点施加的最小动力的示意图。【答案】见解析【详解】当以OA为动力臂时，动力臂最长，作用在A点的动力最小，为使杠杆平衡，动力的方向应垂直OA向上，即过点A做垂直OA向上的带箭头的直线，表示最小动力F1；棒受到的阻力为绳子对杠杆的拉力，作用点在杠杆与绳子接触的点上，方向竖直向下，如图所示：10．如图所示是小明“探究杠杆的平衡条件”的装置，每只钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0~5N。（1） 图甲中，为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向 移；（2） 图乙中，小明实验时始终使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计竖直向下拉时，其示数是 N，若将弹簧测力计斜向下拉，其示数将变 。若钩码和测力计的位置保持不变，则在 A点最多可挂 个钩码；（3） 图丙中，小明用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数为F ，杠杆受到绳的拉力为F ，小明发现F ×OD≠F ×OC，其原因是 ；（4）探究杠杆平衡的条件需要测量多组数据。下列实验中与其目的相同的是 。A．探究光的反射规律 B．用刻度尺测物体长度【答案】 左 2.5 变大 6 见详解 A【详解】（1）[1]杠杆左高右低，为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向左移。（2）[2]图乙中，A点挂三个钩码，重为G=0.5N×3=1.5N设杠杆上每格长度为L，根据杠杠的平衡条件可得1.5N×5L=F×3L解得：F=2.5N。即当弹簧测力计竖直向下拉时，其示数是2.5N。[3]将弹簧测力计斜向下拉，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，拉力变大。[4]已知拉力最大为5N，若钩码和测力计的位置保持不变，根据杠杆的平衡条件可得G'×5L=F'×3L解得：G'=3N。可挂钩码数量（3）[5]图丙中，杠杆的重心在其中心，而杠杆的支点没有位于杠杆的重心上，杠杆自身的重力影响了杠杆的平衡。（4）[6]探究杠杆平衡的条件需要测量多组数据，目的是避免偶然性，寻找杠杆平衡的普遍规律。探究光的反射规律，改变入射角的读数，多次实验。目的是寻找普遍规律；用刻度尺测物体长度，多次实验的目的是减小误差，故A与其目的相同。故选A。11．物理兴趣小组的同学，利用如图所示的装置，来“探究杠杆的平衡条件”（1）如图甲所示，以杠杆的中心作为支点的目的是 ；（2）在实验前应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是 ；若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，以使杠杆在水平位置平衡；（3）调节完毕后，当在杠杆B点挂3个质量相同的钩码，如图乙所示，那么在杠杆的D点挂 个质量相同的钩码，才能使杠杆恢复在水平位置平衡。当杠杆平衡后，将B、D两点下方所挂的钩码同时向支点靠近1个格，那么杠杆 （填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡；（4）实验中若不在D点挂钩码，而在杠杆的A点或C点使用弹簧测力计使杠杆在水平位置平衡，为使弹簧测力计的示数最小，应使弹簧测力计挂 点，且拉力的方向是 。【答案】 消除杠杆自重对实验的影响 便于测量力臂 右 4 不能 A 竖直向上【详解】（1）[1]将杠杆的中点作为支点，杠杆的重心通过支点，其目的是消除杠杆自重对实验的影响。（2）[2]实验前，通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，此时杠杆力臂在杠杆上，因此能更方便于测量力臂大小。[3]由图甲可知，杠杆左端下沉，右端上翘，说明此时重心偏左，所以应将杠杆两端的平衡螺母向右端移动，直至杠杆在水平位置平衡。（3）[4]设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，根据杠杆平衡条件可得解得n=4则为了保持杠杆在水平位置平衡，应在D点挂上4个质量相同的钩码。[5]由题意知，当杠杆平衡后，将B、D两点所挂钩码，同时向支点O靠近1个格，则杠杆左端杠杆右端即所以杠杆不能在水平位置保持平衡。（4）[6][7]根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，要使动力最小，动力臂要最大；由图可知，在杠杆的A点或C点中A点的力臂最长，所以在A点施加的力最小，重物对杠杆的拉力向下，所以要使杠杆平衡，在A点施加的拉力的方向应竖直向上。
8.教学反思与改进杠杆在生活和生产中有着广泛的应用，学好这部分知识具有重要的实际意义。杠杆是一种重要的简单机械，也是学习滑轮、轮轴等其他一些简单机械的基础。大部分学生对生活中的杠杆比较熟悉，也很感兴趣；但对杠杆的“五要素”及杠杆的平衡条件，还不清楚。通过本节课的学习，可以把学生的感性经验上升为理性认识。另外，通过本节课的学习，使学生领悟到杠杆的理论知识来源于实践，反过来又指导实践；并且让他们知道杠杆在我国古代就有了许多巧妙应用。
作业设计
12.1杠杆课时作业（时间：20min）
【基础训练】
知识点1：认识杠杆
1．如图甲是一种落地式海报架，图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆，水平向右的风将其吹倒的瞬间，支点是 （填“B”或“C”）。
【答案】C
【详解】根据图片可知，水平向右的风将其吹倒的瞬间，海报架是绕着C点转动倒下的，故支点为C点。
2．由于土壤松动，一棵珍稀古树摇摇欲坠。园艺师用绳子将古树系住，通过山体固定，对古树开展救助。如图所示，把古树视为 模型，请画出绳子拉力F的力臂l。
【答案】 杠杆
【详解】[1][2]在力的作用下如果能绕着一固定点转动的硬棒就叫杠杆，用绳子将古树系住，通过山体将其固定。如图所示，古树可以被视为杠杆模型；过支点O做力F作用线的垂线段，O点到绳子的距离即为力臂，如图所示：
知识点2：杠杆的平衡条件
3．骑行已经成为一种时尚的健身运动。如图所示，这是自行车的车闸示意图，刹车时需要对刹车拉线提供36N的拉力，则人需要施加的动力F1为 。
【答案】9N
【详解】由题意，根据杠杆的平衡条件得到
代入相关已知数据得
得
知识点3：生活中的杠杆
4．如图是生活中几种常见的杠杆，其中属于省力杠杆的是（ ）
A．钢丝钳 B．钓鱼竿
C．筷子 D．理发剪刀
【答案】A
【详解】A．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，属于省力杠杆，故A符合题意；
B．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，属于费力杠杆，故B不符合题意；
C．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，属于费力杠杆，故C不符合题意；
D．理发剪刀在使用过程中，动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，属于费力杠杆，故D不符合题意。
故选A。
【能力提升】
1．如图所示，杠杆AC（刻度均匀且不计杠杆重）可绕支点O自由转动，在B点挂一重为120N的物体，为使杠杆平衡，应在杠杆上的 点施加一个作用力F，才能使作用力最小，该最小作用力F= N，方向 。
【答案】 A 30 竖直向上
【详解】[1]根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。由图可知当力的方向跟杠杆OA垂直的竖直向上的作用力时动力臂最长，动力最小。
[2][3]由图可知OA=4OB，F2=G；由杠杆平衡条件得
故最小力为
方向竖直向上。
2．如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机。如果A处螺钉松脱，则支架会绕C点倾翻。已知AB长40cm，AC长30cm。室外机的重力为300N，正好处在AB中点处，则A处螺钉的水平拉力为 N（支架重力不计）。为了安全，室外机的位置应尽量 （填“靠近”或“远离”）墙壁。
【答案】 200 靠近
【详解】[1]图示中，三角支架ABC可看成杠杆，支点为C，阻力为室外机对支架的作用力，大小等于室外机的重力为300N，作用点为AB的中点，则阻力臂为
l2=20cm
动力臂为AC，据杠杆的平衡条件有
F×0.3m=300N×0.2m
解得，A处螺钉的水平拉力F=200N。
[2]为了安全，应让支架A点螺钉的拉力尽量小，则可将室外机的位置尽量靠近墙壁，这样可在动力臂和阻力不变时，减小阻力臂，从而减小动力。
3．如图是小明在做俯卧撑，可将他看成是一个杠杆，A为重心，O为支点，支撑点B，手臂垂直于地面，假设小明的体重为60kg，则小明做俯卧撑的过程可以看作是 （选填“省力”，“费力”“等臂”）杠杆，地面对他双手的支撑力是 N。（）
【答案】 省力 360
【详解】[1]由图可知，O为支点，手臂B处施力为动力，即地面对他双手的支撑力，动力臂是OB段的距离，重力是阻力，阻力臂l2是0.9m，动力臂的大小
OB=0.9m+0.6m=1.5m
动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆。
[2]小明所受的重力
G=mg=60kg×10N/kg=600N
根据杠杆平衡的条件可得
600N×0.9m=F支×1.5m
解得F支=360N。
4．如图所示，是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”。用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。若硬棒质量、桶外表面沾有的水的质量忽略不计，则对于人向下拉绳放下空桶（未触水面）的过程和桶装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起（桶离开水面以后）的过程，下列说法中正确的是（ ）
A．向上拉绳时桔槔为费力杠杆 B．向上拉绳拉力为40N
C．向下拉绳时桔槔为省力杠杆 D．向下拉绳拉力为20N
【答案】B
【详解】A．向上拉绳提起装满水的桶时，在A端的力为动力，在B端的力为阻力，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；
B．向上拉绳提起装满水的桶时，根据杠杆的平衡条件可知
即
解得F=40N，故B正确；
C．向下拉绳放下空桶时，B端的力为动力，A端的力为阻力，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C错误；
D．向下拉绳放下空桶时，根据杠杆的平衡条件可知
即
解得F′=60N，故D错误。
故选B。
5．如图所示，一根重力为G的均匀木棒O，能以O为转轴自由转动，现用力F作用于木棒A端，使木棒OA在水平位置保持平衡，当力F由图示方向逐渐转到倾斜方向时力F的大小（ ）
A．保持不变 B．一直增大 C．一直减小 D．先增大后减小
【答案】B
【详解】杠杆水平，杠杆的重力是阻力，阻力G与阻力臂lG不变。由图示可知，当动力F在图示位置时，动力臂最大。逐渐转到倾斜方向时，动力臂一直变小，由杠杆平衡条件可知，动力臂变小，则动力在一直增大，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
6．如图是吊车起吊货物的结构示意图，伸缩撑杆为圆弧状，工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，使吊臂绕O点缓慢转动，从而将货物提起。下列说法正确的是（ ）
A．吊臂是一个省力杠杆，但要费距离
B．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小不变
C．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力的力臂变小
D．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆支持力逐渐变小
【答案】D
【详解】A．如图画出动力臂和阻力臂，动力臂L1小于阻力臂L2，根据杠杆平衡条件可知，动力大于阻力，吊臂是费力杠杆，但省距离。
故A错误；
BCD．由题知，吊车工作时它对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，动力臂不变，阻力不变，阻力臂减小，根据杠杆平衡条件
F1×L1=F2×L2可知，动力将减小，所以伸缩撑杆的支持力逐渐变小，故BC错误，D正确。
故选D。
7．如图所示，杠杆水平静止，当拉力F绕作用点A转动时，为保持杠杆水平平衡，F大小随（F方向与水平方向的夹角）变化关系图象符合实际的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】设杠杆上每个刻度的长度是L，由图知道，拉力F的力臂大小
由杠杆的平衡条件知道
故F与（F方向与水平方向的夹角）变化关系
由杠杆的特点知道，取值的范围
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
8．如图甲所示是一种蔬菜挤水器，其手柄可以看做一个杠杆，图乙是其简化的示意图，请在图乙中画出阻力的力臂及在A点施加的最小动力的示意图。
【答案】
【详解】如图所示，O为支点，反向延长F2画出F2的作用线，从支点O向F2的作用线作垂线段，即为其力臂L2；由杠杆平衡条件可知，在阻力、阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小；力F1作用在A点，当OA为动力臂时，动力臂最长，连接OA，过A点作垂线即是动力的作用线，此时动力F1最小，并且F1的方向垂直于OA向下，据此作图，如图所示：
9．【探究名称】探究杠杆的平衡条件
【问题】小明利用下图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”：
【证据】（1）实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是便于测量 ，若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向 （选填“左”或“右”）调；
（2）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡，记录数据。根据这一次实验数据，小明立即分析得出杠杆的平衡条件，他这种做法的不足是 ；
（3）经老师提醒后，小明继续进行实验，若将图乙A、B两点下方挂的钩码同时朝靠近支点O方向移动一小格，则杠杆 （选填“能”或“不能”）保持平衡；
（4）改变钩码数量和位置获取三次测量数据，记录如下表：
实验次序 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2.0 5.00 1.0 10.00
2 2.0 10.00 2.0 10.00
3 3.0 10.00 2.0 15.00
【解释】根据表中数据你得出杠杆的平衡条件是 （用公式表示）；
【交流】如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，当测力计从a位置转动到b位置时，要使杠杆仍在水平位置平衡，其示数大小将 ，原因是 。
【答案】 力臂 左 实验次数不足，结论具有偶然性 不能 F1l1=F2l2 变大 拉力的力臂变短
【详解】（1）[1][2]实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，拉力是竖直方向上的力，这样动力臂和阻力臂都在杠杆上，方便直接读出力臂的长度，；若出现图甲所示情况，右端下沉说明右端重，应将杠杆的平衡螺母向左端移动。
（2）[3]根据一次实验数据总结规律，结论具有偶然性。
（3）[4]若将图乙A、B两点下方挂的钩码同时朝靠近支点O方向移动一小格，左边力与力臂的乘积小于右边力与力臂的乘积，故杠杆不能平衡。
[5]分析表格中的数据可知，发现左边力与力臂的乘积等于右边力与力臂的乘积，则杠杆平衡的条件为F1l1=F2l2。
[6][7]当测力计从a位置转动到b位置时，左边力与力臂的乘积不变，右边的动力臂变小，要使杠杆仍在水平位置平衡，由杠杆平衡条件可知，动力增大，则弹簧测力计的示数将变大。
10．如图所示，AOB为一轻质杠杆，AO长50cm且处于水平状态，OB长120cm且OB与水平台面成60°夹角，当作用在B处竖直向下的拉力F为150N时，重物G对地面的压力为其重力的。求：
（1）杠杆A处对细绳的拉力。
（2）若使重物G离开地面，作用在B处的最小作用力。
【答案】（1）180N；（2）225N
【详解】解：（1）从O点向拉力F的作用线作出力臂l1，拉力F的力臂为
根据杠杆平衡原理得到
FAlOA=Fl1
FA=180N
（2）由相互作用力可知绳子对重物的拉力
F′A=FA=180N
重物对地面的压力和地面对重物的支持力大小相等，地面对重物的支持力大小
重物G受到重力、支持力和拉力的作用，由力的平衡可知
F′A=G-F支
G=540N
若使重物G离开地面，作用在B处的作用力最小，阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，动力臂最大，动力最小，F的最大力臂是OB，A端的拉力为
F′′A=G=540N
根据杠杆平衡原理得到
F′′AlOA=F′lOB
F′=225N
答：（1）杠杆A处对细绳的拉力是180N；
（2）若使重物G离开地面，作用在B处的最小作用力225N。
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八年级物理大单元整体设计
第十二章《简单机械》
一、单元内容分析
本章是初中物理力学部分的最后一章，涉及前面所学的力和功的知识，具有一定的综合性。一方面，要从力的角度认识简单机械；另一方面，还要从功的角度认识简单机械。本章章首图和章首语介绍了各种各样的机械以及在人类活动中的用途。教材安排从最简单的机械入手，了解它们是如何为人类服务的。
本章涉及的概念有简单机械中的杠杆、滑轮（定滑轮、动滑轮、滑轮组）和机械效率（包括总功、有用功、额外功），涉及的物理规律有杠杆的平衡条件。本章各个章节都是通过介绍生活中实际应用来引出各节主题，熟悉和理解各个知识点后，再应用的到实践中，体现物理来源于实际、服务于实际的理念。教材还安排较多实验，通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件、研究定滑轮和动滑轮的特点、知道测量简单机械的效率并学会如何提高机械效率。让学生深刻体会到物理是一门以实验为基础的学科。
二、本章课标要求
本章一部分内容属于课程标准中课程内容的第二个一级主题“运动和相互作用”，是该主题下的二级主题“机械运动和力”中的部分内容。内容标准要求如下：
2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。
本章另一部分内容属于课程标准中课程内容的第三个一级主题“能量”，是该主题下的二级主题“机械能”中的部分内容。内容标准要求如下：
3.2.3知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。
例3 测量某种简单机械的机械效率。
3.2.4 能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。
三、本章核心素养
物理观念：杠杆的五要素、力臂的作图、杠杆的平衡条件、生活中的杠杆、定滑轮和动滑轮、滑轮组、斜面和轮轴、有用功、额外功、总功、机械效率
物理思维：通过联系日常生产生活中使用的杠杆了解杠杆的五要素以及对杠杆平衡条件的猜想。通过科学探究，得出杠杆的平衡条件、动滑轮和定滑轮的特点，培养学生科学实验素养，锻炼科学思维。通过测量滑轮组和斜面的机械效率，得出提高机械效率的方法。
科学探究：探究杠杆的平衡条件，探究定滑轮和动滑轮的特点，测量滑轮组和斜面的机械效率。
科学态度与责任：通过探究实验，锻炼提升学生进行科学探究能力，养成实事求是的科学态度；通过联系生产生活实际，认识物理内在规律，并能运用到实践中，培养学生的实践能力，更能激发学生的学习兴趣，成为学生探索自然的内在动力。通过学习简单机械，介绍我国关于机械方面的成就，增强学生民族认同感和自信心。
四、本章教学目标
（一）内容目标：
1.知道杠杆和杠杆的五要素；
2.知道画杠杆的力臂；
3.知道杠杆的平衡条件；
4.知道杠杆的分类；
5.知道定滑轮和动滑轮的特点；
6.知道滑轮组的特点；
7.能正确计算有用功、额外功和总功；
8.知道计算简单机械的机械效率；
9.会测量滑轮组和斜面的机械效率，知道如何提高机械效率。
（二）学业目标：
1.能运用简单机械的一些规律分析简单问题，并获得结论；能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据，具有使用科学证据的意识。
2.能基于观察和实验，提出与简单机械现象有关的科学探究问题，并作出有依据的猜想与假设；在关于杠杆、滑轮等科学探究中，能制订初步的实验方案；能正确使用相关器材获取实验数据；能通过对数据的比较与分析，发现数据的特点，进行初步的因果判断，得出实验结论;能表述实验过程和结果，撰写实验报告。
五、教学重点
1.力臂的概念和画法、杠杆平衡条件、杠杆种类及特点；
2.定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点和工作原理；
3.机械效率的概念和有关计算。
六、教学难点
1.理解力臂的概念、探究杠杆的平衡条件的实验设计和数据处理；
2.判断滑轮组的省力情况，会根据实际要求组装简单的滑轮组；
3.测量滑轮组的机械效率。
七、学情分析和建议
八年级的学生已经学习了一部分力学的知识，基本掌握了一些科学的研究方法，并具备了一定的物理思维能力，可以透过表象发现更为深刻而本质的内容，学生也不再满足于教师的单纯的说教，而是希望教师能够创设便于观察的物理学习环境，给予他们能够发表自己见解以及表现自己才华的机会，也希望老师能够满足他们动手实践的欲望，施展他们的创造才能，渴望培养探究能力、实践能力和创新意识。
在讲解新课时，充分应用多媒体的优势，并且也运用实物进行直观教学。让学生了解简单机械的基本特征，然后学生由浅入深、循序渐进就能够理解简单机械的工作特点和机械效率。
八、本章活动主题
联系生活中简单机械的使用场景，自制一些简单机械的模型。展示交流设计理念、使用场景、工作过程等。例如用废旧瓦楞纸制作挖掘机的模型、利用轮轴和滑轮制作升降机等。
九、整体教学课时安排
单元主题 任务 问题 活动
简单机械 任务一：杠杆（1课时） 问题1：什么时杠杆？怎么画杠杆的力臂？ 活动一：我们在使用工具时，讨论它们的共同特点。活动二：练习力臂的作图，归纳力臂的画法。
问题2：满足什么条件杠杆才能平衡？ 活动一：探究杠杆的平衡条件。
问题3：生活中的杠杆又哪些分类？ 活动一：体验不同的的杠杆，感受动力的大小。
任务二：滑轮（1课时） 问题1：定滑轮和动滑轮的特点？ 活动一：设计使用定滑轮和动滑轮。活动二：探究定滑轮和动滑轮的特点。
问题2：滑轮组的特点？ 活动一：组装滑轮组，并探究滑轮组的特点。
任务三：机械效率（1课时） 问题1：有用功、额外功和总功怎么计算？ 活动一：计算使用动滑轮时，是否省功。活动二：给予实际生活场景，判断有用功和额外功。
问题2：机械效率如何计算？ 活动一：练习机械效率公式的应用
问题3：如何提高滑轮组的机械效率？ 活动一：测量滑轮组的机械效率，得出提高滑轮组机械效率的方法
十、学习评价量化表
评价指标 评价等级即分值 得分
一级指标 二级指标 优秀 良好 合格 自评 他评 师评
活动态度（20％） 学习兴趣 对本课有浓厚的学习兴趣 对本课有较高的学习兴趣 对本课的学习兴趣一般
学习态度 学习态度认真负责，努力完成预定任务 认真参与，在同学的协助下努力实现预定任务 认真参与，在同学的协助下努力未能全部实现预定任务
合作交流（20％） 与人合作 主动和同学配合，分工合作，乐于帮助同学 能和同学配合，做好自己分内的事 有需要时才和同学合作，喜欢个人学习
与人沟通 态度谦虚，认真倾听同学意见，能合作解决问题 会倾听同学意见，基本能和同学合作解决问题 不太喜欢发言和倾听同学意见，不喜欢和同学合作解决问题
探究实验（30％） 动手操作 能熟练操作实验器材，并在规定时间内完成实验任务 操作器材叫熟练，能够完成实验任务，但有缺陷 不能熟练操作实验器材，不能完成实验任务，或效率太低
分析归纳 根据实验现象和数据能够快速地分析归纳得出结论，并能和同学交流反思 能根据实验现象和数据得出实验结论，不能和同学交流反思 能记录现象和数据，不能得出对应的结论，或不能得出完整的结论
学习成果（30％） 获取知识 能够完成本节课的学习目标，能完全理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标，能在老师或同学的协助下理解本节课重难点 基本能完成本节课的学习目标，不能完全理解本节课重难点
熟练运用 能够独立、快速完成课堂或课后练习，能运用所学内容解释一些实际问题 能够在老师或同学的帮助下完成课堂或课后练习，能解决一些实际问题 不能完成全部的课堂或课后练习，在解决实际问题时存在较大困难
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