12.1杠杆（教学设计）初中物理人教版（2024）八下

人教版八年级物理（下册）第十二章 简单机械
第1节 杠杆（教学设计）
课题 12.1 杠杆
教材分析 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。前一个知识块都是为后面的知识做准备的，前面知识掌握不好会直接对后面的学习造成障碍。 学生生活经验不足，体验少，对杠杆的认识难度较大，特别是要从实物中抽象出杠杆的物理模型，并找出对应的力臂，难度大，易受实物外观的影响。在杠杆平衡条件应用时，往往会“跟着感觉走”，不能理性地应用物理规律有条理地分析问题。 在本节课的教学活动中，教师要利用学生已有的知识和经验，从学生生活中熟悉的许多属于杠杆的工具入手，通过学生动手操作、主动观察、分析，从而抽象出杠杆概念。让学生亲身经历探究实验得出平衡条件。教学要体现“从生活走向物理”，从“物理走向生活”的基本理念，尽量贴近学生生活，使学生体验到生活中无处不在的物理知识，从而激发起学生学习的兴趣，让学生在学习科学的研究方法的同时，培养学生的探究精神、实践能力及创新意识。
教学目标 物理观念：能识别出杠杆，并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 物理思维：通过从生活中的实例，建立杠杆模型的过程，了解物理学中研究问题的方法。 科学探究：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进行相关计算。 科学态度与责任：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。培养交流与合作的能力和学习物理的兴趣。
教学重难点 教学重点：实验探究得出杠杆平衡条件，并利用杠杆平衡条件解决实际问题 教学难点：识别杠杆及找出五要素（特别是力臂）；杠杆平衡条件的灵活应用
教学方法 探究法、讨论法、讲授法
教学准备 多媒体课件、铁架台，杠杆、钩码，撬棒，泡沫块（大小各1块），细线，弹簧测力计，钓鱼竿，钳子，剪刀等多种杠杆实物。
教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
创设情境，导入新课 播放图片：一个人正在用一个巨大的杠杆撬动地球。 图１ 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。 合作探究，推进新课 学习任务一：杠杆及其五要素 播放图片：思考这些工具具有什么共同特征呢？ 自学任务：阅读课本76页的“杠杆”内容，找出杠杆的概念以及杠杆的五要素。 教师活动：播放flash动画：撬棒撬石头引出杠杆的五要素。并在黑板上画出撬棒的五要素。 小结：做力臂的步骤： （1）辨认杠杆； （2）先找支点O； （3）过力的作用点沿力的方向画出力的作用线； （4）做从支点到力的作用线的垂线段。 【及时反馈1】 1、作出以下杠杆的动力臂和阻力臂。 学习任务二：杠杆的平衡条件 提问：怎样用杆秤称物体的质量？演示：自制杆秤的三种称量方式，介绍：杠杆的平衡状态。 1、提出问题：杠杆平衡时，动力，动力臂，阻力，阻力臂满足什么样的关系呢？ 2、猜想与假设 3、制定计划，设计实验 4、进行实验，收集证据 （1）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置静止平衡； （2）在杠杆两边挂上钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，记录F1,L1,F2,L2； （3）改变数据，再做几次实验，记录数据。 5、得出结论 实验完成投影学生的实验表格，引导学生分析实验结果，找出杠杆的平衡条件。 6、评估与交流 评估实验： （1）杠杆支点为何选“中点”位置？ （2）为何要使杠杆在“水平位置”平衡？ （3）实验中为何用钩码做实验？能不能用测力计做实验？ （4）用测力计做实验应该注意什么问题？ 【小结】 2、杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1L1=F2L2 【及时反馈2】 2．如图是《天工开物》中记载的在井上汲水的桔槔，它的前端系一木桶，后端系一质量适当的配重物。木桶装满水后，为了减小人向上提水时所需的拉力，下列操作可行的是（　　） A．将配重靠近支点 B．将水桶远离支点 C．适当增大配重 D．将支点远离地面 【答案】C 【详解】A．将配重靠近支点，则配重的重力力臂变小，配重的重力和力臂的乘积会变小，水桶的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变大，故A不符合题意； B．将水桶远离支点，则水桶的重力力臂变大，水桶的重力和力臂的乘积会变大，配重的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变大，故B不符合题意； C．适当增大配重，则配重的重力和力臂的乘积会变大，水桶的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力变小，故C符合题意； D．将支点远离地面，则水桶的重力和力臂的乘积不变，配重的重力和力臂的乘积不变，则人向上提水时所需的拉力不变，故D不符合题意。 故选C。 学习任务三：杠杆的分类 【过渡】请仔细观察，利用撬棒撬石头时，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？ 自学任务：阅读教材79页“生活中的杠杆” 教师活动：教师视频展示，帮助学生直观认识生活中的杠杆及特点 给出生活中的杠杆图片，学生进行分类。 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>L2F1F2费力省力距铡刀等臂杠杆L1=L2F1=F2不省力不费距离天平
【及时反馈3】 3．如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　） A． 筷子B． 羊角锤 C． 核桃夹D． 瓶起子 【答案】A 【详解】A．筷子在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意； B．羊角锤的支点在它与木块接触的地方，动力臂大于阻力臂，使用时为了省力，属于省力杠杆，故B不符合题意； C．核桃夹的支点在前端，动力臂大于阻力臂，使用时为了省力，属于省力杠杆，故C不符合题意； D．瓶盖起子的的支点是与瓶盖的中部接触的点，动力臂大于阻力臂，使用时为了省力，属于省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 回忆课堂，进行小结 结合板书，进行本节课小结，最后进行课堂检测 观察，交流感想，并踊跃回答，说出自己的看法。 学生自学，认识杠杆基本概念 找出支点、动力、阻力，听老师介绍动力臂、阻力臂 练习，订正 学生猜想“影响杠杆平衡的因素” 学生分组实验，按照教材要求实验 分析实验数据，得出“杠杆的平衡条件” 学生分组展示探究结果，互评 学生自学，了解生活中的杠杆 理解杠杆分类原理，结合实际记忆不同杠杆的特点及应用 学生可以个别回答，或相互交流，在交流的基础上进行学习小结 创设情景活跃课堂气氛，引入课题 感性到理性认识杠杆。 突破“力臂”难点，让学生熟练掌握“力臂”，为后面知识做准备！ 及时反馈 培养学生的探究能力 培养学生分析实验数据的能力 使学生知道：杠杆的平衡条件是 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 知识梳理、辩疑，加深理解，突破重难点 认识杠杆在生活中的应用，体会杠杆的好处。 分类总结，便于记忆 促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力。
课堂检测 1．如图是用撬棒撬石头的情景，石头对杆的阻力作用点距O点0.2m，杆长1m，阻力大小是100N，则如图绕支点O将石头撬起所用的力为（　　） A．20N B．25N C．500N D．400N 【答案】B 【详解】石头对杆的阻力作用点距O点0.2m，杆长1m，则动力作用点距O点0.8m，由几何关系可知 杠杆受到的阻力F2=100N，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．如图所示，地面上有一根木棒，某人用力将木棒的一端匀速抬起，在抬起木棒至的过程中，若所用力的方向始终与木棒垂直，则所用力的大小（　　） A．始终不变 B．逐渐增大 C．逐渐减小 D．先增大后减小 【答案】C 【详解】在抬起木棒的过程中，O为杠杆的支点，阻力F2（即木棒的重力）不变，因F与杠杆始终垂直，所以动力臂l1不变；由图知，在在抬起木棒至的过程，阻力臂l2在变小，根据杠杆的平衡条件Fl1=F2l2，所以动力F在逐渐减小，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 3．中国空间站机械臂，是对人类手臂的最真实的还原，可随时实现对空间站舱体表面的巡检。下列杠杆，与空间站机械臂同类的是（　　） A． 钓鱼竿 B． 动滑轮 C． 酒起子 D． 羊角锤 【答案】A 【详解】机械臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 A．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意； B．动滑轮在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意； C．酒起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意； D．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 4．杠杆在生产、生活中有着广泛的应用，如图所示，下列工具中属于费距离的杠杆是（　　） A．①② B．②③ C．①③ D．①④ 【答案】D 【详解】①自行车闸使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力费距离，故①符合题意； ②剪刀使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力省距离，故②不符合题意； ③赛艇的船桨使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力省距离，故③不符合题意； ④羊角锤使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力费距离，故④符合题意。 故选D。 5．在“探究杠杆的平衡条件”实验中： （1）小李安装好杠杆，其静止时的情景如图判所示，此时杠杆______（选填“平衡”或“不平衡”），为了使杠杆在水平位置平衡，接下来应该将平衡螺母向______调节； （2）如图乙，小李在A位置挂上2个钩码，则在B位置挂上______个钩码，杠杆可在水平位置平衡，若将A、B两位置都增加1个钩码，则杠杆______（选填“左端”或“右端”）将下降； （3）小李用弹簧测力计竖直向下拉，测力计示数为F时，杠杆在水平位置平衡，如图丙所示；若将弹簧测力计向右倾斜一定角度拉，测力计的示数为时，杠杆仍然在水平位置平衡，则______F（选填“>”、“<”或“=”）； （4）小明多次实验收集多组数据，目的是______（选填“a”或“b”）： a．多次实验取平均值减小实验误差 b．使实验结论更具有科学性和普遍性 【答案】 平衡 左 3 左端 > b 【详解】（1）[1][2]杠杆静止不动或匀速转动叫杠杆的平衡。小李安装好杠杆，其静止时的情景如图判所示，此时杠杆平衡。杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点的右侧，为了使杠杆在水平位置平衡，接下来应该将平衡螺母向左调节。 （2）[3][4]设杠杆一个格为L，一个钩码重是G，根据杠杆的平衡条件，所以有 2G×3L=nG×2L 所以在B位置挂的钩码个数为 n=3 如果再在A、B两位置都增加1个钩码，因 3G×3L>4G×2L 所以杠杆左端下沉。 （3）[5]小李用弹簧测力计竖直向下拉，测力计示数为F时，杠杆在水平位置平衡，如图丙所示；若将弹簧测力计向右倾斜一定角度拉，由力臂的定义可知动力臂变小，因阻力和阻力臂不变，由杠杆的平衡条件，拉力变大，弹簧测力计示数变大，则 F >F （4）[6]根据一组数据得出的结论有偶然性，小明多次实验收集多组数据，目的是使实验结论更具有科学性和普遍性，故选b。
板书设计 12.1 杠 杆 一、定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点O转动，这根硬棒就叫杠杆。 二、杠杆的五个要素： 1、支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂 2、力臂作图 ① 方法：先找支点，再画作用线（有时可不画），最后画垂线段！ ② 技巧：做到眼中有（点和线）和无（实物）！ 三、杠杆的平衡条件： 1、杠杆平衡：在动力和阻力作用下静止（或匀速转动）。 2、杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂 （F1L1=F2L2） 四、杠杆的分类（特点）： 1、省力杠杆（L1﹥L2）； 2、费力杠杆（L1﹤L2）； 3、等臂杠杆（L1=L2）
教学反思 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，让学生亲自经历探究杠杆平衡条件的全过程，有利于培养学生科学探究的能力。