3.3认识简单机械(第一部分：杠杆)[上学期]

3.3认识简单机械(第一部分：杠杆)
本部分共4课时
第1课时：认识杠杆
教学目的：
　1. 知道什么是杠杆。
　2. 知道杠杆的三点（支点、动力作用点、阻力作用点），两力（动力、阻力），两臂（动
力臂，阻力臂）。
　3. 理解力臂概念并能正确画出动力臂和阻力臂。
教学重点难点：
　能够正确画出动力臂和阻力臂的示意图，且能正确找出各种器具的支点。
教学过程：
一、引入新课：
　　通过多媒体或幻灯片展示繁忙的码头、现代建筑工地、生活中各种各样的机械，这些机械的使用大大减轻了人们的劳动强度，给人们的生活带来了方便。所有复杂的机械都是由许多简单元件组成的，所以我们学习机械应当从最简单的机械开始。
二、新课教学：
（一）杠杆
1、杠杆的定义：
演示：开瓶器开瓶或羊角锤拔铁钉等生活在中常见杠杆事例
指出：开瓶器就是一种被称为杠杆的简单机械。
引入：阿基米德曾说过这样一句话：“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能搬动地球。”这说明杠杆能产生巨大的力。那什么是杠杆呢？
[演示]撬棒撬石头的投影片或动画。
师生共同得出杠杆的基本特征：
①在力的作用下会转动；
②在转动时，杠杆有一个点是不动的。
进而归纳得出杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。
提问：杠杆是不是一定是直的？“硬棒”如何理解？
师生共同归纳得出：“硬棒”指在力作用下不易发生形变，可以是直的也可是弯的，形状也可是各种各样，可以是方的、圆的等。
2、杠杆的五要素
　　对照杠杆撬石头投影片讲杠杆结构。
演示：开瓶器开瓶或羊角锤拔铁钉的实验，以及播放动态视频画面，分析得出杠杆的要素：支点、动力、阻力。
教师再结合撬棍来分析得出杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
（1）支点：杠杆绕着转动的固定点（常用O表示）。
（2）动力：使杠杆转动的力（用F1表示）。
（3）阻力：阻碍杠杆转动的力（用F2表示）。
（4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离（用表示）。
（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离（用表示）。
――强调“力臂”是支点到力的作用线的距离，即垂线段的长度。
――从羊角锤、开瓶器、撬棍等实物中引导学生抓住“点－线－距离”等
本质，略去表面的差别。得出杠杆的模型。
3、力臂的画法：
（1）确定杠杆支点和力作用线；
（2）用直尺或三角板作支点到力作用线垂直距离；
（3）标明力臂。
　　动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧，当力与杠杆某部分重合时，力臂才恰好是杠杆本身一段长度。
学生讨论：
1、你还能举出杠杆的例子吗？
2、找出它们的动力、动力臂、阻力、阻力臂、支点
请同学寻找其中的人体杠杆。手臂、脚部和头部进行有关杠杆的分析。
4、杠杆的历史及发展过程
介绍：古代历史上使用的各类杠杆：舂、桔槔，并播放舂和桔槔的视频片段
介绍：在建造大型的建筑工程时，也很广泛地运用了杠杆，譬如中国的长城、古埃及的金字塔［屏显图片］古代建筑大型工程时的劳动场景，并请学生找出其中所使用的杠杆。
而到了现代，杠杆的使用已变得越来越广泛，深入到了生产和生活的各个角落……
显示：在优美背景音乐下，屏幕上依次出现在不同历史时期的杠杆图片
从猿人→古埃及的金字塔→长沙出土的战国时期的天平→中国的长城→现代建筑工地上的机械手臂……
三、新课巩固
1、如图1所示，开瓶盖的起子可以看作是一个杠杆，在图２中正确表示开瓶盖时该杠杆的支点、动力和阻力的是（　）
2、在如图所示的杠杆上分别画出力F1和F2的力臂并用字母l1和l2，表示，其中O点表示杠杆的支点。
四、谈谈你的收获
五、作业见练习卷
　
杠杆练习题1
班级 姓名
1．一根硬棒，在_________________下能绕着_____转动，这根硬棒就是杠杆．支点是______；动力是______；阻力是_________________；阻力臂是 _________________．在日常生活中我们使用的工具属于杠杆的有_____、_____、_____等．
2．判断下列说法是否正确
　　（1）一根硬棒就是杠杆（　）
　　（2）杠杆可以是直的、弯的或者其他形状的（　）
　　（3）在力的作用下，能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆（　）
　　（4）动力、阻力只能分别作用在杠杆支点的两侧（　）
3．关于力臂，下面说法中正确的是（　）
　　A．从支点到动力作用点之间的距离叫做动力臂
　　B．从支点到动力作用线的距离叫做动力臂
　　C．力臂一定在杠杆上
　　D．力臂的大小不可能为零
4．如图所示，杠杆处于平衡状态，则F的力臂是( )
A．OA B．OC C．OD D．FD
5．画出如图所示各杠杆的力的阻力臂．
6．如图的工具图中，画出杠杆上的动力、阻力、支点、动力臂、阻力臂．
7、根据力臂画出对应的动力和阻力
第2课时实验探究：杠杆的平衡条件
实验目的：1、学会用简单的器材研究杠杆的平衡条件
2、通过实验数据分析总结得出杠杆的平衡条件
实验器材：杠杆和它的支架，钩码、尺、线。
实验操作步骤：
1、 如图3-13，将杠杆的支点支在支架上，调节杠杆两端 的螺
母，使杠杆在水平位置处于平衡状态。
思考：为什么杠杆要处于水平位置平衡
2、 在杠杆的两边分别挂上不同数量的钩码，在杠杆上左右移动
悬挂的位置，直到杠杆再次达到水平位置处于平衡状态。
思考并回答：杠杆两边受到的力 等于 钩码受到的重力。把左边钩码对杠杆的作用力叫动力Fl，右边钩码对杠杆的作用力叫阻力F2，填人表格。
3、用直尺量出动力臂、阻力臂，填入表内。
4、改变力和力臂的大小，重复上述实验4次，将有关数据填人表内。
序号 动力F1/牛 动力臂/厘米 阻力F2/牛 阻力臂/厘米
1
2
3
4
分析综合上述各组数据，得出结论：
动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。
若用符号表示可写成：或
思考与讨论：1、什么是杠杆平衡？什么是杠杆平衡条件？
2、杠杆静止在倾斜位置算不算杠杆平衡？
3、请判断右图所示的杠杆是否平衡
第3课时：杠杆的应用
教学目标
1．知道杠杆的应用分三种情况及三种杠杆的特点，会举例说明。
2．能用杠杆的平衡条件解决简单的问题和简单的计算。
教学重点
三种杠杆的分类及其特点。
教学难点
能用杠杆的平衡条件解决一些实际问题。会判断杠杆的种类。
一、复习提问
1．什么叫杠杆？什么叫杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂？
2．教师演示用羊角铁锤拔钉子并画出这个杠杆的示意图，在图上标出支点、动力和阻力。要求学生画出动力臂和阻力臂。并结合作业中出现的问题进行讲解。
杠杆示意图如图2所示。
3．杠杆的平衡条件是什么？
上题中如果动力臂与阻力臂之比是6∶1，则动力是阻力的几分之一？
二．新课讲授
1、利用幻灯或多媒体展示几种类型的杠杆
要求：
①找出这四个图中的动力臂和阻力臂
②动力臂、阻力臂和省力、费力的关系
③你能找出什么规律？
师共同总结得出杠杆的类型：
（1）省力杠杆： ＞，＜，省力、但多移动距离。如拔钉子用的车角锤、剪铁皮用的剪子等。
（2）费力杠杆：＜，＞，费力、但可以少移动距离（省距离），如钓鱼竿、镊子等。
（3）等臂杠杆：＝，＝，既不省力也不费力，又不多移动距离，如天平、定滑轮等。
重要提示：①若，则杠杆的平衡被破坏，原来静止的杠杆就发生转动，若，则杠杆向F1的方向转动，反之则向F2的方向转动。
关于各类杠杆的选择
②杠杆选择的原则是按人力允许的条件，从有利于生产出发。例如：钓鱼竿使用时，要求能迅速将鱼提离水面，因此钓鱼竿是费力省距离的杠杆；汽水瓶扳手使用时，遇到阻力较大，必需使用省力费距离的杠杆。天平就是利用等臂杠杆两边力大小相等的原理，由砝码数直接得出物体质量数。“可见，选择何种杠杆都是根据实际需要来决定的，千万不要误认为使用机械都是为了省力。
2．怎样使用杠杆最省力
根据杠杆的平衡条件：！可以看出：当作用在杠杆上的阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，使杠杆平衡所用动力越小，也就是说当动力臂最长时用的动力就最小。
为了使动力臂最长，施加的动力必须具备两个条件：
（1）动力的作用点在杠杆上距支点最远处；（2）动力方向应垂直于支点和动力作用点的连线。如图3—15和图3—16所示时作用在杠杆上的动力是最小的。
3、例题
例1．用道钉撬铁路枕木上的道钉，如图所示，撬把长1．5m，撬尖长6cm，道钉对撬的阻力是5000Ｎ，要把道钉撬出来至少要用多大的力 这人力作用在哪里 力的方向怎样
例2．如图所示，O是支点，在杠杆上C点用力将挂在D点的物体A提起．已知OD＝0．6m，CD＝20cm，物体A的质量是4kg，杠杆现处于静止状态，求动力的大小和方向．并在图中画出动力的图示．
三、小结
杠杆类型 杠杆特点 杠杆优点 杠杆缺点 应用
省力杠杆 L1>L2F1费力杠杆 L1F2(动力>阻力 省距离 费力
等臂杠杆 L1=L2F1=F2(动力=阻力) 既不省力也不省距离
四、练习:
1.两个力作用在杠杆两端使杠杆平衡,则( )
A.这两个力的大小必须相等 B.这两个力的力臂长必须相等
C.力臂较长的那个力比较大 D.力臂较长的那个力比较小
2.判断：动力和阻力可以人为规定。（ ）
3.把重为4N和12N的物体分别挂在杠杆的两端,杠杆平衡时,两端的长度之比是＿＿＿＿.
4、各式各样的剪刀都是一对杠杆．要剪开较硬的物体，使用哪种剪刀最合适 　( )
A．B．C．D．
5.右图为人的上肢图解，此时手托着质量为1千克的物体, 则肱二头肌收缩时所承受的力为（ ）
A.小于9.8牛顿 B.大于9.8牛顿
C.等于9.8牛顿 D.等于1千克
第4课时：习题课（习题另附）