物理觀念:認識杠桿,知道關(guān)于杠桿的五要素(支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂),會畫力臂;理解杠桿的平衡條件,并會相關(guān)計算;知道生活中杠桿的一些應(yīng)用,能對杠桿分類。
科學(xué)思維:經(jīng)歷繪制杠桿示意圖的過程,體會科學(xué)抽象的方法;通過觀察和實驗,了解杠桿的結(jié)構(gòu),具有一定的觀察能力、分析和概括能力。
科學(xué)探究:經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程,學(xué)習(xí)分析實驗現(xiàn)象,尋找數(shù)據(jù)間的規(guī)律,從中歸納出實驗結(jié)論的一般方法。
科學(xué)態(tài)度與責任:關(guān)心社會生產(chǎn)、生活,保持對自然現(xiàn)象的好奇心,并樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理。
教學(xué)重難點
教學(xué)重點:杠桿的五要素,杠桿的平衡條件及應(yīng)用。
教學(xué)難點:正確畫出力臂,杠桿的平衡條件及應(yīng)用。
教學(xué)準備
教師準備:教學(xué)課件。
學(xué)生準備:剪刀、鋼絲鉗、鐵絲、笤帚、鑷子、小石塊、杠桿、鉤碼、鐵架臺、彈簧測力計等。
教學(xué)過程
板書設(shè)計
第1節(jié) 杠桿
1.杠桿
(1)定義:在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒,叫作杠桿。
(2)杠桿的五要素:支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂。
(3)畫力臂的方法:①一找支點;②二畫線(力的作用線);③三作垂線段;④四標力臂符號。
2.杠桿的平衡條件(杠桿原理):動力×動力臂=阻力×阻力臂或?qū)憺镕1l1=F2l2。
3.杠桿的分類
作業(yè)設(shè)計
必做題:教材第110頁練習(xí)與應(yīng)用1~5題。
選做題:尋找人體中的杠桿,體驗它們的作用,完成科學(xué)小論文。
教學(xué)反思
杠桿是力學(xué)部分的重要內(nèi)容,它是學(xué)習(xí)其他簡單機械的基礎(chǔ)。因此,學(xué)生對杠桿相關(guān)的知識理解與掌握程度,對學(xué)習(xí)簡單機械有著舉足輕重的作用。新教材重點突出了力臂的作圖和探究杠桿的平衡條件。結(jié)合學(xué)生實際,對于力臂的理解、實際作圖和杠桿平衡條件的應(yīng)用都需要強化訓(xùn)練,這是本節(jié)的難點。而研究杠桿的平衡條件是本節(jié)課的重點,雖然難度不是很大,但是要透過現(xiàn)象看本質(zhì),就必須要先弄清力臂的概念和畫法。在此基礎(chǔ)上本實驗的目的是通過經(jīng)歷探究過程,學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法和處理數(shù)據(jù)的基本技能,最終理解杠桿的平衡條件并能簡單應(yīng)用。
教學(xué)環(huán)節(jié)
設(shè)計意圖
一、創(chuàng)設(shè)情境 導(dǎo)入新課
1.播放視頻“戰(zhàn)無不勝的投石機”,提出問題,投石機相當于什么機械?投石機為什么能把幾百斤的石頭投到遠處?
2.“給我一個支點,我就能撬動地球?！薄⒒讖?阿基米德有沒有吹牛?
今天我們來探究杠桿的奧秘。
利用視頻中的“投石機”和阿基米德“撬地球”,激發(fā)學(xué)生好奇心,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性
二、新課講解 探究新知
探究點一 杠桿
(一)杠桿的定義
學(xué)生活動:使用杠桿進行以下活動。
用剪刀剪紙片、用鑷子夾取小石塊、用鋼絲鉗剪斷鐵絲、用笤帚掃地。
課件展示相關(guān)圖片,讓學(xué)生對比找出共同點。
學(xué)生:都能繞一固定點轉(zhuǎn)動。
學(xué)生:有力作用在物體上。
歸納總結(jié):一根硬棒,在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動,這根硬棒就是一個杠桿。
課件展示,古代人們使用的一些杠桿,分別找出圍繞轉(zhuǎn)動的點(支點)。

搗谷的碓(duì) 汲水的桔槔(jié gā) 中國傳統(tǒng)的桿秤
讓學(xué)生通過類比分析,通過思考和總結(jié),得出杠桿的定義
通過對我國勞動人民在生產(chǎn)、生活中智慧的展示,樹立民族自豪感
教師:在我們的生活中,還有很多機械屬于杠桿,你能舉出生活中的實例嗎?
學(xué)生:羊角錘、開瓶器、扳手等。
(二)杠桿的五要素
自主學(xué)習(xí),閱讀課本:什么是杠桿的五要素?
1.支點:杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動的點(O點)。
2.動力:使杠桿轉(zhuǎn)動的力(F1)。
3.阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力(F2)。
4.動力臂:從支點到動力(F1)作用線的距離(l1)。
5.阻力臂:從支點到阻力(F2)作用線的距離(l2)。
播放視頻“杠桿與杠桿的五要素”,進一步加深學(xué)生對杠桿五要素的理解。
教師用課件展示杠桿的五要素,重點放在動力臂和阻力臂的畫法上。
點撥:
1.“力的作用線”是指過力的作用點沿力的方向所畫的直線;力臂是支點到力的作用線的距離,不是支點到作用點的距離;力臂不一定在杠桿上(如圖中l(wèi)1、l2);若力的作用線過支點,則力臂為0。
2.支點:一定在杠桿上,可以在杠桿的一端,也可以在杠桿的其他位置;同一杠桿,使用方法不同,支點位置可能改變。
3.動力與阻力:作用點都在杠桿上,分別使杠桿向相反方向轉(zhuǎn)動,動力和阻力是相對的,一般把人對杠桿施加的作用力稱為動力。
例題1 畫出圖中杠桿各力的力臂。
學(xué)生完成后,找學(xué)生代表板演作圖,教師及時做出評價。
例題2 如圖,硬棒OB能繞支點O轉(zhuǎn)動,A處用繩子拉住固定在墻壁上,B處懸掛重物。請畫出物體所受的重力G的力臂l1和拉力F的力臂l2。
找兩名學(xué)生上臺進行板演,其他學(xué)生畫在學(xué)案上,完成后找其他學(xué)生進行評價。
知道如何畫杠桿的力臂,培養(yǎng)物理觀念。通過練習(xí)畫杠桿中的力臂,鞏固力臂的畫法,為杠桿平衡條件的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)
總結(jié):動力臂和阻力臂的畫法。一找(找準支點、動力和阻力作用點);二畫(畫出力的作用線);三引(引垂線);四標(標力臂——支點到垂足的距離)。
探究點二 杠桿的平衡條件
(一)杠桿的平衡
思考:什么是杠桿的平衡狀態(tài)?
學(xué)生:當杠桿在動力和阻力作用下靜止時,我們就說杠桿平衡了。
教師:還有一種情況,當杠桿在動力和阻力的作用下,勻速轉(zhuǎn)動時,我們也可以說杠桿平衡了,但勻速轉(zhuǎn)動不是勻速圓周運動。
(二)探究杠桿平衡的條件
提出問題:如圖(a)所示,為什么體重不同的兩人能讓蹺蹺板水平靜止?如圖(b)所示,為什么重力相同的兩人不能讓蹺蹺板水平靜止?
在杠桿的使用中,杠杠的平衡狀態(tài)是一種常見而且重要的狀態(tài)。杠桿在滿足什么條件時才會平衡呢?也就是說動力、動力臂和阻力、阻力臂應(yīng)滿足什么條件?
學(xué)生猜想:
1.動力×動力臂=阻力×阻力臂。
2.動力+動力臂=阻力+阻力臂。
3.動力動力臂=阻力阻力臂。
教師:三個猜想,有一個肯定是錯誤的,是哪一個?
學(xué)生:“動力+動力臂=阻力+阻力臂”這個猜想是錯誤的,因為不同的物理量不能相加。
教師:為了得到確切的結(jié)論,不能只憑猜想,還必須通過實驗來研究,請同學(xué)們利用桌上器材,設(shè)計實驗,進行探究。
小組合作學(xué)習(xí):
1.杠桿兩側(cè)的螺母有什么用?
調(diào)節(jié)杠桿的平衡。
2.杠桿在水平位置靜止的目的是什么?
一是使杠桿的重心在支點,以消除杠桿自身重力對實驗的影響;二是便于在杠桿上直接測出力臂。
3.實驗過程中能否調(diào)節(jié)螺母使杠桿平衡?
不能。在實驗過程中,只能通過增減兩側(cè)的鉤碼數(shù)量和移動鉤碼的位置來調(diào)節(jié)杠桿的平衡。
4.多次測量獲得多組實驗數(shù)據(jù)的目的是什么?
避免偶然性,獲得普遍性的結(jié)論。
進行實驗:提醒小組內(nèi)同學(xué)要密切配合,做好分工,防止杠桿翻倒和鉤碼脫落。
實驗器材:杠桿、鉤碼、鐵架臺、彈簧測力計。
測量的物理量:動力、阻力、動力臂、阻力臂。
實驗步驟:
1.把杠桿安裝在支架上,調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母,使杠桿保持水平并靜止,達到平衡狀態(tài)。
2.如圖所示,在杠桿兩邊掛不同數(shù)量的鉤碼,把支點右邊的鉤碼對杠桿的作用力當作動力F1,支點左邊的鉤碼對杠桿的作用力當作阻力F2。調(diào)節(jié)鉤碼的位置,使杠桿在水平位置重新平衡,將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2的數(shù)值填入表中。
小組合作學(xué)習(xí),為順利實驗做鋪墊
結(jié)合課本梳理實驗,設(shè)計步驟,并完成實驗得出實驗數(shù)據(jù),分析實驗結(jié)論
3.改變阻力和阻力臂的大小,相應(yīng)調(diào)節(jié)動力和動力臂的大小,使杠桿在水平位置重新平衡,再做幾次實驗,把數(shù)值填入表中。
實驗次數(shù)
動力F1/N
動力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
2
3
…
讓完成情況較好的小組報告實驗結(jié)論,組織學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析。
杠桿的平衡條件:
杠桿平衡時,動力×動力臂=阻力×阻力臂。
公式表示:F1l1=F2l2。
[想想議議]思考課本圖12.14所示的杠桿與實驗中的杠桿有什么不同?
學(xué)生:實驗中動力和阻力在支點的兩側(cè),圖中動力和阻力在支點的同側(cè)。
例題3 閱讀課本例題,討論后分享例題的解題思路。
例題4 身高1.7 m,質(zhì)量為50 kg的小明同學(xué)做俯臥撐運動,此時將他視為一個杠桿如圖所示,他的重心在A點,g=10 N/kg,則:
(1)他的重力為多大?
(2)若他將身體撐起,地面對手的作用力至少要多大?
找兩名學(xué)生進行板演,其他學(xué)生做在學(xué)案上,完成后小組同學(xué)評價,教師做出評價。
解 (1)小明同學(xué)的重力
G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N
(2)由圖可知,O為支點,動力臂l1=0.9 m+0.6 m=1.5 m,阻力臂l2=0.9 m,
阻力等于人的重力,即F2=G=500 N
由杠桿平衡條件可得F1l1=F2l2
即F1×1.5 m=500 N×0.9 m
解得F1=300 N
即地面對手的作用力至少要300 N大。
探究點三 生活中的杠桿
小組合作學(xué)習(xí):
1.請仔細觀察如圖所示的三種杠桿,它的動力臂和阻力臂,哪個更長呢?使用該杠桿省力還是費力?
小組合作進行實驗,培養(yǎng)團隊合作意識和分析歸納問題能力
通過例題,培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范解題習(xí)慣,加深對平衡條件的理解
2.閱讀課本,根據(jù)杠桿平衡條件,判斷以上三種杠桿分別屬于什么杠桿?這三種杠桿分別有什么特點?
討論交流后總結(jié)
根據(jù)杠桿的平衡條件:F1l1=F2l2。
若l1>l2,則F1l2
F1

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第1節(jié) 杠桿

版本： 人教版（2024）

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