【教學(xué)目標(biāo)】
1.認(rèn)識杠桿，了解關(guān)于杠桿的五要素（支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂）.
2.理解杠桿的平衡條件，并會進(jìn)行相關(guān)計算.
3.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.
4.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.
5.關(guān)心生活、生產(chǎn)中杠桿的應(yīng)用.
【教學(xué)重點】杠桿的平衡條件，杠桿的作圖與計算.
【教學(xué)難點】力臂的概念及畫法，變形杠桿的分析.
【教具準(zhǔn)備】多媒體課件.
【教學(xué)過程】
一、鞏固復(fù)習(xí)教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一節(jié)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的[課后作業(yè)]，加強(qiáng)學(xué)生對知識的鞏固.
二、新課引入
教師播放視頻：關(guān)于撬棒、開瓶器、蹺蹺板、鑷子、剪刀等物品在生產(chǎn)、生活中工作的情景.然后引導(dǎo)學(xué)生觀察，并提出問題：在生產(chǎn)、生活中，這些工具起到了什么作用？它們有什么共同特點？
學(xué)生觀看，思考、討論，回答：它們都是硬棒，這些硬棒在受力的時候，都能繞著一個固定的點轉(zhuǎn)動.
教師鼓勵學(xué)生的回答，并引出杠桿的概念.
板書：一根硬棒，在力的作用下如果能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫做杠桿.
師：下面我們就一起來認(rèn)識并探究杠桿.
三、進(jìn)行新課
杠桿的特點
師：在我們生活中用到杠桿的地方很多，請同學(xué)們思考：（1）為什么杠桿必須是根“硬棒”？（2）杠桿必須是“直棒”嗎？
生1：如果杠桿不“硬”，在力的作用下它將很容易發(fā)生形變，不能工作，因此杠桿必須是硬棒.
生2：杠桿定義中的硬棒指的是“不易變形”的物體，所以杠桿不一定是直棒，其形狀可異.
[教師總結(jié)]一根硬棒能成為杠桿必須滿足兩個條件：一是要有力的作用，二是能繞固定點轉(zhuǎn)動，缺少任何一個條件都不能成為杠桿，杠桿可以是直的也可以是彎曲的，還可以是某個機(jī)械組合的一部分.
板書：人們把利用直桿或曲桿，在力的作用下繞桿上一固定點轉(zhuǎn)動的簡單機(jī)械叫作杠桿
師：為了進(jìn)一步了解杠桿，我們先來熟悉幾個與杠桿有關(guān)的名詞（教師用多媒體展示課件“杠桿的五要素、杠桿力臂的作法”，并進(jìn)行講解）
杠桿的五要素、杠桿力臂的作法（多媒體課件）
1.杠桿的五要素：（如下圖）
杠桿的五要素
支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，常用O表示
動力：使杠桿繞支點轉(zhuǎn)動的力，常用F1表示.
阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，常用F2表示.
動力臂：從支點到動力作用線的距離，常用L1表示.
阻力臂：從支點到阻力作用線的距離，常用L2表示.
對杠桿五要素的理解
2.力臂的作法：
力臂是支點到力的作用線的距離，即支點到力的作用線的垂線段的長.作力臂的一般方法為：
（1）找出支點并用O標(biāo)出來；
（2）通過力的作用點畫出力的作用線（一般用虛線）；
（3）過支點O向力的作用線作垂線，用符號標(biāo)出垂足；
（4）用花括號或兩端帶箭頭的線段標(biāo)出支點到垂足的距離，寫上相應(yīng)的符號（L1或L2），即為該力的力臂.
例題 1 (用多媒體展示) ２０２４年６月２日至３日,嫦娥六號完成了人類首次月球背面采樣.如圖甲,嫦娥六號的機(jī)械臂正繞Ｏ點轉(zhuǎn)動,將采集的月球樣品送往貯存裝置.請在圖乙簡圖中畫出 樣品對機(jī)械臂上Ａ點的作用力Ｆ的力臂Ｌ.
答案：如圖所示.
杠桿的平衡條件
教師播放課件：使用杠桿搬動巨大石塊的情景.請大家觀看，同時提出問題：為什么借助杠桿可以完成呢？
學(xué)生思考、討論，回答：杠桿可以省力.
師 同學(xué)們回答正確，很棒！但到底滿足什么規(guī)律呢？好，下面我們來探究杠桿的平衡滿足什么條件.教師引入杠桿平衡的概念：
板書：杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動，稱為杠桿平衡.
教師請一位同學(xué)演示用不同的方式推門的效果：①在門把手附近用力推門；②在門軸附近用力推門；③在同一位置沿不同的方向推門.并要求這位同學(xué)說出感受.
教師引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：推門時需要的動力可能與動力臂的長短有關(guān)，動力臂越長，需要的動力可能越小.
探究杠桿的平衡條件
教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗“探究杠桿的平衡條件”：
（1）小組討論提出問題，作出猜想；
（2）討論并設(shè)計合理的實驗方案；
（3）進(jìn)行實驗，收集數(shù)據(jù)；
（4）對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論；
（5）討論實驗中出現(xiàn)的問題.
設(shè)計表格（供參考）
師：當(dāng)杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了.在我們這個實驗中第一步應(yīng)該把杠桿在水平位置上調(diào)平，為什么這樣做，請同學(xué)們思考一下（解釋原因）.請同學(xué)們觀察一下，如何才能達(dá)到這一目的呢？
生：調(diào)平原因：為了保持杠桿初始處于平衡狀態(tài)，測量力臂方便.我們可以通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿平衡.
師 那么在做實驗的過程中能否再去調(diào)節(jié)杠桿的平衡呢？
生：不能.
師：為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，我們把支點右邊的鉤碼當(dāng)動力，支點左邊的鉤碼當(dāng)阻力.在這三次實驗中同學(xué)們可任意的取三次值，讓杠桿達(dá)到平衡.每四人一組，每組出一名同學(xué)負(fù)責(zé)隨時記錄數(shù)據(jù).好，現(xiàn)在請同學(xué)們參照教材P104的實驗步驟開始做實驗.
師：同學(xué)們能否找出一個規(guī)律來？
生：動力×動力臂=阻力×阻力臂
師 對，這就是我們這一節(jié)課要研究的杠桿平衡條件.
板書：杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂.
用字母表示，這個公式可以寫成：F1 L1=F2 L2
[教師總結(jié)]這個平衡條件就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理，這個關(guān)系式也可以寫成下面的形式：F1/F2=L2/L1.也就是說，當(dāng)阻力和阻力臂一定時，所用的動力與動力臂成反比.即動力臂越大，所用的力就越小，這也就可以解釋為什么我們可以用較小的力產(chǎn)生較大的力了.
例題2 在探究杠桿平衡條件的實驗中:
(1)將裝置放在水平桌面上,靜止時如圖甲.為了使杠桿在水平位置平衡,應(yīng)將平衡螺母向 （選填“左”或“右”)調(diào)節(jié).
(2)實驗中,在杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼,第1、2次杠桿平衡時的數(shù)據(jù)已填入下表,圖乙是第3次杠桿平衡時的情景,此次杠桿右側(cè)的阻力和阻力臂的數(shù)據(jù)①為 ，②為 .
(３)分析實驗數(shù)據(jù)，可歸納出杠桿的平衡條件: .實驗中多次改變鉤碼的個數(shù)和位置的目的是 .
答案：(１)右 (２)１ ０.１５ (３) F1 L1=F2 L2 使實驗結(jié)論更具有普遍性
[教師結(jié)束語]
通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們共同學(xué)習(xí)了杠桿的相關(guān)知識.我們也了解了杠桿的特點、好處，最重要的是我們探究了杠桿的平衡條件，還能夠根據(jù)杠桿的平衡條件進(jìn)行分析、判斷和簡單計算，解決實際生產(chǎn)、生活中的一些問題.好，謝謝大家！
[課后作業(yè)]
完成本課時對應(yīng)練習(xí).
第2課時 杠桿的分類和綜合運用
【教學(xué)目標(biāo)】
1.能根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)對杠桿的使用、特點以及作用效果等進(jìn)行分類.
2.知道生活中杠桿的一些應(yīng)用，進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)杠桿的相關(guān)知識.
3.能從常見的工具和機(jī)器中識別杠桿的種類，了解杠桿的應(yīng)用.
4.關(guān)心生活生產(chǎn)及自然現(xiàn)象中杠桿的使用，樂于在周圍生活中發(fā)現(xiàn)和分析各種杠桿，培養(yǎng)利用杠桿方便自己工作的意識.
【教學(xué)重點】杠桿的分類與識別.
【教學(xué)難點】能正確地在周圍生活中發(fā)現(xiàn)和分析各種杠桿.
【教具準(zhǔn)備】多媒體課件.
【教學(xué)過程】
一、鞏固復(fù)習(xí)
教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一課時內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的[課后作業(yè)]（教師可針對性地挑選部分難題講解），加強(qiáng)學(xué)生對知識的鞏固.
二、新課引入
教師播放古代中國人修建萬里長城（如圖甲）、古埃及人修建金字塔（如圖乙）的畫面，播放現(xiàn)代機(jī)械表、點焊機(jī)器人的畫面.
教師引導(dǎo)學(xué)生思考：中國人修建萬里長城、古埃及人建金字塔時都利用了杠桿，這些杠桿有什么特點，又有什么作用呢？
學(xué)生積極討論并發(fā)言：我猜它們可以省力.
師:大家先不要著急，等我們學(xué)完這節(jié)課后，你就知道了.
三、進(jìn)行新課
杠桿的分類
1.杠桿的分類
教師實物演示：①用開瓶器開瓶蓋；②用指甲鉗剪指甲；③用羊角錘拔釘子；④用鑷子夾砝碼；⑤用筷子夾東西.
教師用多媒體展示其各自對應(yīng)杠桿的示意圖，引導(dǎo)學(xué)生對它們進(jìn)行分類，并分析它們的動力臂與阻力臂的大小關(guān)系、動力和阻力的大小關(guān)系.
學(xué)生思考、討論、交流，得出結(jié)論.
教師出示天平，引導(dǎo)學(xué)生分析得出天平的橫梁屬于杠桿，并畫出天平杠桿的示意圖.
教師提出問題：為什么當(dāng)天平橫梁平衡時m物=m碼？
學(xué)生討論、交流得出結(jié)論：是因為天平杠桿的特點是l左 =l右（等臂）.由杠桿平衡條件F左×l左=F右×l右知：G物=G碼.（讓學(xué)生進(jìn)一步理解天平的工作原理）
[教師總結(jié)]天平是生活中常見的第三類杠桿——等臂杠桿，它的特點是：不省力也不省距離，l1=l2.
注意：生活中的其他質(zhì)量工具雖然有的利用了杠桿原理，但卻不是等臂杠桿，如桿秤和臺秤，若把秤砣的重力作為動力，則它的橫梁是一個省力杠桿.秤砣本身的質(zhì)量一定小于砣面上標(biāo)出的質(zhì)量.
2.杠桿類型的判斷方法
(1)根據(jù)力臂的大小關(guān)系判斷:對于較復(fù)雜的杠桿,找出其五要素,然后比較力臂的大小關(guān)系.若動力臂大于阻力臂,則為省力杠桿,反之為費力杠桿.
(2)從使用目的和效果進(jìn)行判斷:一般阻力很大時,使用省力杠桿,如撬石塊、剪鐵皮等;為了使用方便要求省距離的,用的則是費力杠桿,如釣魚竿、筷子等.
例題1 某學(xué)校勞動教育課堂上，四位同學(xué)利用杠桿原理使用勞動工具的場景如圖所示.其中屬于使用費力杠桿的是 ( )
3.杠桿的綜合運用
(１)進(jìn)行簡單的計算①已知 Ｆ１ 、Ｌ１ 、Ｆ２ 、Ｌ２ 這４個量中的３個，便可求出第４個量.②若已知兩個力的比值和一個力臂，則可計算出另一個力臂；若已知兩個力臂的比值和一個力，則可計算出另一個力.(２)杠桿平衡及轉(zhuǎn)動的判斷①當(dāng) Ｆ１ Ｌ１ ＝Ｆ２ Ｌ２ 時，杠桿平衡，靜止或勻速轉(zhuǎn)動.②當(dāng) Ｆ１ Ｌ１>Ｆ２ Ｌ２ 時，杠桿沿Ｆ１的方向加速轉(zhuǎn)動.③當(dāng) Ｆ１ Ｌ１L2，F(xiàn)1

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第一節(jié) 杠桿

版本： 北師大版（2024）

年級： 八年級下冊（2024）

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