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2019-2020年八年級(jí)物理下冊(cè) 11.1 杠桿教案 （新版）教科版 教學(xué)目標(biāo) 三維目標(biāo)要求 一、知識(shí)與技能 1.知道什么是杠桿。 2.理解支點(diǎn)、阻力、阻力臂、動(dòng)力、動(dòng)力臂。 3.知道杠桿平衡的條件。 4.能根據(jù)實(shí)際需要正確選擇和使用杠桿。 二、過程與方法 1.通過舉例認(rèn)識(shí)杠桿，會(huì)分析杠桿的幾個(gè)概念。 2.經(jīng)歷“探究杠桿平衡條件”的過程。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，了解杠桿在生活中的應(yīng)用。 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 一、教學(xué)重點(diǎn) 1.認(rèn)識(shí)杠桿，知道杠桿的五要素。 2.探究杠桿的平衡條件，知道杠桿的一些應(yīng)用。 二、教學(xué)難點(diǎn) 會(huì)畫力臂。 教學(xué)過程 情景導(dǎo)入 通過浮力的學(xué)習(xí)，同學(xué)們已經(jīng)知道了阿基米德是古希臘偉大的科學(xué)家，他在物理學(xué)方面的主要貢獻(xiàn)有兩項(xiàng)：浮力問題與杠桿平衡問題。阿基米德有句名言：“給我一個(gè)支點(diǎn)，我可以撬動(dòng)地球。” 　　置疑：阿基米德說這句話的根據(jù)是什么 ? 你認(rèn)為這可能嗎？ 阿基米德用來撬動(dòng)地球的工具就是杠桿，也就是這節(jié)課要研究的問題。 多媒體展示：古埃及人建造金字塔時(shí)利用簡單機(jī)械搬動(dòng)巨大石塊；我國古代利用桔槔在井上汲水；在現(xiàn)代建筑工地上，人們利用挖土機(jī)、起重機(jī)、吊車、鉗子等工具進(jìn)行勞動(dòng)；讓學(xué)生找出它們的共同特點(diǎn)。通過這些實(shí)例，有效地引起學(xué)生的注意，從而導(dǎo)入新課。 教學(xué)活動(dòng) 一、杠桿 要求學(xué)生閱讀教材P72，觀察“生活中常見的杠桿”，如圖11-1-3所示。 要求學(xué)生舉出其他生活中的杠桿。 學(xué)生分析、討論，舉例。 　　找出圖中杠桿的共同特征——都繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。 教師出示羊角錘，分析使用時(shí)有一固定點(diǎn)。要求學(xué)生分析其余杠桿的固定點(diǎn)。 　　得到杠桿概念：在力的作用下，能繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬桿，叫杠桿。 　　“硬桿”指在力作用下不易發(fā)生形變的受力的桿狀物體，可以是直的也可是彎的，形狀也可以是各種各樣的，可是方的、圓的等。 要求學(xué)生再舉其他例子。例如：用來擰螺母的扳手可以使我們輕易地將螺母擰緊或擰松；訂書機(jī)可以很方便地把紙裝訂在一起。 二、 杠桿的平衡條件 　　出示桿秤，對(duì)桿秤進(jìn)行分析，畫出支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂。 　　使用桿秤稱水果，要求稱不等量的水果，請(qǐng)一位學(xué)生上來演示。 　　置疑：你為什么要這樣稱？對(duì)，我們要使杠桿達(dá)到平衡。 　　杠桿的平衡與哪些因素有關(guān)，有什么樣的關(guān)系？ 與動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂有關(guān)。 1.杠桿平衡。 當(dāng)動(dòng)力和阻力對(duì)杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)效果相互抵消時(shí)，杠桿將處于平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)叫作杠桿平衡。 閱讀教材P73，觀察：杠桿平衡。如圖11-1-6。 （1）如圖（a）是一個(gè)平衡的杠桿，移動(dòng)一邊鉤碼的懸掛點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ （2）如圖（b）所示，用帶桿的滑輪向左或向右推動(dòng)右邊掛鉤碼的懸線，改變作用力的方向，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 結(jié)論：杠桿的平衡不僅與動(dòng)力和阻力的大小有關(guān)，還與力的作用點(diǎn)及力的作用方向有關(guān)。 2.杠桿五要素。 　　認(rèn)識(shí)杠桿的幾個(gè)概念： （1）支點(diǎn) ( O ) ：杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)。 （2）動(dòng)力 ( F1 ) ：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。 （3）阻力 ( F2 ) ：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。 （4）動(dòng)力臂 ( Ｌ1 ) ：支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離。 （5）阻力臂 ( Ｌ2 ) ：支點(diǎn)到阻力作用線的距離。 力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離，作力臂的步驟： （1）找準(zhǔn)支點(diǎn)； （2）沿力的方向作出力的作用線； （3）從支點(diǎn)向力的作用線畫垂線； （4）標(biāo)出力臂。 教師列舉杠桿撬石塊的例子分析五個(gè)概念。畫出杠桿撬石塊中的各種物理量。如圖所示。 　　支點(diǎn)是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，在分析支點(diǎn)時(shí)，我們可以假想杠桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿圍繞哪一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，哪一點(diǎn)就是支點(diǎn)。如圖所示，我們假設(shè)杠桿在動(dòng)力作用下做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，其中O點(diǎn)是不動(dòng)的，所以O(shè)點(diǎn)就是支點(diǎn)。 　　力的作用線就是從力在杠桿上的作用點(diǎn)起，沿力的方向所畫的直線，如圖所示，動(dòng)力的作用線是從A點(diǎn)起沿F1方向的直線。 　　從支點(diǎn)O向動(dòng)力F1的作用線所畫的垂線就是動(dòng)力臂Ｌ1，從支點(diǎn)O向阻力F2的作用線所畫的垂線就是阻力臂Ｌ2了。畫力臂實(shí)際上就是作一個(gè)點(diǎn)到一條線的垂線，只要把平面幾何中作“點(diǎn)到直線的距離”的方法遷移過來，就不難解決力臂作法這一難點(diǎn)。 　　必須明確：力臂是支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，而不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，如圖所示，不能把OA和OB作為動(dòng)力臂和阻力臂。 　　例題： 在黑板上畫出各杠桿的示意圖，畫出它們的支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力。 如：鍘刀、瓶蓋起子、獨(dú)輪車、鐵鍬等。 　　由4名學(xué)生分別畫出它們的動(dòng)力臂和阻力臂，巡回指導(dǎo)，最后進(jìn)行講評(píng)。 　　可選擇分析一些實(shí)際杠桿，如：抽水機(jī)、汽車剎車踏板、胳膊、縫紉機(jī)踏板等。 3.實(shí)驗(yàn)探究：杠桿的平衡條件。 我們把剛才杠桿所處的狀態(tài)叫杠桿的平衡，所謂杠桿的平衡就是杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么杠桿的平衡跟哪些因素有關(guān)呢？ 閱讀教材P74，實(shí)驗(yàn)探究：杠桿的平衡條件。如圖11-1-8。 （1）猜想： （2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： （3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： ①把杠桿用細(xì)線掛在鐵架臺(tái)上，調(diào)節(jié)兩端的平衡螺母，使杠桿不掛鉤碼時(shí)在水平位置平衡(便于測(cè)量力臂)。 ②給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿平衡。這時(shí)杠桿兩端受到的作用力等于各自鉤碼的重量。 把支點(diǎn)右邊的鉤碼重量當(dāng)作動(dòng)力F1，支點(diǎn)左邊的鉤碼重量當(dāng)作阻力F2；量出杠桿平衡時(shí)的動(dòng)力臂L1和阻力臂L2；把相應(yīng)的數(shù)值填入表中。 ③改變力和力臂的數(shù)值，再做兩次實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 動(dòng)力 F1/N 動(dòng)力臂 L1/m 阻力 F2/N 阻力臂 L2/m 1 2 3 （4）分析論證，得出結(jié)論：根據(jù)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，例如可以對(duì)它們進(jìn)行加、減、乘、除等運(yùn)算，找出它們之間的關(guān)系。 杠桿的平衡條件： 動(dòng)力動(dòng)力臂＝阻力阻力臂 或?qū)懗桑篎1L1＝F2L2 它的含義：如果動(dòng)力臂是阻力臂的幾倍，那么動(dòng)力就是阻力的幾分之一。 三、杠桿的分類 根據(jù)支點(diǎn)相對(duì)于動(dòng)力和阻力作用線的位置關(guān)系，杠桿可以分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿。請(qǐng)同學(xué)們分析、討論它們的特點(diǎn)。 1.省力杠桿。 多媒體展示：撬棒撬石頭示意圖。 請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)杠桿示意圖發(fā)現(xiàn)它有什么特點(diǎn)？再根據(jù)杠桿平衡條件判斷一下？ 歸納總結(jié)：省力杠桿：動(dòng)力臂大于阻力臂，動(dòng)力小于阻力，省力但費(fèi)距離。 請(qǐng)同學(xué)們回答在日常生活中有哪些省力杠桿？ 出示省力杠桿：鍘刀(圖)、瓶蓋起子(圖)、獨(dú)輪車(圖)等。 2.費(fèi)力杠桿。 多媒體展示：鐵鍬挖土。 請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)杠桿示意圖發(fā)現(xiàn)它們有什么特點(diǎn)？再根據(jù)杠桿平衡條件判斷一下？ 歸納總結(jié)：費(fèi)力杠桿：動(dòng)力臂小于阻力臂，動(dòng)力大于阻力，費(fèi)力但省距離。 請(qǐng)同學(xué)們回答在日常生活中有哪些費(fèi)力杠桿？ 出示費(fèi)力杠桿：筷子、鑷子等。 簡介筷子：筷子，被外國人譽(yù)為“東方的文明”。是中華民族的國粹。它的使用，標(biāo)志著中華民族文明的進(jìn)步。美國哈佛大學(xué)一位人類學(xué)家認(rèn)為，中國最古老的筷子的出現(xiàn)，大約是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早幾百年。 3.等臂杠桿。 多媒體展示：蹺蹺板。 特點(diǎn)：動(dòng)力臂等于阻力臂，動(dòng)力等于阻力。 等臂杠桿最重要的應(yīng)用是天平，還有蹺蹺板等。天平、蹺蹺板是支點(diǎn)在中間的等臂杠桿。 多媒體展示：人體內(nèi)許多地方的骨骼、關(guān)節(jié)構(gòu)成的杠桿。 教師結(jié)合一些具體的動(dòng)作(例如舉、拿、抬、踢等)來講解這些杠桿是如何工作的。 由杠桿的平衡關(guān)系，杠桿的類別可概括為： 杠桿類型 省力杠桿 費(fèi)力杠桿 等臂杠桿 力臂的大小關(guān)系 L１>L２ L１F２ F1=F２ 力的作用點(diǎn)移動(dòng)距離的大小關(guān)系 s1>s２ 費(fèi)距離 s1ｓ2 ，因此使用撬棒撬石頭省力而費(fèi)距離。 要求學(xué)生舉例，并進(jìn)行分類。 閱讀教材P76，討論交流：研究桿秤。如圖11-1-10。 桿秤曾是我國應(yīng)用最廣泛的稱重工具，這是一種典型的杠桿。試分析它的工作原理，并比較它和天平的優(yōu)缺點(diǎn)。 學(xué)生分析、討論。 教師糾正、總結(jié)。 教師介紹我國xx多年前《墨經(jīng)》中對(duì)杠桿原理的利用——搗谷的舂和井上汲水的桔槔（如圖11-1-11）。讓學(xué)生產(chǎn)生國家認(rèn)同感，為我國這樣悠久的文化歷史感到自豪，為我國古代勞動(dòng)人民的智慧結(jié)晶感到驕傲。 板書設(shè)計(jì) 1.杠 桿 教學(xué)反思 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生領(lǐng)悟到杠桿的理論知識(shí)來源于實(shí)踐，反過來又指導(dǎo)實(shí)踐；并且讓他們知道杠桿在我國古代就有了許多巧妙地應(yīng)用，大約在三千多年前就有用來搗谷的舂，用來井上汲水的桔槔，還有能夠做精確稱量的天平和桿秤。在古書《墨經(jīng)》就有相關(guān)記載，這樣的記載在世界物理學(xué)史上都是非常有價(jià)值的，同學(xué)們應(yīng)該為我國這樣悠久的文化歷史感到自豪。