資源簡介

第十二章　簡單機械
第1節　杠桿
知識與技能：
1．認識杠桿和有關杠桿的幾個概念。
2．能從常見的工具和簡單機械中識別出杠桿。
3．知道杠桿的平衡條件及其應用。
過程與方法：
1．經過繪制力和力臂的過程，體會科學抽象的方法。
2．探究杠桿的平衡條件，體會科學探究的各個環節。
情感、態度與價值觀：
1．樂于在周圍生活中發現和分析各種杠桿，具有利用杠桿方便自己工作的意識。
2．通過設置的問題情境，學會從多角度思考、探索、交流，激發學生的好奇心和主動學習的欲望，培養學生探究物理規律的興趣。
重點：杠桿的平衡條件。
難點：畫出實際問題中的杠桿的力臂。
第1課時　杠桿及其平衡條件
多媒體課件、杠桿、鉤碼若干、彈簧測力計、支架。
一、情景導入
阿基米德是兩千多年前古希臘杰出的科學家，他有一句豪言壯語：“給我一個支點和一根足夠長的棍子，我就可以撬動地球?！蹦阏J為他是在吹牛嗎？阿基米德說的是不是“大話”，別著急下結論，學了今天的知識，你可能就會有新的判斷。今天我們就來認識杠桿。
二、合作探究
　杠桿
多媒體展示圖片：瓶蓋起子、剪刀、鑷子、指甲剪、一根撬棒，并一起分享使用這些工具的感受。
　　　　　　　　
同學們交流討論，歸納它們的相同點，試著給杠桿下一個定義。再思考討論一下杠桿一定是直的嗎？想一想生活中還有哪些物體可以看做杠桿？
(1)一根硬棒，在力的作用下，如果能繞著固定點轉動，這根硬棒就是杠桿。
(2)有關杠桿的幾個名詞：
①支點：杠桿可以繞著轉動的點O；
②動力：使杠桿轉動的力F1；
③阻力：阻礙杠桿轉動的力F2；
④動力臂：從支點O到動力F1作用線的距離l1；
⑤阻力臂：從支點O到阻力F2作用線的距離l2。
(3)教師板演畫圖并解說。
(作圖細節提醒：力的延長線用虛線表示；力臂用實線表示，且力臂兩端應該用箭頭標記，標記力臂時垂直的地方應有垂足；支點處用O標記；5個名詞必須用正確的字母表示。)
　杠桿的平衡條件
什么情況下才能使杠桿平衡呢？
實驗探究：杠桿的平衡條件。
(1)提出問題
杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關系？
(2)實驗器材
杠桿、鉤碼、彈簧測力計、支架。
(3)制訂計劃與設計實驗
設問：甲、乙兩種狀態中杠桿均處于靜止狀態即平衡狀態，那么在實驗過程中應該選擇哪種平衡狀態？為什么？
　
(討論得出方案：實驗時，使杠桿在水平位置平衡，便于在杠桿上直接讀出力臂的大小)
設問：當杠桿不掛鉤碼且調節平衡后，掛上鉤碼若杠桿不平衡，能用杠桿兩端的平衡螺母調節嗎？
教師總結實驗注意事項：
A．在實驗前要通過調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿水平平衡；
B．掛鉤碼后，不能再移動平衡螺母；
C．讀數時，杠桿仍要求處于水平平衡狀態，以便直接讀出力臂的長度。
(4)進行實驗與收集數據
引導學生按照設計方案中的裝置圖分組進行實驗探究，及時記錄數據。
a．調節杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡；b.在杠桿兩邊掛上鉤碼，調節鉤碼的位置，使杠桿在水平位置重新平衡，記錄F1、l1、F2和l2；c.改變鉤碼數量或位置，重復上面的步驟，得出三組數據，并記入表格。
實驗次數 F1/N l1/m F1·l1/(N·m) F2/N l2/m F2·l2/(N·m)
1
2
3
　　學生對數據進行處理，根據所得數據進行討論，總結得出杠桿的平衡條件。
(5)交流與合作
引導學生相互交流得到探究結果，得出杠桿的平衡條件。
杠桿的平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示為F1l1＝F2l2。
我國古代的簡單機械(杠桿)
我國古代的農業、手工業、建筑業和運輸業是比較發達的，因此簡單機械的成就也是輝煌的，杠桿的應用非常廣泛。
對于杠桿，在《墨經》中科學地敘述了其平衡原理，“相衡，則本短標長”。這里的“本”是指靠近支點一邊的桿，“標”是指靠近重錘一邊的桿。如果兩邊平衡，杠桿一定是水平的，被測重物一邊桿短，重錘一邊桿長。又說“兩加焉，重相若，則標必下，標得權也”，這就是說杠桿平衡后，兩邊加相等的重物，平衡會被破壞，標這一邊必然下降，這叫做“標得權”。從以上論述可以看出，墨家用確切的語言闡述了不等臂杠桿的科學原理。
第1節　杠桿
第1課時　杠桿及其平衡條件
杠桿在生活和生產中有著廣泛的應用，學好這部分知識具有重要的實際意義。杠桿是一種重要的簡單機械，也是學習滑輪、輪軸等其他一些簡單機械的基礎。大部分學生對生活中的杠桿比較熟悉，也很感興趣；但對杠桿的“五要素”及杠桿的平衡條件還不清楚。通過本節課的學習，可以把學生的感性經驗上升為理論認識。另外，讓學生親自經歷探究杠桿平衡條件的全過程，有利于培養學生科學探究的能力。
第2課時　杠桿的分類與應用
多媒體課件。
一、情景導入
古埃及人建造金字塔時利用簡單機械搬動巨大石塊；我國古代利用桔槔在井上汲水；在現代建筑工地上，人們利用挖土機、起重機、吊車、鉗子等工具進行勞動。讓學生找出它們的共同特點。通過這些實例，有效地引起學生的注意，從而導入新課。
　　　　　　
二、合作探究
　省力杠桿
同學們注意觀察，分析瓶蓋起子、撬棒的使用情況，看它們的動力臂與阻力臂大小是什么關系。
　　　
同學們交流討論上述問題：瓶蓋起子、撬棒在使用時動力臂l1大于阻力臂l2，由杠桿平衡條件F1l1＝F2l2可知，動力F1小于阻力F2，即它們在使用時可以省力。
省力杠桿：動力臂大于阻力臂，動力小于阻力，省力但費距離。生活中常見的省力杠桿還有鉗子、鍘刀、羊角錘等。
　費力杠桿
同學們注意觀察，分析釣魚竿、筷子、縫紉機踏板的使用情況，看它們的動力臂與阻力臂大小是什么關系。
　　
同學們交流討論上述問題：釣魚竿、筷子、縫紉機踏板在使用時動力臂l1小于阻力臂l2，由杠桿平衡條件F1l1＝F2l2可知，動力F1大于阻力F2，即它們在使用時要費力。
費力杠桿：動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，費力但省距離。生活中常見的費力杠桿還有鑷子、面包夾、理發剪刀等。
　等臂杠桿
多媒體展示圖片：天平。
等臂杠桿的特點：動力臂等于阻力臂，動力等于阻力，不省力也不省距離。等臂杠桿最重要的應用是天平。
第1節　杠桿
第2課時　杠桿的分類與應用
杠桿類型 特點 優點 缺點 應用
省力杠桿 l1>l2，F1費力杠桿 l1F2 (動力>阻力) 省距離 費力 釣魚竿、筷子、縫紉機踏板……
等臂杠桿 l1＝l2，F1＝F2 (動力＝阻力) 既不省力 也不省距離 \ 天平
通過本節課的學習，使學生領悟到杠桿的理論知識來源于實踐，反過來又指導實踐；并且讓他們知道杠桿在我國古代就有了許多巧妙應用，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。這些在古書《墨經》中就有相關記載，同學們應該為祖國悠久的歷史文化感到自豪。

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