資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
【大單元整體教學】物理學科人教版八年級下冊
第十二章 分課時設計
課題 杠桿
課型 新授課 √ 復習課 試卷講評課 其他課
1.教學內(nèi)容分析 杠桿的知識是前幾章力學知識的延續(xù)，也是學習滑輪和輪軸等簡單機械的基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容由“杠桿”“杠桿的平衡條件”“生活中的杠桿”三部分構(gòu)成。教學的重點是探究杠桿的平衡條件。突出教學重點的關(guān)鍵是要引導學生完成好探究杠桿平衡條件的實驗，在設計實驗、進行實驗和數(shù)據(jù)處理等方面給學生創(chuàng)設參與的機會，使他們加深體驗。但要注意根據(jù)學生情況把握好分寸，因為這個實驗的設計和數(shù)據(jù)處理對學生來說難度較大。本節(jié)的教學難點是畫杠桿的力臂。為了使學生能較準確地畫出力臂，教師有必要講清力臂的概念，但課堂上不宜花費過多時間訓練，否則會影響本節(jié)重點的教學。
2.學習者分析 學生已經(jīng)從生活中獲得較多的關(guān)于杠桿的感性認識，已經(jīng)初步掌握物理實驗探究的一般過程及方法，對力有所認識，知道力的三要素，會畫力的示意圖，有初步的作圖能力。好奇心強，感性認識多于理性認識。因此在教學讓學生在實踐中發(fā)現(xiàn)、思辨中完善、設計中創(chuàng)新、合作中交流，實現(xiàn)自主、合作、探究的學習情境。運用“引、研、結(jié)、用”物理教學法，通過老師的步步引導，由學生觀察多媒體課件、演示實驗現(xiàn)象或者自己設計實驗進入物理知識的研討之中，讓學生親身經(jīng)歷有關(guān)知識的形成過程，來自己總結(jié)物理概念或規(guī)律，并會運用規(guī)律來解決問題，即培養(yǎng)學生的實驗探究能力，又培養(yǎng)了學生分析解決問題的能力。
3.學習目標確定與教學重難點 （1）通過觀察生活和生產(chǎn)勞動中的各種杠桿提取共同的特征，知道什么是杠桿，理解力臂的概念，會畫杠桿的力臂；（2）通過實驗探究，能得出杠桿的平衡條件，并能利用杠桿的平衡條件分析解決問題；（3）通過探究杠桿的平衡條件，使學生勇于并樂于參與科學探究，增進交流與合作的意識，加強學生之間的相互協(xié)作精神；（4）能對杠桿進行分類，并能根據(jù)實際需要選擇合適的杠桿；（5）通過對杠桿的研究，讓學生逐步學會透過現(xiàn)象認識事物本質(zhì)的方法，培養(yǎng)學生觀察能力和用科學的方法解決問題的能力。本節(jié)教學的重點是力臂的概念和畫法、杠桿平衡條件、杠桿種類及特點。教學難點是理解力臂的概念、探究杠桿的平衡條件的實驗設計和數(shù)據(jù)處理。
4.評價量表 《杠桿》的評價量表任務列表任務要求（滿分：25分）學生自評同學互評教師評價任務一：認識杠桿，會畫力臂正確理解杠桿的力臂，能熟練畫力臂（10分）任務二：利用杠桿的平衡條件解決實際問題利用杠桿的平衡條件進行簡單計算，能分析杠桿的動態(tài)變化和最小動力問題（10分）任務三：能正確判斷杠桿的分類知道生活中杠桿的分類，能正確判斷杠桿的分類（5分）
5.學習活動設計
教師活動 學生活動 設計意圖/學習評價
任務一：引入新課
多媒體展示：我們的祖先在建造宮殿時的情景。展示圖片：一個人正在用一個巨大的杠桿撬動地球。提問：這幅圖的內(nèi)容是什么？能聯(lián)想到什么？阿基米德的名言：“給我一個支點，我能撬起地球”。顯示了科學家基于科學理論的宏大氣魄，也使我們接觸到杠桿這個詞。 觀察，交流感想，并踴躍回答，說出自己的看法。 會心地接受，體會到“一人之力可以撬動地球，使用杠桿似乎是可以省力的”，急于了解有關(guān)杠桿的科學理論。 創(chuàng)設情景活躍課堂氣氛，引入課題
任務二：杠桿
想想議議：當你用筷子夾菜、用剪刀剪紙、用天平稱量時，他們有什么共同點？同學們課前也準備了不少相關(guān)的工具，請拿出來操作一下，互相討論一下你的感受，說一說我們在使用這些工具時，有什么共同特點？1.概念：一根硬棒在力的作用下能夠繞著固定點O轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿。用木棍撬石頭，撬棍就是杠桿:杠桿是一種常用的簡單機械，由五個要素組成:（1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點O。（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：支點到動力作用線的距離l1。（5）阻力臂：支點到阻力作用線的距離l2。2.杠桿概念的理解：（1）作為杠桿的物體可以是直的，也可以是彎的。即杠桿可以是各種各樣的形狀。（2）支點一定在杠桿上，動力和阻力可以在支點兩側(cè)，也可在支點同側(cè)。3.力臂的畫法：（1）一找點：先確定杠桿的支點Ｏ和動力、阻力的方向。（2）二畫線：畫出動力和阻力的作用線，必要時用虛線將力的作用線延長。（3）三作垂線段：從支點向作用線作垂線，垂線段即為動力臂或阻力臂。（4）四用括號來體現(xiàn)：最后用大括號或箭頭勾出力臂，并在旁邊寫上字母l1或l2。 舉出實例或拿出自己事先準備的實物，踴躍地上講臺操作，其余學生進行觀察并討論。共同特征：1.受力的作用；2.繞固定點轉(zhuǎn)動；3.比較堅硬學生練習力臂的作圖，歸納出畫力臂的方法。（1）請在圖中畫出抽水機手柄所受動力F1的力臂l1及阻力F2的示意圖。（2）如圖是用羊角錘拔釘子的情景，請畫出動力F1的力臂L1。（3）請在圖中畫出F1的動力臂和F2的阻力臂。（4）在圖中畫出杠桿所受的阻力F2并畫出動力F1的力臂l1。 聯(lián)系實際生活中的實例進行學習，再現(xiàn)生活情景，激發(fā)學習興趣。鍛煉分析實際問題的能力。【評價標準】正確理解杠桿的力臂，能熟練畫力臂（10分）理解杠桿的力臂，不能熟練畫力臂（8分）不能正確理解力臂的概念，畫力臂還有一定困難（6分）
任務三：杠桿的平衡條件
請同學們利用手邊的直尺、鉛筆、橡皮等文具，做一個杠桿水平平衡實驗。我們可以用大物體平衡小物體，那么，在杠桿平衡時，動力、動力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系？在學生進行初步設計后，組織交流設計思想，通過交流討論，使學生明白：（1）實驗中動力和阻力是人為規(guī)定的；（2）“怎樣確定力臂”是這個實驗的難點，可以在實驗中使杠桿水平平衡，直接數(shù)出桿上的格子數(shù)就是力臂的大小； 學生猜想：（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/阻力臂設計實驗進行實驗：①把杠桿用細線掛在鐵架臺上，調(diào)節(jié)兩端的平衡螺母，使杠桿不掛鉤碼時在水平位置平衡。②給杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿平衡。這時杠桿兩端受到的作用力等于各自鉤碼的重力。把支點右邊的鉤碼重力當作動力F1，支點左邊的鉤碼重力當作阻力F2；量出杠桿平衡時的動力臂l1和阻力臂l2；把相應的數(shù)值填入表中。③改變力和力臂的數(shù)值，再做兩次實驗。測量次數(shù)F1/Nl1/cmF2/Nl2/cm1 2 3 實驗結(jié)論杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂或 F1L1=F2L2交流討論（1）使杠桿水平靜止是平衡，但在其他位置處于靜止狀態(tài)也是平衡。（2）動力和阻力的大小可以用鉤碼的重力和個數(shù)確定，或者用彈簧測力計測出。（3）實驗前調(diào)節(jié)杠桿水平位置平衡的原因是為了消除杠桿自重對實驗的影響。（調(diào)節(jié)平衡螺母）（4）實驗時調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的原因是便于測量（直接讀出）力臂。（調(diào)節(jié)鉤碼的數(shù)目和位置） 創(chuàng)設情景，學生參與游戲活躍課堂氣氛，通過親自體驗，可以加深記憶，在激起興趣的同時還可以降低后面設計實驗的難度。【評價標準】利用杠桿的平衡條件進行簡單計算，能分析杠桿的動態(tài)變化和最小動力問題（10分）利用杠桿的平衡條件進行簡單計算，不能正確分析杠桿的動態(tài)變化和最小動力問題（8分）利用杠桿的平衡條件進行簡單計算（6分）
任務四：生活中的杠桿
（1）探究活動：準備好一個書包、一根1．5米長的桿，請一位同學體驗撬書包的方式和感覺。（2）將杠桿按其動力臂與阻力臂的相對長度分類，并對不同類型的杠桿的特點及功能做一總結(jié)。杠桿分類力臂關(guān)系平衡時力的比較特點應用舉例省力杠桿 L1>L2 F1F2費力省力距 鍘刀等臂杠桿 L1=L2 F1=F2不省力不費距離 天平 體驗撬書包的感覺：書包離肩很近，感覺輕松；書包離肩很遠，感到吃力。發(fā)現(xiàn)杠桿在不同的情況下既可以省力，還可以費力。 理解杠桿分類原理，結(jié)合實際記憶不同杠桿的特點及應用。 切身體驗，加深影響，讓學生進一步體會到物理是有用的。 分類總結(jié)，便于記憶。【評價標準】知道生活中杠桿的分類，能正確判斷杠桿的分類（5分）知道生活中杠桿的分類，不能正確判斷杠桿的分類（3分）
6.板書設計1．杠桿的定義：在力的作用下能夠繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫作杠桿2．杠桿的五要素：（1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點（2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力（4）動力臂：從支點到動力作用線的距離（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的距離3．杠桿的平衡：當杠桿在動力和阻力作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了4．杠桿的平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂寫作：F1·l1＝F2·l25．杠桿的分類杠桿分類力臂關(guān)系平衡時力的比較特點應用舉例省力杠桿 L1>L2 F1F2費力省力距 鍘刀等臂杠桿 L1=L2 F1=F2不省力不費距離 天平
7.作業(yè)與拓展學習設計 1．如圖為腳踩式垃圾桶的示意圖，在開蓋子的過程中，是杠桿ABC和杠桿A′B′C′在起作用 杠桿，支點是 ；A′B′C′是 杠桿，支點是 。【答案】 省力 B 費力 A′【詳解】[1][2]由圖可知：杠桿ABC中動力臂大于阻力臂是省力杠桿，支點是B。[3][4]杠桿A′B′C′中動力臂小于阻力臂是費力杠桿，CB′桿頂起杠桿A′B′C′，使其繞A′旋轉(zhuǎn)，故支點是A′。2．“文明城市”的創(chuàng)建讓城市更美更潔凈，如圖所示，園林工人使用的剪刀是 杠桿，把被剪物體盡量 （靠近/遠離）剪刀的轉(zhuǎn)動軸，可剪斷物體時更省力；環(huán)衛(wèi)工人使用的掃帚是 杠桿，可省力。【答案】 省力 靠近 費力【詳解】[1][2][3]如圖所示，園林工人使用剪刀時，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；在同樣的情況下，把被剪物體盡量靠近剪刀的轉(zhuǎn)動軸，減小了阻力臂，由杠桿的平衡條件可知，阻力和動力臂一定時，阻力臂越小，動力越小、越省力；環(huán)衛(wèi)工人使用的掃帚，在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿。3．如圖所示為正在比賽的賽艇，賽艇的槳是 （選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿，動力臂 阻力臂（選填“大于”或“小于”）；要使賽艇前進，手應該把船槳往后拉，這時水對槳的力是向 （選填“前”或“后”）的。【答案】 費力 小于 前【詳解】[1][2]賽艇的槳在使用時，動力臂小于阻力臂，所以是費力杠桿。[3]手把船槳往后拉，給水向后的作用力，由于物體間力的作用是相互的，水給槳一個向前的力，使船前進。4．如圖甲所示的是一個曬衣夾。在張開口夾衣服的過程中，可將其上半部分看成如圖乙所示的杠桿。若動力，阻力，動力臂，則阻力臂 cm。【答案】6【詳解】根據(jù)杠桿平衡條件得代入數(shù)據(jù)得解得，阻力臂為5．某型號起重機吊起重為1.5t的重體在空中保持靜止狀態(tài)，如圖所示。已知直吊臂上，則此時吊臂下方的支撐桿給吊臂施加的力F1為 N。【答案】【詳解】由圖可知，起重吊臂是直的，由于，則OB的長度是OA的5倍，根據(jù)力臂的定義和數(shù)學關(guān)系可知，則物體拉力F2的力臂和吊臂下方的支撐桿給吊臂施加的力F1比值為L2∶L1=OB∶OA=5∶1根據(jù)杠桿平衡條件可得F2L2=F1L1吊臂下方的支撐桿給吊臂施加的力F1為6．如圖甲所示，用桿和繩將一盞電燈吊起，O點是支點，請畫出繩上拉力F的力臂l。【答案】見解析【詳解】過支點向拉力的作用線作垂線，垂線段就是拉力的力臂，故作圖如下：7．請在圖中畫出拉力F的力臂L（保留作圖痕跡）。 【答案】見解析 【詳解】從支點O作力F作用線的垂線段，即為拉力F的力臂L，如圖所示： 8．如圖，杠桿AOB保持靜止，O為支點，請作出阻力和維持杠桿平衡的最小動力。【答案】見解析【詳解】如圖，B點繩子對杠桿向下的拉力是阻力；阻力和阻力臂不變，根據(jù)杠桿平衡條件，動力臂越長，動力越小，連接OA，以OA為動力臂時，動力臂最長，動力最小。過點A作垂直于OA向上的力即為最小動力，如下圖所示：9．如圖所示，將一根輕質(zhì)直角棒，一端用紋鏈固定在墻上，輕質(zhì)直角棒能繞O點轉(zhuǎn)動，若要保持此棒在圖示位置平衡，請在圖中畫出棒受到的阻力與在A點施加的最小動力的示意圖。【答案】見解析【詳解】當以OA為動力臂時，動力臂最長，作用在A點的動力最小，為使杠桿平衡，動力的方向應垂直O(jiān)A向上，即過點A做垂直O(jiān)A向上的帶箭頭的直線，表示最小動力F1；棒受到的阻力為繩子對杠桿的拉力，作用點在杠桿與繩子接觸的點上，方向豎直向下，如圖所示：10．如圖所示是小明“探究杠桿的平衡條件”的裝置，每只鉤碼重為0.5N（鉤碼個數(shù)若干），彈簧測力計量程為0~5N。（1） 圖甲中，為使杠桿在水平位置平衡，小明應將杠桿兩端的平衡螺母向 移；（2） 圖乙中，小明實驗時始終使杠桿在水平位置平衡。當彈簧測力計豎直向下拉時，其示數(shù)是 N，若將彈簧測力計斜向下拉，其示數(shù)將變 。若鉤碼和測力計的位置保持不變，則在 A點最多可掛 個鉤碼；（3） 圖丙中，小明用彈簧測力計豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，此時彈簧測力計的示數(shù)為F ，杠桿受到繩的拉力為F ，小明發(fā)現(xiàn)F ×OD≠F ×OC，其原因是 ；（4）探究杠桿平衡的條件需要測量多組數(shù)據(jù)。下列實驗中與其目的相同的是 。A．探究光的反射規(guī)律 B．用刻度尺測物體長度【答案】 左 2.5 變大 6 見詳解 A【詳解】（1）[1]杠桿左高右低，為使杠桿在水平位置平衡，小明應將杠桿兩端的平衡螺母向左移。（2）[2]圖乙中，A點掛三個鉤碼，重為G=0.5N×3=1.5N設杠桿上每格長度為L，根據(jù)杠杠的平衡條件可得1.5N×5L=F×3L解得：F=2.5N。即當彈簧測力計豎直向下拉時，其示數(shù)是2.5N。[3]將彈簧測力計斜向下拉，阻力和阻力臂不變，拉力的力臂變短，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，拉力變大。[4]已知拉力最大為5N，若鉤碼和測力計的位置保持不變，根據(jù)杠桿的平衡條件可得G'×5L=F'×3L解得：G'=3N。可掛鉤碼數(shù)量（3）[5]圖丙中，杠桿的重心在其中心，而杠桿的支點沒有位于杠桿的重心上，杠桿自身的重力影響了杠桿的平衡。（4）[6]探究杠桿平衡的條件需要測量多組數(shù)據(jù)，目的是避免偶然性，尋找杠桿平衡的普遍規(guī)律。探究光的反射規(guī)律，改變?nèi)肷浣堑淖x數(shù)，多次實驗。目的是尋找普遍規(guī)律；用刻度尺測物體長度，多次實驗的目的是減小誤差，故A與其目的相同。故選A。11．物理興趣小組的同學，利用如圖所示的裝置，來“探究杠桿的平衡條件”（1）如圖甲所示，以杠桿的中心作為支點的目的是 ；（2）在實驗前應調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是 ；若實驗前杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向 （填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，以使杠桿在水平位置平衡；（3）調(diào)節(jié)完畢后，當在杠桿B點掛3個質(zhì)量相同的鉤碼，如圖乙所示，那么在杠桿的D點掛 個質(zhì)量相同的鉤碼，才能使杠桿恢復在水平位置平衡。當杠桿平衡后，將B、D兩點下方所掛的鉤碼同時向支點靠近1個格，那么杠桿 （填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡；（4）實驗中若不在D點掛鉤碼，而在杠桿的A點或C點使用彈簧測力計使杠桿在水平位置平衡，為使彈簧測力計的示數(shù)最小，應使彈簧測力計掛 點，且拉力的方向是 。【答案】 消除杠桿自重對實驗的影響 便于測量力臂 右 4 不能 A 豎直向上【詳解】（1）[1]將杠桿的中點作為支點，杠桿的重心通過支點，其目的是消除杠桿自重對實驗的影響。（2）[2]實驗前，通過調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，此時杠桿力臂在杠桿上，因此能更方便于測量力臂大小。[3]由圖甲可知，杠桿左端下沉，右端上翹，說明此時重心偏左，所以應將杠桿兩端的平衡螺母向右端移動，直至杠桿在水平位置平衡。（3）[4]設一個鉤碼的重力為G，杠桿一個小格代表L，根據(jù)杠桿平衡條件可得解得n=4則為了保持杠桿在水平位置平衡，應在D點掛上4個質(zhì)量相同的鉤碼。[5]由題意知，當杠桿平衡后，將B、D兩點所掛鉤碼，同時向支點O靠近1個格，則杠桿左端杠桿右端即所以杠桿不能在水平位置保持平衡。（4）[6][7]根據(jù)杠桿平衡條件可知，在阻力和阻力臂一定時，要使動力最小，動力臂要最大；由圖可知，在杠桿的A點或C點中A點的力臂最長，所以在A點施加的力最小，重物對杠桿的拉力向下，所以要使杠桿平衡，在A點施加的拉力的方向應豎直向上。
8.教學反思與改進杠桿在生活和生產(chǎn)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(chǔ)。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(jié)課的學習，可以把學生的感性經(jīng)驗上升為理性認識。另外，通過本節(jié)課的學習，使學生領(lǐng)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。
作業(yè)設計
12.1杠桿課時作業(yè)（時間：20min）
【基礎(chǔ)訓練】
知識點1：認識杠桿
1．如圖甲是一種落地式海報架，圖乙是海報架的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。若視海報架為杠桿，水平向右的風將其吹倒的瞬間，支點是 （填“B”或“C”）。
【答案】C
【詳解】根據(jù)圖片可知，水平向右的風將其吹倒的瞬間，海報架是繞著C點轉(zhuǎn)動倒下的，故支點為C點。
2．由于土壤松動，一棵珍稀古樹搖搖欲墜。園藝師用繩子將古樹系住，通過山體固定，對古樹開展救助。如圖所示，把古樹視為 模型，請畫出繩子拉力F的力臂l。

【答案】 杠桿
【詳解】[1][2]在力的作用下如果能繞著一固定點轉(zhuǎn)動的硬棒就叫杠桿，用繩子將古樹系住，通過山體將其固定。如圖所示，古樹可以被視為杠桿模型；過支點O做力F作用線的垂線段，O點到繩子的距離即為力臂，如圖所示：

知識點2：杠桿的平衡條件
3．騎行已經(jīng)成為一種時尚的健身運動。如圖所示，這是自行車的車閘示意圖，剎車時需要對剎車拉線提供36N的拉力，則人需要施加的動力F1為 。
【答案】9N
【詳解】由題意，根據(jù)杠桿的平衡條件得到
代入相關(guān)已知數(shù)據(jù)得
得
知識點3：生活中的杠桿
4．如圖是生活中幾種常見的杠桿，其中屬于省力杠桿的是（　　）
A．鋼絲鉗 B．釣魚竿
C．筷子 D．理發(fā)剪刀
【答案】A
【詳解】A．鋼絲鉗在使用過程中，動力臂大于阻力臂，動力小于阻力，屬于省力杠桿，故A符合題意；
B．釣魚竿在使用過程中，動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，屬于費力杠桿，故B不符合題意；
C．筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，屬于費力杠桿，故C不符合題意；
D．理發(fā)剪刀在使用過程中，動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，屬于費力杠桿，故D不符合題意。
故選A。
【能力提升】
1．如圖所示，杠桿AC（刻度均勻且不計杠桿重）可繞支點O自由轉(zhuǎn)動，在B點掛一重為120N的物體，為使杠桿平衡，應在杠桿上的 點施加一個作用力F，才能使作用力最小，該最小作用力F= N，方向 。
【答案】 A 30 豎直向上
【詳解】[1]根據(jù)杠桿平衡條件F1L1=F2L2可知：在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小。由圖可知當力的方向跟杠桿OA垂直的豎直向上的作用力時動力臂最長，動力最小。
[2][3]由圖可知OA=4OB，F(xiàn)2=G；由杠桿平衡條件得
故最小力為
方向豎直向上。
2．如圖所示，用固定在墻上的三角支架ABC放置空調(diào)室外機。如果A處螺釘松脫，則支架會繞C點傾翻。已知AB長40cm，AC長30cm。室外機的重力為300N，正好處在AB中點處，則A處螺釘?shù)乃嚼? N（支架重力不計）。為了安全，室外機的位置應盡量 （填“靠近”或“遠離”）墻壁。
【答案】 200 靠近
【詳解】[1]圖示中，三角支架ABC可看成杠桿，支點為C，阻力為室外機對支架的作用力，大小等于室外機的重力為300N，作用點為AB的中點，則阻力臂為
l2=20cm
動力臂為AC，據(jù)杠桿的平衡條件有
F×0.3m=300N×0.2m
解得，A處螺釘?shù)乃嚼=200N。
[2]為了安全，應讓支架A點螺釘?shù)睦ΡM量小，則可將室外機的位置盡量靠近墻壁，這樣可在動力臂和阻力不變時，減小阻力臂，從而減小動力。
3．如圖是小明在做俯臥撐，可將他看成是一個杠桿，A為重心，O為支點，支撐點B，手臂垂直于地面，假設小明的體重為60kg，則小明做俯臥撐的過程可以看作是 （選填“省力”，“費力”“等臂”）杠桿，地面對他雙手的支撐力是 N。（）
【答案】 省力 360
【詳解】[1]由圖可知，O為支點，手臂B處施力為動力，即地面對他雙手的支撐力，動力臂是OB段的距離，重力是阻力，阻力臂l2是0.9m，動力臂的大小
OB=0.9m+0.6m=1.5m
動力臂大于阻力臂，因此是省力杠桿。
[2]小明所受的重力
G=mg=60kg×10N/kg=600N
根據(jù)杠桿平衡的條件可得
600N×0.9m=F支×1.5m
解得F支=360N。
4．如圖所示，是《天工開物》中記載的我國傳統(tǒng)提水工具“桔槔”。用繩子系住一根直的硬棒的O點作為支點，A端掛有重為40N的石塊，B端掛有重為20N的空桶，OA長為1.2m，OB長為0.6m。若硬棒質(zhì)量、桶外表面沾有的水的質(zhì)量忽略不計，則對于人向下拉繩放下空桶（未觸水面）的過程和桶裝滿重為100N的水后向上拉繩緩慢將桶提起（桶離開水面以后）的過程，下列說法中正確的是（　　）
A．向上拉繩時桔槔為費力杠桿 B．向上拉繩拉力為40N
C．向下拉繩時桔槔為省力杠桿 D．向下拉繩拉力為20N
【答案】B
【詳解】A．向上拉繩提起裝滿水的桶時，在A端的力為動力，在B端的力為阻力，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A錯誤；
B．向上拉繩提起裝滿水的桶時，根據(jù)杠桿的平衡條件可知
即
解得F=40N，故B正確；
C．向下拉繩放下空桶時，B端的力為動力，A端的力為阻力，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故C錯誤；
D．向下拉繩放下空桶時，根據(jù)杠桿的平衡條件可知
即
解得F′=60N，故D錯誤。
故選B。
5．如圖所示，一根重力為G的均勻木棒O，能以O為轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)用力F作用于木棒A端，使木棒OA在水平位置保持平衡，當力F由圖示方向逐漸轉(zhuǎn)到傾斜方向時力F的大小（ ）
A．保持不變 B．一直增大 C．一直減小 D．先增大后減小
【答案】B
【詳解】杠桿水平，杠桿的重力是阻力，阻力G與阻力臂lG不變。由圖示可知，當動力F在圖示位置時，動力臂最大。逐漸轉(zhuǎn)到傾斜方向時，動力臂一直變小，由杠桿平衡條件可知，動力臂變小，則動力在一直增大，故B符合題意，ACD不符合題意。
故選B。
6．如圖是吊車起吊貨物的結(jié)構(gòu)示意圖，伸縮撐桿為圓弧狀，工作時它對吊臂的支持力始終與吊臂垂直，使吊臂繞O點緩慢轉(zhuǎn)動，從而將貨物提起。下列說法正確的是（　　）
A．吊臂是一個省力杠桿，但要費距離
B．勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿的支持力大小不變
C．勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力的力臂變小
D．勻速頂起吊臂的過程中，伸縮撐桿支持力逐漸變小
【答案】D
【詳解】A．如圖畫出動力臂和阻力臂，動力臂L1小于阻力臂L2，根據(jù)杠桿平衡條件可知，動力大于阻力，吊臂是費力杠桿，但省距離。
故A錯誤；
BCD．由題知，吊車工作時它對吊臂的支持力始終與吊臂垂直，動力臂不變，阻力不變，阻力臂減小，根據(jù)杠桿平衡條件
F1×L1=F2×L2可知，動力將減小，所以伸縮撐桿的支持力逐漸變小，故BC錯誤，D正確。
故選D。
7．如圖所示，杠桿水平靜止，當拉力F繞作用點A轉(zhuǎn)動時，為保持杠桿水平平衡，F(xiàn)大小隨（F方向與水平方向的夾角）變化關(guān)系圖象符合實際的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【詳解】設杠桿上每個刻度的長度是L，由圖知道，拉力F的力臂大小
由杠桿的平衡條件知道
故F與（F方向與水平方向的夾角）變化關(guān)系
由杠桿的特點知道，取值的范圍
故B符合題意，ACD不符合題意。
故選B。
8．如圖甲所示是一種蔬菜擠水器，其手柄可以看做一個杠桿，圖乙是其簡化的示意圖，請在圖乙中畫出阻力的力臂及在A點施加的最小動力的示意圖。
【答案】
【詳解】如圖所示，O為支點，反向延長F2畫出F2的作用線，從支點O向F2的作用線作垂線段，即為其力臂L2；由杠桿平衡條件可知，在阻力、阻力臂一定時，動力臂越大，動力越小；力F1作用在A點，當OA為動力臂時，動力臂最長，連接OA，過A點作垂線即是動力的作用線，此時動力F1最小，并且F1的方向垂直于OA向下，據(jù)此作圖，如圖所示：
9．【探究名稱】探究杠桿的平衡條件
【問題】小明利用下圖的實驗裝置探究“杠桿的平衡條件”：
【證據(jù)】（1）實驗前應先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是便于測量 ，若出現(xiàn)圖甲所示情況，應將杠桿的螺母向 （選填“左”或“右”）調(diào)；
（2）如圖乙所示，杠桿在水平位置平衡，記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)這一次實驗數(shù)據(jù)，小明立即分析得出杠桿的平衡條件，他這種做法的不足是 ；
（3）經(jīng)老師提醒后，小明繼續(xù)進行實驗，若將圖乙A、B兩點下方掛的鉤碼同時朝靠近支點O方向移動一小格，則杠桿 （選填“能”或“不能”）保持平衡；
（4）改變鉤碼數(shù)量和位置獲取三次測量數(shù)據(jù)，記錄如下表：
實驗次序 動力F1/N 動力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 2.0 5.00 1.0 10.00
2 2.0 10.00 2.0 10.00
3 3.0 10.00 2.0 15.00
【解釋】根據(jù)表中數(shù)據(jù)你得出杠桿的平衡條件是 （用公式表示）；
【交流】如圖丙所示，若不在B點掛鉤碼，改用彈簧測力計在B點向下拉杠桿，當測力計從a位置轉(zhuǎn)動到b位置時，要使杠桿仍在水平位置平衡，其示數(shù)大小將 ，原因是 。
【答案】 力臂 左 實驗次數(shù)不足，結(jié)論具有偶然性 不能 F1l1=F2l2 變大 拉力的力臂變短
【詳解】（1）[1][2]實驗前應先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，拉力是豎直方向上的力，這樣動力臂和阻力臂都在杠桿上，方便直接讀出力臂的長度，；若出現(xiàn)圖甲所示情況，右端下沉說明右端重，應將杠桿的平衡螺母向左端移動。
（2）[3]根據(jù)一次實驗數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律，結(jié)論具有偶然性。
（3）[4]若將圖乙A、B兩點下方掛的鉤碼同時朝靠近支點O方向移動一小格，左邊力與力臂的乘積小于右邊力與力臂的乘積，故杠桿不能平衡。
[5]分析表格中的數(shù)據(jù)可知，發(fā)現(xiàn)左邊力與力臂的乘積等于右邊力與力臂的乘積，則杠桿平衡的條件為F1l1=F2l2。
[6][7]當測力計從a位置轉(zhuǎn)動到b位置時，左邊力與力臂的乘積不變，右邊的動力臂變小，要使杠桿仍在水平位置平衡，由杠桿平衡條件可知，動力增大，則彈簧測力計的示數(shù)將變大。
10．如圖所示，AOB為一輕質(zhì)杠桿，AO長50cm且處于水平狀態(tài)，OB長120cm且OB與水平臺面成60°夾角，當作用在B處豎直向下的拉力F為150N時，重物G對地面的壓力為其重力的。求：
（1）杠桿A處對細繩的拉力。
（2）若使重物G離開地面，作用在B處的最小作用力。
【答案】（1）180N；（2）225N
【詳解】解：（1）從O點向拉力F的作用線作出力臂l1，拉力F的力臂為
根據(jù)杠桿平衡原理得到
FAlOA=Fl1
FA=180N
（2）由相互作用力可知繩子對重物的拉力
F′A=FA=180N
重物對地面的壓力和地面對重物的支持力大小相等，地面對重物的支持力大小
重物G受到重力、支持力和拉力的作用，由力的平衡可知
F′A=G-F支
G=540N
若使重物G離開地面，作用在B處的作用力最小，阻力和阻力臂不變，由杠桿平衡條件可知，動力臂最大，動力最小，F(xiàn)的最大力臂是OB，A端的拉力為
F′′A=G=540N
根據(jù)杠桿平衡原理得到
F′′AlOA=F′lOB
F′=225N
答：（1）杠桿A處對細繩的拉力是180N；
（2）若使重物G離開地面，作用在B處的最小作用力225N。
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八年級物理大單元整體設計
第十二章《簡單機械》
一、單元內(nèi)容分析
本章是初中物理力學部分的最后一章，涉及前面所學的力和功的知識，具有一定的綜合性。一方面，要從力的角度認識簡單機械；另一方面，還要從功的角度認識簡單機械。本章章首圖和章首語介紹了各種各樣的機械以及在人類活動中的用途。教材安排從最簡單的機械入手，了解它們是如何為人類服務的。
本章涉及的概念有簡單機械中的杠桿、滑輪（定滑輪、動滑輪、滑輪組）和機械效率（包括總功、有用功、額外功），涉及的物理規(guī)律有杠桿的平衡條件。本章各個章節(jié)都是通過介紹生活中實際應用來引出各節(jié)主題，熟悉和理解各個知識點后，再應用的到實踐中，體現(xiàn)物理來源于實際、服務于實際的理念。教材還安排較多實驗，通過實驗，探究并了解杠桿的平衡條件、研究定滑輪和動滑輪的特點、知道測量簡單機械的效率并學會如何提高機械效率。讓學生深刻體會到物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科。
二、本章課標要求
本章一部分內(nèi)容屬于課程標準中課程內(nèi)容的第二個一級主題“運動和相互作用”，是該主題下的二級主題“機械運動和力”中的部分內(nèi)容。內(nèi)容標準要求如下：
2.2.6 知道簡單機械。探究并了解杠桿的平衡條件。
本章另一部分內(nèi)容屬于課程標準中課程內(nèi)容的第三個一級主題“能量”，是該主題下的二級主題“機械能”中的部分內(nèi)容。內(nèi)容標準要求如下：
3.2.3知道機械效率。了解提高機械效率的意義和途徑。
例3 測量某種簡單機械的機械效率。
3.2.4 能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發(fā)展的作用。
三、本章核心素養(yǎng)
物理觀念：杠桿的五要素、力臂的作圖、杠桿的平衡條件、生活中的杠桿、定滑輪和動滑輪、滑輪組、斜面和輪軸、有用功、額外功、總功、機械效率
物理思維：通過聯(lián)系日常生產(chǎn)生活中使用的杠桿了解杠桿的五要素以及對杠桿平衡條件的猜想。通過科學探究，得出杠桿的平衡條件、動滑輪和定滑輪的特點，培養(yǎng)學生科學實驗素養(yǎng)，鍛煉科學思維。通過測量滑輪組和斜面的機械效率，得出提高機械效率的方法。
科學探究：探究杠桿的平衡條件，探究定滑輪和動滑輪的特點，測量滑輪組和斜面的機械效率。
科學態(tài)度與責任：通過探究實驗，鍛煉提升學生進行科學探究能力，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度；通過聯(lián)系生產(chǎn)生活實際，認識物理內(nèi)在規(guī)律，并能運用到實踐中，培養(yǎng)學生的實踐能力，更能激發(fā)學生的學習興趣，成為學生探索自然的內(nèi)在動力。通過學習簡單機械，介紹我國關(guān)于機械方面的成就，增強學生民族認同感和自信心。
四、本章教學目標
（一）內(nèi)容目標：
1.知道杠桿和杠桿的五要素；
2.知道畫杠桿的力臂；
3.知道杠桿的平衡條件；
4.知道杠桿的分類；
5.知道定滑輪和動滑輪的特點；
6.知道滑輪組的特點；
7.能正確計算有用功、額外功和總功；
8.知道計算簡單機械的機械效率；
9.會測量滑輪組和斜面的機械效率，知道如何提高機械效率。
（二）學業(yè)目標：
1.能運用簡單機械的一些規(guī)律分析簡單問題，并獲得結(jié)論；能在解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題時引用證據(jù)，具有使用科學證據(jù)的意識。
2.能基于觀察和實驗，提出與簡單機械現(xiàn)象有關(guān)的科學探究問題，并作出有依據(jù)的猜想與假設；在關(guān)于杠桿、滑輪等科學探究中，能制訂初步的實驗方案；能正確使用相關(guān)器材獲取實驗數(shù)據(jù)；能通過對數(shù)據(jù)的比較與分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的特點，進行初步的因果判斷，得出實驗結(jié)論;能表述實驗過程和結(jié)果，撰寫實驗報告。
五、教學重點
1.力臂的概念和畫法、杠桿平衡條件、杠桿種類及特點；
2.定滑輪、動滑輪和滑輪組的特點和工作原理；
3.機械效率的概念和有關(guān)計算。
六、教學難點
1.理解力臂的概念、探究杠桿的平衡條件的實驗設計和數(shù)據(jù)處理；
2.判斷滑輪組的省力情況，會根據(jù)實際要求組裝簡單的滑輪組；
3.測量滑輪組的機械效率。
七、學情分析和建議
八年級的學生已經(jīng)學習了一部分力學的知識，基本掌握了一些科學的研究方法，并具備了一定的物理思維能力，可以透過表象發(fā)現(xiàn)更為深刻而本質(zhì)的內(nèi)容，學生也不再滿足于教師的單純的說教，而是希望教師能夠創(chuàng)設便于觀察的物理學習環(huán)境，給予他們能夠發(fā)表自己見解以及表現(xiàn)自己才華的機會，也希望老師能夠滿足他們動手實踐的欲望，施展他們的創(chuàng)造才能，渴望培養(yǎng)探究能力、實踐能力和創(chuàng)新意識。
在講解新課時，充分應用多媒體的優(yōu)勢，并且也運用實物進行直觀教學。讓學生了解簡單機械的基本特征，然后學生由淺入深、循序漸進就能夠理解簡單機械的工作特點和機械效率。
八、本章活動主題
聯(lián)系生活中簡單機械的使用場景，自制一些簡單機械的模型。展示交流設計理念、使用場景、工作過程等。例如用廢舊瓦楞紙制作挖掘機的模型、利用輪軸和滑輪制作升降機等。
九、整體教學課時安排
單元主題 任務 問題 活動
簡單機械 任務一：杠桿（1課時） 問題1：什么時杠桿？怎么畫杠桿的力臂？ 活動一：我們在使用工具時，討論它們的共同特點。活動二：練習力臂的作圖，歸納力臂的畫法。
問題2：滿足什么條件杠桿才能平衡？ 活動一：探究杠桿的平衡條件。
問題3：生活中的杠桿又哪些分類？ 活動一：體驗不同的的杠桿，感受動力的大小。
任務二：滑輪（1課時） 問題1：定滑輪和動滑輪的特點？ 活動一：設計使用定滑輪和動滑輪。活動二：探究定滑輪和動滑輪的特點。
問題2：滑輪組的特點？ 活動一：組裝滑輪組，并探究滑輪組的特點。
任務三：機械效率（1課時） 問題1：有用功、額外功和總功怎么計算？ 活動一：計算使用動滑輪時，是否省功。活動二：給予實際生活場景，判斷有用功和額外功。
問題2：機械效率如何計算？ 活動一：練習機械效率公式的應用
問題3：如何提高滑輪組的機械效率？ 活動一：測量滑輪組的機械效率，得出提高滑輪組機械效率的方法
十、學習評價量化表
評價指標 評價等級即分值 得分
一級指標 二級指標 優(yōu)秀 良好 合格 自評 他評 師評
活動態(tài)度（20％） 學習興趣 對本課有濃厚的學習興趣 對本課有較高的學習興趣 對本課的學習興趣一般
學習態(tài)度 學習態(tài)度認真負責，努力完成預定任務 認真參與，在同學的協(xié)助下努力實現(xiàn)預定任務 認真參與，在同學的協(xié)助下努力未能全部實現(xiàn)預定任務
合作交流（20％） 與人合作 主動和同學配合，分工合作，樂于幫助同學 能和同學配合，做好自己分內(nèi)的事 有需要時才和同學合作，喜歡個人學習
與人溝通 態(tài)度謙虛，認真傾聽同學意見，能合作解決問題 會傾聽同學意見，基本能和同學合作解決問題 不太喜歡發(fā)言和傾聽同學意見，不喜歡和同學合作解決問題
探究實驗（30％） 動手操作 能熟練操作實驗器材，并在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗任務 操作器材叫熟練，能夠完成實驗任務，但有缺陷 不能熟練操作實驗器材，不能完成實驗任務，或效率太低
分析歸納 根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)能夠快速地分析歸納得出結(jié)論，并能和同學交流反思 能根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論，不能和同學交流反思 能記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，不能得出對應的結(jié)論，或不能得出完整的結(jié)論
學習成果（30％） 獲取知識 能夠完成本節(jié)課的學習目標，能完全理解本節(jié)課重難點 基本能完成本節(jié)課的學習目標，能在老師或同學的協(xié)助下理解本節(jié)課重難點 基本能完成本節(jié)課的學習目標，不能完全理解本節(jié)課重難點
熟練運用 能夠獨立、快速完成課堂或課后練習，能運用所學內(nèi)容解釋一些實際問題 能夠在老師或同學的幫助下完成課堂或課后練習，能解決一些實際問題 不能完成全部的課堂或課后練習，在解決實際問題時存在較大困難
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