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八年級物理下冊教學(xué)設計：杠桿
【學(xué)習目標】：
1、知道杠桿的特征，能在杠桿上確認支點(diǎn)、動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂的位置。能準確畫(huà)出動(dòng)力臂與阻力臂。
2、會(huì )探究杠桿的平衡條件
【學(xué)習重點(diǎn)、難點(diǎn)】：
重點(diǎn)：杠桿的五要素 畫(huà)力臂 探究杠桿的平衡條件
難點(diǎn)：把實(shí)物抽象成杠桿 理解力臂的概念
[教學(xué)過(guò)程]
一、課題引入（講）人有一雙靈巧的手，但是人力是有限的。
�。ǔ鍪荆┽斢袌D釘的木塊。請學(xué)生嘗試用手拔出圖釘。
�。ㄖv）如果我們有一些工具可能操作起來(lái)就比較方便了。
�。ǔ鍪荆┞萁z刀、墊木、老虎鉗、羊角錘。讓學(xué)生選擇器材嘗試操作。
二、認識杠桿（問(wèn)題1）螺絲刀在撬圖釘時(shí)做何種運動(dòng)？
�。▎�(wèn)題2）生活中還有類(lèi)似的工具嗎？
�。≒PT演示）用撬棒撬石頭、蹺蹺板、壓水井。
�。ㄖv）在物理學(xué)中，將一根在力的作用下可以繞一固定點(diǎn)轉動(dòng)的硬棒稱(chēng)作杠桿。這個(gè)固定點(diǎn)叫做杠桿的支點(diǎn)。
�。▎�(wèn)題3）作用在杠桿上的力的作用效果是使杠桿發(fā)生轉動(dòng)。這種效果可能同哪些因素有關(guān)呢？
�。ǔ鍪荆┣税羟耸^。
�。ㄖv）以撬石頭為例，石頭對杠桿產(chǎn)生的阻礙杠桿轉動(dòng)的力阻力F2的大��；人對杠桿施加的使杠桿轉動(dòng)的力動(dòng)力F1的大小。
�。▎�(wèn)題4）還有什么因素會(huì )影響撬棒轉動(dòng)效果呢 ？
�。▽�(shí)驗）圖中F1 、F2均能使杠桿處
于平衡狀態(tài)，
�。▎�(wèn)題5）仔細尋找一下，它們有什么共同點(diǎn)呢？
�。w納）支點(diǎn)O到F1和F2的垂直距離相等。在物理學(xué)中把支點(diǎn)到力的作用線(xiàn)的垂直距離叫做力臂。
�。▎�(wèn)題6）請畫(huà)出蹺蹺板、壓水井中力臂圖示
�。▎�(wèn)題7）壓水井中動(dòng)力F1的大小由什么決定？
猜想：動(dòng)力臂L1；阻力F2，阻力臂L2。
�。ㄖv）使用機械時(shí)，我們往往需要定量的計算。
為了便于獲得定量的規律，我們讓杠桿處于靜止狀時(shí)進(jìn)行研究。當杠桿處于靜止狀態(tài)時(shí)，我們就說(shuō)杠桿處于平衡狀態(tài)。
�。ǔ鍪荆⿲�(shí)驗器材。鉤碼、杠桿、彈簧測力計、鐵架臺。如圖。
思考題：為了便于讀取力臂，圖中杠桿應該在 位置平衡
�。ㄖv）實(shí)驗中，我們在杠桿的左端掛上鉤碼，在杠桿的右端用彈簧測力計豎直向下拉動(dòng)，使杠桿維持水平平衡；實(shí)驗中將鉤碼施加的力定為阻力，將彈簧測力計施加的力定為動(dòng)力。
實(shí)驗步驟
步驟一：調節平衡螺母，使杠桿處于水平平衡狀態(tài)。
�。ㄗ⒁猓簩�(shí)驗過(guò)程中不再調節平衡螺母）
步驟二：選定鉤碼和彈簧測力計的位置，改變鉤碼的數目，觀(guān)察彈簧測力計的示數變化。讀出一組數據記入表格中。
實(shí)驗小結1：動(dòng)力臂、阻力臂不變，增大阻力，則動(dòng)力 。
步驟三：保證鉤碼的數量和位置不變，改變彈簧測力計的位置，彈簧測力計的示數有何種變化？讀出一組數據記入表格中。
實(shí)驗小結2：阻力及阻力臂不變，動(dòng)力臂增長(cháng)，則動(dòng)力 。
步驟四：鉤碼數量和彈簧測力計的位置保持不變，改變鉤碼的位置，彈簧測力計的示數有何變化？讀出一組數據記入表格中。
實(shí)驗小結3：阻力及動(dòng)力臂不變，阻力臂越短。則動(dòng)力
參考數據：
測量
序號F1/NL1/cF2/NL1/cF1 L1
/NcF2L2
/Nc
�、�410220
�、� 220 220
�、� 120 210
�。▎�(wèn)題8）分析比較表中的數據，你能發(fā)現杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力F1、、動(dòng)力臂L1、阻力F2、阻力臂L2之間有何關(guān)系嗎？
�。▎�(wèn)題9）結合實(shí)驗數據，我們能對杠桿的使用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類(lèi)嗎？它們各自的特點(diǎn)是什么？
小結：杠桿可以分為三類(lèi)：
附： 杠桿分類(lèi)表
力臂關(guān)系力的大小特 點(diǎn)應用舉例
L1 ＜L1F1 ＞F2省力杠桿老虎鉗
L1 ＝L1F1 ＝F2等臂杠桿蹺蹺板
L1 ＞L1F1 ＜F2費力杠桿食物夾
其中費力杠桿可以減少動(dòng)力點(diǎn)移動(dòng)的距離。
�。ㄖv）杠桿的平衡條件也被稱(chēng)為杠桿原理。它揭示了我們在使用杠桿類(lèi)機械時(shí)所用到的力學(xué)規律。（講2）這是一條古老的定律，這條物理規律最早是由古西臘的學(xué)者阿基米德(公元前287-前212)總結出的。為了形象地說(shuō)明它的價(jià)值，阿基米德曾說(shuō)“只要給我一個(gè)支點(diǎn)，我就可以移動(dòng)地球”。
三、杠桿平衡條件的應用
�。▎�(wèn)題1）你能對下列杠桿進(jìn)行分類(lèi)嗎？見(jiàn)書(shū)本第5頁(yè)圖11-6。
�。▎�(wèn)題2）探討生活中的剪刀。
�。▎�(wèn)題3）彈簧測力計能測大像的重嗎？
播放：杠桿
四、本課小節（出示）本節概念圖
五、課后作業(yè)：
1、閱讀書(shū)本第7頁(yè)內容，找出三處人體中的杠桿，并說(shuō)明種類(lèi)。
2、完成書(shū)本“WWW”內容。指導學(xué)生做概念圖并闡述概念內容
三、滑輪
1．課題引入
主講教師：先請同學(xué)們觀(guān)看一段視頻。
ppt：（出示起重機起吊重物的視頻）
主講教師：起重機能夠很方便而輕松地將重物提升上去，可能是什么起了作用？
現場(chǎng)教師：組織學(xué)生回答問(wèn)題。
同學(xué)們一定猜到了是滑輪，今天這節課我們就來(lái)共同探究有關(guān)滑輪的知識。
ppt：出示課題。
2．認識兩種滑輪
主講教師：請同學(xué)們仔細觀(guān)察課桌上滑輪的結構，你能說(shuō)出它的構造特點(diǎn)嗎？
現場(chǎng)教師：組織學(xué)生觀(guān)察滑輪、回答問(wèn)題，并做出簡(jiǎn)要評價(jià)。
主講教師：同學(xué)門(mén)一定注意到了滑輪是周邊有槽，可以穿繩，軸間摩擦比較小的小輪。在使用中，滑輪能繞軸轉動(dòng)。
你能談?wù)勆钪羞�有哪些地方應用到滑輪嗎？
現場(chǎng)教師：組織回答問(wèn)題，并做出簡(jiǎn)要評價(jià)。
主講教師：正如同學(xué)們所說(shuō)到的，滑輪在生活中的應用還是十分廣泛的。例如我們校園里旗桿的頂部，大廈的電梯中都裝有滑輪。
ppt：（出示旗桿頂部和電梯滑輪的示意圖。）
主講教師：（分別出示一個(gè)滑輪、繩、鉤碼）采用一個(gè)滑輪和繩將重物提升到高處，你有什么方法？請同學(xué)們用桌面上的鉤碼替代重物分小組試一試，相信你們一定會(huì )成功的。
現場(chǎng)教師：組織指導學(xué)生分小組嘗試用一個(gè)滑輪提升重物。
主講教師：相信同學(xué)們一定找到了滑輪的這樣兩種使用方法：在使用滑輪的過(guò)程中，軸心位置固定不移動(dòng)的滑輪是定滑輪；軸心位置可以隨重物一起移動(dòng)的滑輪是動(dòng)滑輪。
ppt：（出示定滑輪和動(dòng)滑輪的示意圖。）
3．探究使用定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
主講教師：同學(xué)們剛才在使用這兩類(lèi)滑輪提起同一個(gè)鉤碼時(shí)，感覺(jué)手的拉力是否相同？定滑輪和動(dòng)滑輪在使用過(guò)程中到底有怎樣的特點(diǎn)，下面我們將通過(guò)實(shí)驗來(lái)探究。先來(lái)探究使用定滑輪的特點(diǎn)。
先請同學(xué)們按圖所示的方式組裝定滑輪，在它的左側掛上鉤碼，豎直向下拉彈簧測力計，使鉤碼保持平衡狀態(tài)，讀取彈簧測力計的示數，看一看這個(gè)示數與鉤碼所受重力的大小有何關(guān)系？再分別改變彈簧測力計拉力的方向和鉤碼的個(gè)數，情況又如何？
把你在實(shí)驗中測得的數據填在表格中并與同學(xué)們交流？
通過(guò)實(shí)驗，你能發(fā)現使用定滑輪有什么特點(diǎn)？
ppt：（出示實(shí)驗操作方法及實(shí)驗表格的圖片）
現場(chǎng)教師：組織、指導學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗、交流討論并歸納結論。
主講教師：通過(guò)實(shí)驗，同學(xué)們一定得到了使用定滑輪不省力也不費力，但可以改變拉力的方向這樣的特點(diǎn)。
ppt：（出示實(shí)驗結論）
主講教師：下面我們用和探究定滑輪使用特點(diǎn)同樣的方法，來(lái)探究動(dòng)滑輪的使用特點(diǎn)。如圖組裝好動(dòng)滑輪后，豎直向上拉彈簧測力計，使鉤碼保持平衡狀態(tài)，讀取彈簧測力計的示數�？匆豢催@個(gè)示數與鉤碼所受重力的大小有何關(guān)系？改變鉤碼的個(gè)數，情況又如何？
把你在實(shí)驗中測得的數據填在表格中并與同學(xué)們交流？
通過(guò)實(shí)驗，你能發(fā)現使用動(dòng)滑輪有什么特點(diǎn)？
ppt：（出示實(shí)驗操作方法及實(shí)驗表格的圖片）
現場(chǎng)教師：組織、指導學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗、交流討論并歸納結論。
主講教師：通過(guò)實(shí)驗，同學(xué)們一定得到了使用動(dòng)滑輪可以省一半的力，但不可以不改變力的方向這樣的實(shí)驗結論。
ppt： （出示實(shí)驗結論）
4．利用杠桿原理分析使用定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)
主講教師：外形相同的滑輪,為什么由于使用方法的不同,出現了如此不同的作用?
回憶已學(xué)過(guò)能產(chǎn)生滑輪這樣效果的簡(jiǎn)單機械有什么呢？大家一定都想到是杠桿。那么滑輪在使用過(guò)程中可不可以看作是杠桿模型呢？
(演示用定滑輪提升重物)
注意老師用定滑輪提升重物。我們發(fā)現，定滑輪在使用中，整個(gè)輪子是在力的作用下繞著(zhù)圓心轉動(dòng)的。定滑輪的實(shí)質(zhì)是個(gè)等臂杠桿。從杠桿平衡角度分析：使用定滑輪時(shí)，它的支點(diǎn)在圓心，動(dòng)力臂和阻力臂都是輪的半徑。用彈簧測力計拉定滑輪時(shí)，力無(wú)論沿豎直向下拉、水平橫拉、斜拉時(shí)均是等臂杠桿，因此，使用定滑輪與不使用定滑輪而直接用手去提拉物體，用力的大小是相等的，即使用定滑輪不省力。
ppt： （定滑輪和動(dòng)滑輪的杠桿示意圖）
主講教師： (演示用動(dòng)滑輪提升重物)
再注意觀(guān)察老師用動(dòng)滑輪提升重物。動(dòng)滑輪的支點(diǎn)在這個(gè)位置，注意看圖。所以動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂是阻力臂二倍的杠桿．
從杠桿平衡角度分析：使用動(dòng)滑輪時(shí)動(dòng)力是阻力的一半。
從力的平衡角度分析：使用動(dòng)滑輪提升重物時(shí)，兩段繩子向上的拉力之和等于重物的重力，簡(jiǎn)單說(shuō)，是兩段繩子承擔總重，每段繩子只承擔總重的一半，所以使用動(dòng)滑輪省一半力．
5．滑輪組
主講教師：使用定滑輪時(shí)不能省力但能改變力的方向，使用動(dòng)滑輪時(shí)能省力但不能改變力的方向。你能將一個(gè)動(dòng)滑輪和一個(gè)定滑輪組合在一起使用，使它們既可以省力，又可以改變施力方向嗎？
現場(chǎng)教師：組織、指導學(xué)生進(jìn)行分組組裝滑輪組。
主講教師：同學(xué)們是不是得到了滑輪組的兩種組裝方法。如（a）圖所示重物由三段繩子吊著(zhù)，每段繩子承擔物重的三分之一。用這個(gè)滑輪組提升重物，只要用三分之一物重的力就可以了。也就是說(shuō)用滑輪組起吊重物時(shí)，滑輪組用幾段繩子吊物體，提起物體的力就是物重的幾分之一。但是，用（a）圖這樣的滑輪組雖然省力多了，但是仍然沒(méi)有改變力的方向。而用(b) 圖這樣的滑輪組才能做到既省力，又改變力的方向，那么，請大家思考：用(b) 圖這樣的滑輪組起吊重物時(shí)，拉力和物重是什么關(guān)系呢？
ppt畫(huà)面：（出示滑輪組兩種組裝方式的圖片）
現場(chǎng)教師：指導學(xué)生回答問(wèn)題
6．小結
主講教師：今天這節課，我們一直在和滑輪打交道�，F在，滑輪也想和大家說(shuō)幾句話(huà)呢。同學(xué)們,我是滑輪,在今后的學(xué)習中,你們會(huì )經(jīng)�？吹轿业纳碛�,人們利用我可以改變力的方向,可以省力,還可以既省力又改變力的方向,還可以和其它的機械組合在一起,同學(xué)們,你們明白了嗎?
最后，請同學(xué)們閱讀生活物理社會(huì )中有關(guān)輪軸和斜面這兩種簡(jiǎn)單機械的知識，了解它們在生活中的應用。
ppt：（出示輪軸和斜面的圖片）
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