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八年級(jí)物理下冊(cè)教學(xué)設(shè)計(jì)：杠桿
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】：
1、知道杠桿的特征，能在杠桿上確認(rèn)支點(diǎn)、動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂的位置。能準(zhǔn)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(xí)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?shù)哪緣K。請(qǐng)學(xué)生嘗試用手拔出圖釘。
（講）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(rèn)識(shí)杠桿（問(wèn)題1）螺絲刀在撬圖釘時(shí)做何種運(yùn)動(dòng)？
（問(wèn)題2）生活中還有類似的工具嗎？
�。≒PT演示）用撬棒撬石頭、蹺蹺板、壓水井。
（講）在物理學(xué)中，將一根在力的作用下可以繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒稱作杠桿。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(zhuǎn)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(duì)杠桿產(chǎn)生的阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力阻力F2的大�。蝗藢�(duì)杠桿施加的使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力動(dòng)力F1的大小。
（問(wèn)題4）還有什么因素會(huì)影響撬棒轉(zhuǎn)動(dòng)效果呢 ？
�。▽�(shí)驗(yàn)）圖中F1 、F2均能使杠桿處
于平衡狀態(tài)，
�。▎�(wèn)題5）仔細(xì)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)到力的作用線的垂直距離叫做力臂。
�。▎�(wèn)題6）請(qǐng)畫(huà)出蹺蹺板、壓水井中力臂圖示
（問(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(jī)械時(shí)，我們往往需要定量的計(jì)算。
為了便于獲得定量的規(guī)律，我們讓杠桿處于靜止?fàn)顣r(shí)進(jìn)行研究。當(dāng)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，我們就說(shuō)杠桿處于平衡狀態(tài)。
（出示）實(shí)驗(yàn)器材。鉤碼、杠桿、彈簧測(cè)力計(jì)、鐵架臺(tái)。如圖。
思考題：為了便于讀取力臂，圖中杠桿應(yīng)該在 位置平衡
（講）實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)诟軛U的左端掛上鉤碼，在杠桿的右端用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向下拉動(dòng)，使杠桿維持水平平衡；實(shí)驗(yàn)中將鉤碼施加的力定為阻力，將彈簧測(cè)力計(jì)施加的力定為動(dòng)力。
實(shí)驗(yàn)步驟
步驟一：調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿處于水平平衡狀態(tài)。
（注意：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不再調(diào)節(jié)平衡螺母）
步驟二：選定鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置，改變鉤碼的數(shù)目，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化。讀出一組數(shù)據(jù)記入表格中。
實(shí)驗(yàn)小結(jié)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(shù)量和位置不變，改變彈簧測(cè)力計(jì)的位置，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)有何種變化？讀出一組數(shù)據(jù)記入表格中。
實(shí)驗(yàn)小結(jié)2：阻力及阻力臂不變，動(dòng)力臂增長(zhǎng)，則動(dòng)力 。
步驟四：鉤碼數(shù)量和彈簧測(cè)力計(jì)的位置保持不變，改變鉤碼的位置，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)有何變化？讀出一組數(shù)據(jù)記入表格中。
實(shí)驗(yàn)小結(jié)3：阻力及動(dòng)力臂不變，阻力臂越短。則動(dòng)力
參考數(shù)據(jù)：
測(cè)量
序號(hào)F1/NL1/cF2/NL1/cF1 L1
/NcF2L2
/Nc
�、�410220
�、� 220 220
�、� 120 210
�。▎�(wèn)題8）分析比較表中的數(shù)據(jù)，你能發(fā)現(xiàn)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(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們能對(duì)杠桿的使用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類嗎？它們各自的特點(diǎn)是什么？
小結(jié)：杠桿可以分為三類：
附： 杠桿分類表
力臂關(guān)系力的大小特 點(diǎn)應(yīng)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(fèi)力杠桿食物夾
其中費(fèi)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為杠桿原理。它揭示了我們?cè)谑褂酶軛U類機(jī)械時(shí)所用到的力學(xué)規(guī)律。（講2）這是一條古老的定律，這條物理規(guī)律最早是由古西臘的學(xué)者阿基米德(公元前287-前212)總結(jié)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(yīng)用
�。▎�(wèn)題1）你能對(duì)下列杠桿進(jìn)行分類嗎？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(cè)力計(jì)能測(cè)大像的重嗎？
播放：杠桿
四、本課小節(jié)（出示）本節(jié)概念圖
五、課后作業(yè)：
1、閱讀書(shū)本第7頁(yè)內(nèi)容，找出三處人體中的杠桿，并說(shuō)明種類。
2、完成書(shū)本“WWW”內(nèi)容。指導(dǎo)學(xué)生做概念圖并闡述概念內(nèi)容
三、滑輪
1．課題引入
主講教師：先請(qǐng)同學(xué)們觀看一段視頻。
ppt：（出示起重機(jī)起吊重物的視頻）
主講教師：起重機(jī)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(xiàn)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(jié)課我們就來(lái)共同探究有關(guān)滑輪的知識(shí)。
ppt：出示課題。
2．認(rèn)識(shí)兩種滑輪
主講教師：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察課桌上滑輪的結(jié)構(gòu)，你能說(shuō)出它的構(gòu)造特點(diǎn)嗎？
現(xiàn)場(chǎng)教師：組織學(xué)生觀察滑輪、回答問(wèn)題，并做出簡(jiǎn)要評(píng)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(zhuǎn)動(dòng)。
你能談?wù)勆钪羞�有哪些地方應(yīng)用到滑輪嗎？
現(xiàn)場(chǎng)教師：組織回答問(wèn)題，并做出簡(jiǎn)要評(píng)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(yīng)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(qǐng)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(xiàn)場(chǎng)教師：組織指導(dǎo)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(yàn)來(lái)探究。先來(lái)探究使用定滑輪的特點(diǎn)。
先請(qǐng)同學(xué)們按圖所示的方式組裝定滑輪，在它的左側(cè)掛上鉤碼，豎直向下拉彈簧測(cè)力計(jì)，使鉤碼保持平衡狀態(tài)，讀取彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，看一看這個(gè)示數(shù)與鉤碼所受重力的大小有何關(guān)系？再分別改變彈簧測(cè)力計(jì)拉力的方向和鉤碼的個(gè)數(shù)，情況又如何？
把你在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)填在表格中并與同學(xué)們交流？
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，你能發(fā)現(xiàn)使用定滑輪有什么特點(diǎn)？
ppt：（出示實(shí)驗(yàn)操作方法及實(shí)驗(yàn)表格的圖片）
現(xiàn)場(chǎng)教師：組織、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)、交流討論并歸納結(jié)論。
主講教師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們一定得到了使用定滑輪不省力也不費(fèi)力，但可以改變拉力的方向這樣的特點(diǎn)。
ppt：（出示實(shí)驗(yàn)結(jié)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(cè)力計(jì)，使鉤碼保持平衡狀態(tài)，讀取彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)�？匆豢催@個(gè)示數(shù)與鉤碼所受重力的大小有何關(guān)系？改變鉤碼的個(gè)數(shù)，情況又如何？
把你在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)填在表格中并與同學(xué)們交流？
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，你能發(fā)現(xiàn)使用動(dòng)滑輪有什么特點(diǎn)？
ppt：（出示實(shí)驗(yàn)操作方法及實(shí)驗(yàn)表格的圖片）
現(xiàn)場(chǎng)教師：組織、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)、交流討論并歸納結(jié)論。
主講教師：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，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(yàn)結(jié)論。
ppt： （出示實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xiàn)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(jī)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(xiàn)，定滑輪在使用中，整個(gè)輪子是在力的作用下繞著圓心轉(zhuǎn)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(cè)力計(jì)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(dān)總重，每段繩子只承擔(dān)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(xiàn)場(chǎng)教師：組織、指導(dǎo)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，每段繩子承擔(dān)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(qǐng)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(xiàn)場(chǎng)教師：指導(dǎo)學(xué)生回答問(wèn)題
6．小結(jié)
主講教師：今天這節(jié)課，我們一直在和滑輪打交道�，F(xiàn)在，滑輪也想和大家說(shuō)幾句話呢。同學(xué)們,我是滑輪,在今后的學(xué)習(xí)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(jī)械組合在一起,同學(xué)們,你們明白了嗎?
最后，請(qǐng)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(jī)械的知識(shí)，了解它們?cè)谏钪械膽?yīng)用。
ppt：（出示輪軸和斜面的圖片）
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