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第 1 节 杠 杆
【教学目标】
知识与技能:
1.认识杠杆。认识有关杠杆的几个概念。
2.能从常见工具和简单机器中识别出杠杆。
3.知道杠杆的平衡条件及杠杆的一些应用。
过程与方法:
1.通过观察和实验,感知杠杆,培养观察能力。
2.通过实验探究,总结归纳出杠杆的平衡条件,培养初步的分析概括能力,收集信息和处理信息的能力。
3.在对实例的调研、分析和解释中进一步理解和应用杠杆平衡条件,尝试应用已知的科学规律去解释某些
具体问题。
情感态度与价值观:
1.使学生感受到杠杆在生活中有广泛的应用,提高探究的乐趣。
2.运用学过的科学知识解释生活中的杠杆,进一步感受到生活和科学的关系。
【教学重难点】
重点:
杠杆平衡条件。
难点:
对力臂的引入和理解。
【教学方法】
讲授法、演示法、实验探究法、问题启发法、归纳总结法。
【教学准备】
硬棒、木块、起子、钳子、锤子、多媒体课件。
【教学过程】
(一)引入新课
观察图片中的这些日常生活用具,请同学说出这些工具的名称和用途?- 2 -
这些能给我们提供方便的工具都称为机械。日常生活中见到的那些复杂的机械也都是由简单机械组合而成
的。学习简单机械的知识是理解复杂机械的基础。
问题:羊角锤、硬棒、钳子三种工具,若把木块中的钉子拔出来,你会选哪一种?如何去做?
学生自己动手实验。
比较用羊角锤拔钉子,用钳子拔钉子,这两种情况用力一样吗?哪一种工具更省力呢?
学生实验后得出用羊角锤拔钉子最省力。
师:我们首先用羊角锤(或起子)钳住钉帽,然后锤身抵住木块,用力扳手柄,钉子就被拔出来了。那么,你知
道羊角锤是根据什么原理制造的吗?实际上它是根据杠杆原理制造的。那杠杆是怎么一回事呢?今天我们就
共同来探究杠杆。
(二)进行新课
1.杠杆的定义:
生活中应用杠杆原理的机械有很多,例如撬石头时用的撬棒就是杠杆。还有我们小时侯玩的跷跷板也是杠
杆。活塞式抽水机的手柄工作时也是杠杆。观察图片。
提出问题:应用杠杆原理的机械都有什么共同点?
学生分组讨论,并回答:
①都是硬棒。(软的不行,直的弯的都可以)
②工作过程中都绕着一个固定点转动。
③除固定不动的点外,还要受到两个力的作用,一个能使它转动,另一个阻碍它转动。
出示动画场景,针对撬石头时用的撬棒得出杠杆有关概念:
杠杆的定义:在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫杠杆。
2.杠杆的五要素:
杠杆的共同点(以撬石头为例)
(1)绕着固定点转动。
支点 O——杠杆绕着转动的点
(2)受到力的作用。- 3 -
动力 F1——使杠杆转动的力
阻力 F2——阻碍杠杆转动的力
分析图中各杠杆支点的位置、动力和阻力。
(3)力臂。
动力的作用效果不是由支点到动力作用点间的距离决定,而是由支点到动力作用线间的距离决定。我们把
从支点到动力作用线间的距离叫做动力臂,用 L1 表示。从支点到阻力作用线间的距离叫做阻力臂,用 L2 表
示。实例:
总结:描述杠杆需要五个要素——支点 O、动力 F1、阻力 F2、动力臂 L1、阻力臂 L2,总称为杠杆的五要素。
练习画力臂:
下面请同学们画出图中杠杆的动力臂 L1 和阻力臂 L2——撬棒、抽水机(介绍杠杆示意图和力臂的画法)。
3.杠杆的平衡条件:
问题 1.利用杠杆为什么能用较小的力产生较大的力呢?
问题 2.支点与力的作用点间距离的远近一定会给力的作用效果带来影响吗?
那么动力和阻力之间的关系又是怎样的呢?
教师:我们知道人们通常是在杠杆平衡或非常接近平衡的情况下使用杠杆的。
(1)杠杆的平衡:
杠杆平衡指杠杆处于静止或匀速转动的状态。- 4 -
(2)杠杆的平衡条件:
活动探究:实验装置如图。
教师演示:这里有一杠杆,中间十字交会点就是杠杆的支点 O,O 点左、右边每隔 10 cm 有 1 条虚线将杠杆等
分。现在取 5 个等质量的钩码,将其中 2 个挂在杠杆左端第三格上,作为杠杆的阻力 F2。剩下的 3 个作为杠
杆的动力 F1,若使杠杆平衡,这三个钩码刚好挂在右端第 2 个格上。
学生改变阻力臂和阻力的大小,进行实验,分析杠杆的平衡条件,将实验结果填在表格内:
实验次数 动力/N 动力臂/m 阻力/N 阻力臂/m
1
2
3
结论:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
F1·L1=F2·L2。用比例式表示 = ,它的含义是:如果动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之
一。
= ,这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。
杠杆平衡条件含义:
动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
例如用抽水机抽水时,加在抽水机手柄上的力是 150 N,如果动力臂是 60 cm,阻力臂 15 cm,即动力臂是阻力
臂的 4 倍,动力就是阻力的四分之一。由此可知抽水机的柄受到的阻力是 600 N。
4.生活中的杠杆:
(1)探究活动:
准备好一个书包、一根 1.5 米长的杆。- 5 -
请一位同学体验撬书包的方式和感觉。
体验撬书包的感觉:书包离肩很近,感觉轻松;书包离肩很远,感到吃力。发现杠杆在不同的情况下既可以省
力,还可以费力。
(2)将杠杆按其动力臂与阻力臂的相对长度分类,并对不同类型的杠杆的特点及功能做总结。
杠杆
分类
力臂
关系
平衡时力
的比较
特点
应用
举例
省力
杠杆
L1>L2 F1L2,F1
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