第十二章 简单机械
第一节 杠杆
【教学目标】
知识与技能
1．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其杠杆的一些应用
过程与方法
1．经历绘制杠杆示意图的过程，体会科学抽象的方法。
2．观察和操作杠杆，体会杠杆的作用。
3．经历探究杠杆平衡条件的过程。学习分析实验现象、寻找数据间规律，从中归纳出实验结论的一般方法。
情感态度与价值观
1．关心生活、生产、自然现象中杠杆的使用。
2．乐于在周围生活中发现和分析各种杠杆，具有利用杠杆方便自己工作的意识
3．认识科学探究中必须有合作精神。
【教学重点】
经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件
【教学难点】
力臂的引入
【教具准备】
1．学生自备的工具。（剪刀、直尺、铅笔等）
2．分组实验器材：铁架台、杠杆、钩码等。
3．羊角锤、汽水瓶、漆包线 订书机、起子、多媒体、光盘等
【教学过程】
主 要 教 学 过 程
教学内容
教师活动
学生活动
一、新课的引入
二、新课讲授
（一）杠杆的概念
【新课引入】
播放视频Ⅰ：
1.奥运会女子组皮划艇中国队夺冠竞赛场景
2.视频结束定格在船桨上
【引导设疑】
小小船桨威力大，中国姑娘获金牌！船桨在金牌的获得上起了重要的作用，你知道其中包含的物理知识吗？
【问题点拨】
运动员使用的船桨，它实质就是杠杆，今天我们就来共同学习第十三章的第四节杠杆的知识（板书课题：§13-4 杠杆）
导入新课，板书课题。
（设计意图：通过创设情境，激发学生学习的热情和获得新知的欲望，导入新课）
板书：一、杠杆的概念
【想想做做】
今天老师给你们带来了羊角锤、瓶盖起子等工具，下面就请同学们进行起瓶盖、拔钉子活动。通过实际操作体会这些工具在使用时有何共同点。
（设计意图：通过学生亲身体验，观察杠杆在使用过程中的共同点，进一步概括出杠杆的的概念）
【引导提问】
像刚才同学们使用的起子、羊角锤实质都是杠杆！下面结合老师动画模拟刚才的场景，请仔细观察进一步探讨这些杠杆在使用时有何共同特点？请看大屏幕。
【归纳概念】
根据杠杆的共同特点，哪位同学能给杠杆下个定义：
板书：
杠杆：一根硬棒，力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
学生观看视频注意力集中、情绪高涨
提出问题，激发学生的求知欲望
学生进行实践活动与体会：
（1） 学生进行起瓶盖活动
（2） 学生进行拔钉子活动
学生在活动中体会这些工具在使用过程中的共同点。
学生进一步观察、分析、讨论得出共同点：
1. 能绕着固定点转动。
2. 都受到力的作用
3. 都是硬棒
学生归纳总结杠杆的概念：
定义：一根硬棒，力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
（二）杠杆的五要素
(1)介绍杠杆的五要素
(2)探究杠杆的力臂
【走进生活】
杠杆在日常生活中应用比较广泛，生活中我们使用的许多工具都是杠杆的缩影。今天老师带来了一些工具如：订书机、剪刀、尖嘴钳、橡皮泥、电线。
你能判断出它们在使用时哪些是杠杆吗？并说明理由。
除了老师提供的杠杆外，你还能举出生活中哪些工具是杠杆吗？
（设计意图：体现“从生活走向物理”“物理服务于生活”的基本理念，尽量贴近学生生活，使学生体验到生活中无处不在的物理知识）
【问题过渡】
要学好物理还要勤动手善动脑，你们能否利用手中的橡皮、铅笔、书本构造出杠杆把课本撬起来？请试一试！并把你的设计用简笔画的形式画出来
为进一步认识杠杆，还需要知道描述杠杆的几个名词！下面就以撬书本为例进行认识。
老师边说边板出三要素的图（如右图所示）。
板书：杠杆的五要素 （图形展示）
支点：撬棍绕着转动的这一点叫支点用字母O表示！
动力：使杠杆转动的这个力叫动力，用字母F1表示；
阻力：把阻碍杠杆转动的力叫阻力用字母F2表示。
【引导提问】
在刚才的撬书本操作中，要把书本翘起，动力作用点在哪个地方更省力呢？请继续操作体会！
支点到动力作用点的距离越长就一定越省力吗？
【问题设疑】
支点到动力作用点的距离越长就一定越省力吗？下面通过实验进行探究。
学生根据杠杆的定义识别杠杆：
杠杆有：订书机、剪刀、尖嘴钳、
非杠杆：橡皮泥、电线 （原因：首先不是硬棒）
学生们通过对生活的观察，列举生活中的杠杆，并能将物理知识应用到生活中去加深对杠杆的理解。
学生设计杠杆、
并画出杠杆模型
一学生到黑板画图
学生撬书本活动并回答感受！
生讨论并回答：
支点到动力作用点的距离越长越省力！
学生再度思考演示实验思考：
（三）杠杆的平衡条件探究
实验1：边说边演示：示教版上是老师自制的一个杠杆，O是支点，每隔10cm画1条虚线将杠杆等分。为使杠杆平衡，用三个等质量的钩码来提供动力和阻力！其中两个钩码作阻力F2,另一个钩码作动力F1！现在杠杆已经平衡，此时动力作用点的位置在B处！动力F1的方向沿第四条虚线！
实验2：现在将OB杆折弯，保持阻力F2的大小及作用点不变，仍用刚才的钩码寻找挂点再次使杠杆平衡。注意观察此时动力作用点位置是否变化？请继续观察F1的方向又沿着哪条虚线？（在物理上，我们把沿着力的方向所画的直线叫力的作用线！同时画出相应的动力和阻力作用线）。
【引导点拨】：
板书： （图形展示）
把从支点到力作用线的距离叫力臂。
动力臂：从支点到动力作用线的距离叫动力臂。
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂。
（方法小结：画法可概括为：一找点，二画线，三作垂线段，四用括号来体现）。
【应用练习】
请同学们分别画出拉力F的力臂
（学生做完后实物投影几个同学的画法！老师针对问题适时点拨矫正）
【情境创设】
通过上面的学习，我们对杠杆有了初步的了解！当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了！（边说边演示）。
【问题设疑】
杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间可能存在着怎样的关系呢？请同学们大胆猜想！
学观察实验归纳结论：
在阻力保持不变的情况下，尽管动力作用点与支点间的长度发生变化，但并不一定省力！动力的作用效果不是由支点到动力作用点间的长度决定，而是由支点到动力作用线间的距离决定。
学生练习杠杆五要素的画法
学生生猜想：
【引导点拨】
猜想1、2合理吗？，因此，我们主要检验猜想3、4是否合理。
（设计意图：通过学生的生活经验以及已有的知识水平提出猜想，并引导学生分析猜想的合理性，更能让学生探究具有指向性）
【问题探究】
为验证上述猜想，我们需要测量的物理量分别是动力、动力臂、阻力、阻力臂。
问题1：对照老师给你们提供的器材思考如何确定力大小，并如何改变它们的大小？
问题2：力臂的大小又如何确定并如何改变力臂的大小？你们能否借助杠杆的刻度直接读出呢？
【温馨提示】
实验前，首先调节杠杆自身在水平位置的平衡！通过调节两端的平衡螺母达到目的！当杠杆再次平衡时不能再调节平衡螺母！
【实验探究】
下面就请同学们三人一组，小组合作交流进行实验，为保证结果的正确性，请每组同学做三次实验并把数据如实记录在自己设计的表格内！相信每一组都能出色完成探究活动！
老师巡回指导！学生完成后适时评价！
【归纳总结】
下面请同学们汇报交流！汇报时请投影你的数据表格并进行分析归纳得出结论(学生汇报交流3组为宜）
板书：
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1LI = F2L2
【引导评估】
以上实验过程是否合理？结论是否可靠？实验结论与猜想是否有差异？还有进一步的改进措施吗？
【问题过渡】
“
1：动力+动力臂=阻力+阻力臂；
2：动力-动力臂=阻力-阻力臂 ；
3：动力×动力臂=阻力×阻力臂；
4：动力/动力臂=阻力/阻力臂。
……….
学生分析：
因为两个量的相加或相减，其单位必须相同，而力与力臂的单位是不同的。
组织学生讨论：
问题1：为研究问题方便，动力和阻力大小可以借助钩码的重获得,每个钩码重为0.5N！通过改变钩码的个数来改变动力或阻力的大小
问题2：只要杠杆在水平位置平衡，此时支点与挂点之间的刻度长就是力臂大小
学生实验收集数据：
实验次数
动力F1
动力臂、L1/cm
阻力F2
阻力臂L2/cm
1
2
3
学生汇报交流得出结论：
杠杆的平衡条件是：
动力×动力臂=阻力×阻力臂
学生以小组为单位对实验进行评估。
（四）杠杆的分类
给我一个支点，我就能搬动地球。”这是发现杠杆原理的阿基米德说过的豪言壮语。根据杠杆的平衡条件，你能知道其中的科学道理吗？
【问题探究】
我们身边的杠杆很多，通过你们的观察和思考能否帮老师对以上杠杆分类呢？
【归纳总结】
后两种分类实质上是一样的，根据公式
动力×动力臂=阻力×阻力臂
杠杆的分类：
① 省力杠杆
当L1＞L2时，F1＜F2省力费距离；
② 费力杠杆
当L1＜L2时，F1＞F2费力省距离
③ 等臂杠杆
当L1＝L2时，F1＝F2，既不省力，又不省距离。
（设计意图：通过该问题一是培养学生发散思维能力；二是让学生了解物理知识源于生活，又应用于生活）
【课堂小总】
人们很早就会使用杠杆了。大约三千多年前，中国就有用来捣谷的舂，用来在井上汲水的桔槔，还有能够精确测量的天平和杆秤等。
学生思考并回答：
阿基米德虽然没有搬动地球，但是他的话却生动地告诉人们，利用杠杆能产生巨大的力。
学生思考并回答：
生1：我认为杠杆可分两类：一是直杠杆；二是弯杠杆。
生2：我认为按动力臂和阻力臂大小关系把杠杆可以分为三类
①L1＞L2，②L1＜L2，③L1＝L2。
生3：我按动力和阻力的大小关系把杠杆分为三类：①F1＞F2；②F1＜F2；③F1＝F2。
今天我们展示的船桨也是杠杆（图片展示这几种场景）关于杠杆你都学到了哪些知识呢？有哪些收获？
学生思考总结
三、课堂小结
（课件）
课件展示
梳理知识点,明确重难点
见附件一
四、当堂检测
（课件）
学生独立完成，教师出示答案，生生互助，教师点评
完成检测题
见附件二
五、作业
课下巩固、思考、拓展、提高
课后完成
见附件三
【板书设计】 §13-4 杠杆
一：杠杆的概念: 三：杠杆的平衡条件：
一根硬棒，力的作用下能绕着固定 动力×动力臂=阻力×阻力臂
点转动，这根硬棒就是杠杆。 F1lI = F2l2
二：杠杆的五要素 四： 杠杆的分类：
1.省力杠杆
2.费力杠杆
3.等臂杠杆
【教学反思】
课堂的成功之处：课堂以实例引入，贴近学生的生活，通过对起子、羊角锤的进一步分析，总结出了它们在使用过程中的共同点，从而轻松引出杠杆的概念，通过撬书本的活动，加深了学生对杠杆的理解，让学生知道了动力、阻力同时存在于杠杆，动力、阻力的作用效果相反，很自然的过渡到杠杆五要素的讲述，在力臂的讲述中，巧用演示实验，巧妙突破难点。通过动画演示和方法指导，学生对画力臂做起来就会得心应手的，从而会节约时间，为后面的教学打下基础。
在探究杠杆平衡的实验中学生经历科学探究的主要过程：猜想——设计实验——实验——数据分析——归纳整理等。每个环节教师只作适当的引导，而大部分让学生自己思考、分析、发现、实践、归纳。通过该节的学习，学生不但学会了知识，还体验了科学探究的过程，领会了科学研究的方法，激发了主动探究的意识，培养了严谨的科学态度和协作的精神。，充分体现学生的主体作用。
不足之处：实验基本达到自己的预想效果，但仍存在一些不足之处：学生使用的器材都是实验室提供的相同规格的钩码、杠杆，以至各小组的实验数据十分类似。若实验中杠杆由学生自己制作，用身边的一些小物品作为阻力，实验的数据不会类同就更有说服力，实验的效果可能会更好，所以这一个探究实验还有待完善。
附件一：课堂小结
附件二：当堂达标
当堂达标
一、填空题
1.使杠杆转动的力叫做_________，阻碍杠杆转动的力叫做_________；支点到动力作用线的距离叫_________，支点到阻力作用线的距离叫_________。
2.杠杆的平衡条件是____________________________________。
3.动力臂小于阻力臂的杠杆是_________杠杆；动力臂大于阻力臂的杠杆是_________杠杆；动力臂等于阻力臂的杠杆是_________杠杆。（填“省力”“费力”或“等臂”）
二、选择题：
1. 下列关于杠杆的几种说法中正确的是（ ）：
A.杠杆只能是直的
B.杠杆一定有支点
C.杠杆的支点可以不在杠杆上
D.以上答案都不正确
2.杠杆平衡时，下列说法正确的是（ ）
A.阻力越大，动力一定越大
B.阻力臂越短，动力臂一定越长
C.当阻力和阻力臂的大小一定时，动力臂越长，动力一定越小
D.动力臂和阻力臂一定是相互垂直的
三、作图题
1. 如图是利用杠杆吊起重物的情景，O是支点。请在图中画出重物G的重力示意图以及重力和力F的力臂，并用字母L1和L2表示。
2．如图所示为钓鱼竿钓鱼时的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，请在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂L2；
附件三
布置实践作业：
今天，我们学会了杠杆的识别和分类，了解了一些科学探究过程中处理问题的一些办法和思想，这些办法和思想对我们今后的学习和工作都是很有益处的。大家下去后，利用课余时间完成下列任务！把你看到的或想到或做过的记录在自己的成长档案内，备老师检查评估。
①参观一建设工地，工地上有哪些杠杆？
②指甲钳上哪部分是杠杆？属哪一类？
③到商店观察一下案秤的结构，它是什么杠杆？
④人体的手臂是省力杠杆还是费力杠杆？
⑤用扫帚扫地时，扫帚是哪种杠杆？请试一试？
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