八年級物理下冊教學設計：杠桿

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八年級物理下冊教學設計：杠桿

　　【學習目標】：

八年級物理下冊教學設計：杠桿

　　1、知道杠桿的特征，能在杠桿上確認支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂的位置。能準確畫出動力臂與阻力臂。

　　2、會探究杠桿的平衡條件

　　【學習重點、難點】：

　　重點：杠桿的五要素畫力臂探究杠桿的平衡條件

　　難點：把實物抽象成杠桿理解力臂的概念

　　[教學過程]

　　一、課題引入（講）人有一雙靈巧的手，但是人力是有限的。

　　（出示）釘有圖釘的木塊。請學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就比較方便了。

　　（出示）螺絲刀、墊木、老虎鉗、羊角錘。讓學生選擇器材嘗試操作。

　　二、認識杠桿（問題1）螺絲刀在撬圖釘時做何種運動？

　　（問題2）生活中還有類似的工具嗎？

　　（PPT演示）用撬棒撬石頭、蹺蹺板、壓水井。

　　（講）在物理學中，將一根在力的作用下可以繞一固定點轉動的硬棒稱作杠桿。這個固定點叫做杠桿的支點。

　　（問題3）作用在杠桿上的力的作用效果是使杠桿發生轉動。這種效果可能同哪些因素有關呢？

　　（出示）撬棒撬石頭。

　　（講）以撬石頭為例，石頭對杠桿產生的阻礙杠桿轉動的力阻力F2的大小；人對杠桿施加的使杠桿轉動的力動力F1的大小。

　　（問題4）還有什么因素會影響撬棒轉動效果呢？

　　（實驗）圖中F1 、F2均能使杠桿處

　　于平衡狀態，

　　（問題5）仔細尋找一下，它們有什么共同點呢？

　　（歸納）支點O到F1和F2的垂直距離相等。在物理學中把支點到力的作用線的垂直距離叫做力臂。

　　（問題6）請畫出蹺蹺板、壓水井中力臂圖示

　　（問題7）壓水井中動力F1的大小由什么決定？

　　猜想：動力臂L1；阻力F2，阻力臂L2。

　　（講）使用機械時，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進行研究。當杠桿處于靜止狀態時，我們就說杠桿處于平衡狀態。

　　（出示）實驗器材。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

　　（講）實驗中，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，使杠桿維持水平平衡；實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力。

　　實驗步驟

　　步驟一：調節平衡螺母，使杠桿處于水平平衡狀態。

　　（注意：實驗過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，觀察彈簧測力計的示數變化。讀出一組數據記入表格中。

　　實驗小結1：動力臂、阻力臂不變，增大阻力，則動力。

　　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。

　　實驗小結2：阻力及阻力臂不變，動力臂增長，則動力。

　　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。

　　實驗小結3：阻力及動力臂不變，阻力臂越短。則動力

　　參考數據：

　　測量

　　序號F1/NL1/cF2/NL1/cF1 L1

　　/NcF2L2

　　/Nc

　　①410220

　　② 220 220

　　③ 120 210

　　（問題8）分析比較表中的數據，你能發現杠桿平衡時，動力F1、、動力臂L1、阻力F2、阻力臂L2之間有何關系嗎？

　　（問題9）結合實驗數據，我們能對杠桿的使用進行簡單的分類嗎？它們各自的特點是什么？

　　小結：杠桿可以分為三類：

　　附：杠桿分類表

　　力臂關系力的大小特點應用舉例

　　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力點移動的距離。

　　（講）杠桿的平衡條件也被稱為杠桿原理。它揭示了我們在使用杠桿類機械時所用到的力學規律。（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者阿基米德(公元前287-前212)總結出的。為了形象地說明它的價值，阿基米德曾說“只要給我一個支點，我就可以移動地球”。

　　三、杠桿平衡條件的應用

　　（問題1）你能對下列杠桿進行分類嗎？見書本第5頁圖11-6。

　　（問題2）探討生活中的剪刀。

　　（問題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：

　　1、閱讀書本第7頁內容，找出三處人體中的杠桿，并說明種類。

　　2、完成書本“WWW”內容。指導學生做概念圖并闡述概念內容

　　三、滑輪

　　1．課題引入

　　主講教師：先請同學們觀看一段視頻。

　　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？

　　現場教師：組織學生回答問題。

　　同學們一定猜到了是滑輪，今天這節課我們就來共同探究有關滑輪的知識。

　　ppt：出示課題。

　　2．認識兩種滑輪

　　主講教師：請同學們仔細觀察課桌上滑輪的結構，你能說出它的構造特點嗎？

　　現場教師：組織學生觀察滑輪、回答問題，并做出簡要評價。

　　主講教師：同學門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。

　　你能談談生活中還有哪些地方應用到滑輪嗎？

　　現場教師：組織回答問題，并做出簡要評價。

　　主講教師：正如同學們所說到的，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：（分別出示一個滑輪、繩、鉤碼）采用一個滑輪和繩將重物提升到高處，你有什么方法？請同學們用桌面上的鉤碼替代重物分小組試一試，相信你們一定會成功的。

　　現場教師：組織指導學生分小組嘗試用一個滑輪提升重物。

　　主講教師：相信同學們一定找到了滑輪的這樣兩種使用方法：在使用滑輪的過程中，軸心位置固定不移動的滑輪是定滑輪；軸心位置可以隨重物一起移動的滑輪是動滑輪。

　　ppt：（出示定滑輪和動滑輪的示意圖。）

　　3．探究使用定滑輪和動滑輪的特點

　　主講教師：同學們剛才在使用這兩類滑輪提起同一個鉤碼時，感覺手的拉力是否相同？定滑輪和動滑輪在使用過程中到底有怎樣的特點，下面我們將通過實驗來探究。先來探究使用定滑輪的特點。

　　先請同學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，讀取彈簧測力計的示數，看一看這個示數與鉤碼所受重力的大小有何關系？再分別改變彈簧測力計拉力的方向和鉤碼的個數，情況又如何？

　　把你在實驗中測得的數據填在表格中并與同學們交流？

　　通過實驗，你能發現使用定滑輪有什么特點？

　　ppt：（出示實驗操作方法及實驗表格的圖片）

　　現場教師：組織、指導學生進行分組實驗、交流討論并歸納結論。

　　主講教師：通過實驗，同學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。

　　ppt：（出示實驗結論）

　　主講教師：下面我們用和探究定滑輪使用特點同樣的方法，來探究動滑輪的使用特點。如圖組裝好動滑輪后，豎直向上拉彈簧測力計，使鉤碼保持平衡狀態，讀取彈簧測力計的示數。看一看這個示數與鉤碼所受重力的大小有何關系？改變鉤碼的個數，情況又如何？

　　把你在實驗中測得的數據填在表格中并與同學們交流？

　　通過實驗，你能發現使用動滑輪有什么特點？

　　ppt：（出示實驗操作方法及實驗表格的圖片）

　　現場教師：組織、指導學生進行分組實驗、交流討論并歸納結論。

　　主講教師：通過實驗，同學們一定得到了使用動滑輪可以省一半的力，但不可以不改變力的方向這樣的實驗結論。

　　ppt：（出示實驗結論）

　　4．利用杠桿原理分析使用定滑輪和動滑輪的特點

　　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?

　　回憶已學過能產生滑輪這樣效果的簡單機械有什么呢？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。我們發現，定滑輪在使用中，整個輪子是在力的作用下繞著圓心轉動的。定滑輪的實質是個等臂杠桿。從杠桿平衡角度分析：使用定滑輪時，它的支點在圓心，動力臂和阻力臂都是輪的半徑。用彈簧測力計拉定滑輪時，力無論沿豎直向下拉、水平橫拉、斜拉時均是等臂杠桿，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：（定滑輪和動滑輪的杠桿示意圖）

　　主講教師： (演示用動滑輪提升重物)

　　再注意觀察老師用動滑輪提升重物。動滑輪的支點在這個位置，注意看圖。所以動滑輪的實質是動力臂是阻力臂二倍的杠桿．

　　從杠桿平衡角度分析：使用動滑輪時動力是阻力的一半。

　　從力的平衡角度分析：使用動滑輪提升重物時，兩段繩子向上的拉力之和等于重物的重力，簡單說，是兩段繩子承擔總重，每段繩子只承擔總重的一半，所以使用動滑輪省一半力．

　　5．滑輪組

　　主講教師：使用定滑輪時不能省力但能改變力的方向，使用動滑輪時能省力但不能改變力的方向。你能將一個動滑輪和一個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？

　　現場教師：組織、指導學生進行分組組裝滑輪組。

　　主講教師：同學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，每段繩子承擔物重的三分之一。用這個滑輪組提升重物，只要用三分之一物重的力就可以了。也就是說用滑輪組起吊重物時，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，拉力和物重是什么關系呢？

　　ppt畫面：（出示滑輪組兩種組裝方式的圖片）

　　現場教師：指導學生回答問題

　　6．小結

　　主講教師：今天這節課，我們一直在和滑輪打交道。現在，滑輪也想和大家說幾句話呢。同學們,我是滑輪,在今后的學習中,你們會經常看到我的身影,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,同學們,你們明白了嗎?

　　最后，請同學們閱讀生活物理社會中有關輪軸和斜面這兩種簡單機械的知識，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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