物理     八年级下册     人民教育出版社

第十一章  简单机械和功

一、杠杆

尼勒克县第二中学  余江琼

【教学设计思路】

课程标准规定的内容标准是“知道简单机械。通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件”。教材编排了两个活动：通过视频“古代投石机”、“开汽水瓶”、“提沙桶”活动，构建 “杠杆”模型；通过学生实验，探究杠杆的平衡条件。

【教学目标】

1．通过体验和分析，能认识杠杆并构建杠杆模型，知道力对杠杆的作用效果是使（阻碍）杠杆转动；

2．经历学生自主探究过程和教师演示探究过程，认识力臂，并归纳出杠杆的平衡条件；

3．能利用杠杆的平衡条件，分析和解决有关的简单问题，提炼出如何解决杠杆自重对实验的影响。

【教学重点】

     什么是杠杆、杠杆的平衡条件

【教学难点】

     认识“力臂是支点到力的作用线的距离”。

【教学资源】

1．演示器材：自制撬棒、物理支架、沙桶、自制开瓶器、修剪树枝的剪刀、树枝、演示用弹簧测力计、钩码（每个200g）、电子拉力计、学生分组实验器材一套

２．分组器材：木板、图钉、螺丝刀、老虎钳、羊角锤、铁架台、带刻度的直杠杆、钩码（每个50g）、弹簧测力计、自制Z性杠杆、刻度尺

３．其他资源：授课ppt、学习活动导学案

【教学过程】

引入：

1.播放古代投石机，请一位学生上讲台，画出投石机简笔画，建立杠杆模型。

2.作为奖励，给这位同学一瓶汽水和纸质开瓶器，让其打开喝，建立杠杆是一根硬棒。

开放问题，那位同学能用手边的工具帮这位同学打开汽水瓶（分享的方法不能相同，引出更多的杠杆。

3.墙边那根棒是杠杆吗？怎样把它变成杠杆你？学生组装，进行下面活动。

学生演示——撬棒提沙（如图2所示）

请你（女同学）提起这桶沙（很难）。

给你一根硬棒，有办法提起这桶沙吗？（将一个点固定，很轻松地将沙桶提起）

再请一个男同学，使用撬棒提沙。（改变固定点，很难提起沙桶）

看来如何使用杠杆，影响因素有两个——力和距离，今天我们就来探索有关这类机械的学问。

一、建立杠杆模型

1．学生演示——起瓶盖（如图3所示）

起瓶盖，徒手起、一把纸开瓶器刀、一把铁质开瓶器，选择哪一把？为什么？（硬棒）

生活中类似的工具还有很多，下面请同学们选择合适的工具，把钉入木板的图钉拔出来。

2．学生实验——拔图钉

展示：你是怎样拔出图钉的？有哪些不同的方法？哪一种方法更省力？

追问：这些工具在工作时有哪些共同的特点？（绕固定点转动）

定义：在物理学中，将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称为杠杆。

二、探究杠杆的平衡条件

1．探究准备

以引入活动中的撬棒提沙（图2）为例，介绍如下要素：

支点O：杠杆绕着转动的点

动力F₁：使杠杆转动的力

阻力F₂：阻碍杠杆转动的力

信息快递：杠杆静止或匀速转动，我们就说此时杠杆处于平衡状态。

2．初探：影响动力大小的因素

在撬棒提沙的体验中，女同学轻松将沙提起，男同学却没能成功；在拔图钉的活动中，同学们使用不同工具，所用的动力各不相同。

提出问题：哪些因素决定了杠杆平衡时所需动力的大小？

猜想：阻力、“动力的距离”、“阻力的距离”（先对“距离”做模糊处理）

设计并进行实验：（1）安装好杠杆，调节平衡螺母，使之在水平位置平衡；

（2）左边挂一定数量的钩码，右边用弹簧测力计竖直向下拉住杠杆，记录动力F₁、阻力F₂、距离l₁、距离l₂；

（3）①保持距离l₁、l₂不变，改变F₂，弹簧测力计示数F₁如何变化？

②保持F₂、l₂不变，改变l₁，弹簧测力计示数F₁如何变化？

③保持l₁、F₂不变，改变l₂，弹簧测力计示数F₁如何变化？

分析论证：分析表中的数据，找出它们之间的关系，你从中有什么发现？

生1：动力与阻力、“阻力的距离”成正比，与“动力的距离”成反比。

追问：实验中，你所测量的距离是什么？（支点到力的作用点的距离）

初步结论：               变形可得：

3．再探：弯杠杆平衡时，是否也有类似规律呢？

进行实验：如图5所示，并将收集的数据填写在上表中

分析论证：你们小组测量的是哪个距离？BC还是OC？

展示：      

作图：实际测量的是支点到力的作用线的距离l₂

追问：在图4中，我们测量的是支点到力的作用点的距离，与图6矛盾吗？

分析：图4，实际上也是从支点到力的作用点的距离。

定义：动力臂l₁——从支点到动力作用线的距离

阻力臂l₂——从支点到阻力作用线的距离

于是可以将我们的探究结论表述为：

杠杆平衡时：动力×动力臂=阻力×阻力臂

            即

这就是杠杆的平衡条件，也称为杠杆原理，最早是由古希腊学者阿基米德总结出来的。

三、学习评价

1.实验中，若改变弹簧测力计拉力的方向，测力计示数如何变化？为什么？请画出此时的力臂。（认识力臂）

2.剪刀木棍，木棍放在哪里、手握在哪里，最省力？其实质是什么？（定性应用杠杆的平衡条件）

请同一学生在科学知识的指导下，再次使用剪刀。木棍靠近支点（减小阻力臂）、手握在离支点最远处（增大动力臂），体验到更加省力。

四、思政教育

航天机器臂视频展示，学生展示梦想。

结语：所以阿基米德说“只要给我一个支点，我就能移动地球”。本节课我们认识了杠杆模型，通过探究归纳出了杠杆的平衡条件。关于杠杆，还有许多问题有待我们继续探究：怎样对杠杆分类？怎样使用杠杆最省力？且听下回分解！