第1課時(shí) 杠桿的初步認(rèn)識(shí)及平衡條件

1、第第1節(jié)節(jié) 杠桿杠桿R八年級(jí)下冊(cè)八年級(jí)下冊(cè)第十二章第十二章 簡單機(jī)械簡單機(jī)械第第1課時(shí)課時(shí) 杠桿的初步認(rèn)識(shí)及平衡條件杠桿的初步認(rèn)識(shí)及平衡條件學(xué)習(xí)目標(biāo) 1認(rèn)識(shí)杠桿，了解關(guān)于杠桿的五要素（支點(diǎn)、認(rèn)識(shí)杠桿，了解關(guān)于杠桿的五要素（支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂）動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂）. 2理解杠桿的平衡條件，并會(huì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算理解杠桿的平衡條件，并會(huì)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.學(xué)習(xí)重點(diǎn) 杠桿的平衡條件，杠桿的結(jié)構(gòu)杠桿的平衡條件，杠桿的結(jié)構(gòu).課標(biāo)要求學(xué)習(xí)難點(diǎn) 力臂的概念及畫法，變形杠桿的分析力臂的概念及畫法，變形杠桿的分析.預(yù)習(xí)檢測 1. _的硬棒叫杠桿的硬棒叫杠桿。 2.杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)叫做杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的

2、固定點(diǎn)叫做_，使杠桿，使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫_，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫_，支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離叫_，支點(diǎn)到阻力支點(diǎn)到阻力作用線的距離叫作用線的距離叫_。 3.當(dāng)杠桿處于當(dāng)杠桿處于_狀態(tài)或狀態(tài)或_狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)時(shí)，我們就說杠桿平衡了我們就說杠桿平衡了。 4.杠桿平衡條件：動(dòng)力杠桿平衡條件：動(dòng)力_=阻力阻力_，即，即F1_=F2_。在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)在力的作用下繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)支點(diǎn)動(dòng)力動(dòng)力阻力阻力動(dòng)力臂動(dòng)力臂阻阻力臂力臂靜止靜止勻速轉(zhuǎn)動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力臂動(dòng)力臂阻阻力臂力臂l1l2情景導(dǎo)入這些用具有什么特點(diǎn)？這些用具有什么特點(diǎn)？ 它們工作時(shí)，能繞一個(gè)

3、固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。它們工作時(shí)，能繞一個(gè)固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)行新課知識(shí)點(diǎn)一 人類很早以前就學(xué)會(huì)使用杠桿了，如圖人類很早以前就學(xué)會(huì)使用杠桿了，如圖中利用木棒搬動(dòng)巨大木料的情景。中利用木棒搬動(dòng)巨大木料的情景。 當(dāng)你用筷子夾菜，用剪刀剪紙、用天平當(dāng)你用筷子夾菜，用剪刀剪紙、用天平稱量時(shí)，你就在使用杠桿了。稱量時(shí)，你就在使用杠桿了。杠桿杠桿 如圖，一根硬棒，如圖，一根硬棒，在力的作用下能繞著在力的作用下能繞著固定點(diǎn)固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，這根轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是硬棒就是。杠桿的五要素杠桿的五要素支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)支點(diǎn)：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn)O動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力F1阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力阻力：阻礙杠桿

4、轉(zhuǎn)動(dòng)的力F2動(dòng)力臂：從支點(diǎn)動(dòng)力臂：從支點(diǎn)O到動(dòng)力到動(dòng)力F1作用作用線的線的距離距離l1阻力臂：從支點(diǎn)阻力臂：從支點(diǎn)O到阻力到阻力F2作用作用線的線的距離距離l2杠桿是最簡單的機(jī)械之一杠桿是最簡單的機(jī)械之一 當(dāng)當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，我杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止時(shí)，我們就說杠桿平衡了。們就說杠桿平衡了。力臂的畫法力臂的畫法一找點(diǎn)、二畫線、三作垂線段一找點(diǎn)、二畫線、三作垂線段動(dòng)力臂動(dòng)力臂l1阻力臂阻力臂l2力臂是力臂是支點(diǎn)支點(diǎn)到到力的作用線力的作用線的距離的距離OF2F1l1l2l1l2oF2F1知識(shí)點(diǎn)二 在使用杠桿中，杠桿的平衡狀態(tài)是一種非常在使用杠桿中，杠桿的平衡狀態(tài)是一種非常重要

5、的狀態(tài)。重要的狀態(tài)。所謂平衡狀態(tài)所謂平衡狀態(tài)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或繞支點(diǎn)勻速杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或繞支點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)都叫平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)都叫平衡狀態(tài)杠桿在滿足什么條件杠桿在滿足什么條件時(shí)才會(huì)平衡？時(shí)才會(huì)平衡？探究杠桿的平衡條件探究杠桿的平衡條件【提出問題提出問題】 杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系？阻力臂之間存在著怎樣的關(guān)系？【猜想假設(shè)猜想假設(shè)】 假設(shè)一：假設(shè)一：假設(shè)二：假設(shè)二：F1 l1=F2 l21212FFll【所需器材所需器材】 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1在實(shí)驗(yàn)前要通過調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在實(shí)驗(yàn)前要通過調(diào)節(jié)杠桿兩端的平

6、衡螺母，使杠桿水平平衡。水平平衡。2掛鉤碼后，不能再動(dòng)平衡螺母。掛鉤碼后，不能再動(dòng)平衡螺母。3讀數(shù)時(shí)，杠桿仍要求是處于水平平衡狀態(tài)，以便直讀數(shù)時(shí)，杠桿仍要求是處于水平平衡狀態(tài)，以便直接讀出力臂的長度。接讀出力臂的長度?！緦?shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟】 調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。保證力臂沿調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。保證力臂沿杠桿，便于測量；消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。杠桿，便于測量；消除杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。 杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿水平平衡。將動(dòng)力杠桿水平平衡。將動(dòng)力F1、阻力、阻力F2、動(dòng)力臂、動(dòng)力臂l1、

7、阻力臂、阻力臂l2記錄在表格中。記錄在表格中。【實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟】 改變阻力和阻力臂的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)動(dòng)力和動(dòng)力臂的大改變阻力和阻力臂的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)動(dòng)力和動(dòng)力臂的大小，再做幾次實(shí)驗(yàn)。小，再做幾次實(shí)驗(yàn)。 在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過在其在杠桿的一側(cè)掛上鉤碼作為阻力，通過在其他他位置上用位置上用彈簧測力計(jì)拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。彈簧測力計(jì)拉住杠桿的辦法使杠桿平衡。將動(dòng)力將動(dòng)力F1、阻、阻力力F2、動(dòng)力臂、動(dòng)力臂l1、阻力臂、阻力臂l2記錄在表格中。記錄在表格中?！痉治鰯?shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)】 次數(shù)次數(shù)動(dòng)力動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂動(dòng)力臂l1/m阻力阻力F2/N阻力臂阻力臂l2/m123【實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

8、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，杠桿的平衡條件是實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，杠桿的平衡條件是或?qū)憺榛驅(qū)憺?例例 據(jù)據(jù)杭州日?qǐng)?bào)杭州日?qǐng)?bào)報(bào)道報(bào)道2001年年6月月22日，在杭州動(dòng)物園內(nèi)一日，在杭州動(dòng)物園內(nèi)一位物理老師利用杠桿定理，僅用位物理老師利用杠桿定理，僅用小小的彈簧測力計(jì)就測出了一頭小小的彈簧測力計(jì)就測出了一頭大象的質(zhì)量（如右圖）。測量是大象的質(zhì)量（如右圖）。測量是利用了一根長度為利用了一根長度為10m的槽鋼作的槽鋼作為杠桿。吊鉤固定點(diǎn)為杠桿。吊鉤固定點(diǎn)O為支點(diǎn)。為支點(diǎn)。彈簧測力計(jì)示數(shù)彈簧測力計(jì)示數(shù)F1位位200N。測得。測得動(dòng)力臂動(dòng)力臂l1為為9m，阻力臂，阻力臂l2為為6cm。若不計(jì)鋼槽個(gè)鐵籠的質(zhì)量，請(qǐng)你若不計(jì)鋼槽個(gè)鐵

9、籠的質(zhì)量，請(qǐng)你估算大象的質(zhì)量估算大象的質(zhì)量。g取取10N/kgOF1F2l2l1 解解 人通過彈簧測力計(jì)對(duì)杠桿的拉力為動(dòng)力人通過彈簧測力計(jì)對(duì)杠桿的拉力為動(dòng)力F1=200N，動(dòng)，動(dòng)力臂力臂l1=9m；不計(jì)槽鋼和鐵籠的質(zhì)量，；不計(jì)槽鋼和鐵籠的質(zhì)量，則大象對(duì)杠桿的拉力為阻力則大象對(duì)杠桿的拉力為阻力F2 ，它等于大象所受，它等于大象所受的重力的重力G，阻力臂，阻力臂l2=6cm=0.06m.根據(jù)杠桿的平衡條件根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2，有，有OF1F2l2l1l2OF1F2l141 122200N9m3 10 N0 06mF lFl.4323 10 N3 10 kg10N/kgFGmgg大象

10、的質(zhì)量大象的質(zhì)量大象的質(zhì)量是大象的質(zhì)量是3t.隨堂演練 1.如圖甲所示，是一個(gè)如圖甲所示，是一個(gè)Z形杠桿，請(qǐng)?jiān)趫D中畫形杠桿，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出力出力F對(duì)支點(diǎn)對(duì)支點(diǎn)O的力臂的力臂l.l 2.如圖所示，一根木棒如圖所示，一根木棒AB在在O點(diǎn)被懸掛起來，點(diǎn)被懸掛起來，AO=OC，在，在A、C兩點(diǎn)分別掛有兩個(gè)和三個(gè)相同的兩點(diǎn)分別掛有兩個(gè)和三個(gè)相同的鉤碼，木棒處于水平平衡鉤碼，木棒處于水平平衡.如果在木棒的如果在木棒的A、C兩點(diǎn)兩點(diǎn)各增加一個(gè)同樣的鉤碼，則木棒（各增加一個(gè)同樣的鉤碼，則木棒（ ）A.繞繞O點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)B.繞繞O點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)C.仍保持平衡仍保持平衡D.平衡

11、被破壞，轉(zhuǎn)動(dòng)方向不定平衡被破壞，轉(zhuǎn)動(dòng)方向不定C 解析：解析：由題意知，杠桿重心應(yīng)在由題意知，杠桿重心應(yīng)在O點(diǎn)左側(cè)，點(diǎn)左側(cè)，設(shè)一個(gè)鉤碼自重為設(shè)一個(gè)鉤碼自重為G，杠桿重力的力臂為，杠桿重力的力臂為lO，杠杠桿重力為桿重力為GO，AO=OC=l，則有：，則有：2GAO+GOlO=3GOC，即即2Gl+GOlO=3Gl，所以所以GOlO=Gl；兩邊再各加一個(gè)鉤碼后：兩邊再各加一個(gè)鉤碼后：左邊左邊=3GAO+GOlO=3Gl+GOlO=3Gl+Gl=4Gl，右邊右邊=4GOC=4Gl，因?yàn)閮蛇吜土Ρ鄣某朔e相等，所以杠桿平衡因?yàn)閮蛇吜土Ρ鄣某朔e相等，所以杠桿平衡.3.找出下列各圖中動(dòng)力和阻力，并畫出杠

12、桿力臂。找出下列各圖中動(dòng)力和阻力，并畫出杠桿力臂。OF1F2l1l2BAOFOBA圖圖1圖圖24.請(qǐng)畫出下圖中杠桿的力臂。請(qǐng)畫出下圖中杠桿的力臂。l1l2l1l2教學(xué)板書課堂小結(jié) 一一根硬棒，在力的根硬棒，在力的作用下能繞著固定點(diǎn)作用下能繞著固定點(diǎn)O轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，這根硬棒就是動(dòng)，這根硬棒就是。杠桿的杠桿的概念概念杠桿平衡杠桿平衡的條件的條件拓展延伸 如圖所示，利用鐵架臺(tái)、帶有刻度的杠桿、細(xì)線、如圖所示，利用鐵架臺(tái)、帶有刻度的杠桿、細(xì)線、數(shù)量足夠的鉤碼等實(shí)驗(yàn)器材探究杠桿的平衡條件數(shù)量足夠的鉤碼等實(shí)驗(yàn)器材探究杠桿的平衡條件. （1）實(shí)驗(yàn)前杠桿如圖所示，）實(shí)驗(yàn)前杠桿如圖所示，為使杠桿處在為使杠桿處在_平衡

13、狀態(tài)，平衡狀態(tài)，應(yīng)將螺母應(yīng)將螺母B向向_（選填（選填“左左”或或“右右”）調(diào)）調(diào).水平水平右右 （2）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格如下表，請(qǐng)將表）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格如下表，請(qǐng)將表頭欄目、實(shí)驗(yàn)所記錄的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整頭欄目、實(shí)驗(yàn)所記錄的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整.實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)序號(hào)序號(hào)_動(dòng)力動(dòng)力臂臂l1/m阻力阻力F2/N_120.330.2240.48_25_60.25動(dòng)力動(dòng)力F1/N 阻力阻力臂臂l2/m0.20.3布置作業(yè)1.從課后習(xí)題中選取；從課后習(xí)題中選?。?.完成練習(xí)冊(cè)本課時(shí)的習(xí)題。完成練習(xí)冊(cè)本課時(shí)的習(xí)題。教學(xué)反思 1.杠桿這節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是要求學(xué)生能根據(jù)杠桿的五要素杠桿這節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是要求學(xué)生能根據(jù)杠桿的五要素把生活

14、中的杠桿模型和理想的理論模型結(jié)合起來，比如剪刀、把生活中的杠桿模型和理想的理論模型結(jié)合起來，比如剪刀、夾菜的筷子、指甲剪等夾菜的筷子、指甲剪等.這節(jié)有一個(gè)重點(diǎn)也是難點(diǎn)：找支點(diǎn)和這節(jié)有一個(gè)重點(diǎn)也是難點(diǎn)：找支點(diǎn)和作力臂，這里既牽扯到數(shù)學(xué)中點(diǎn)到直線的距離，又涉及物理作力臂，這里既牽扯到數(shù)學(xué)中點(diǎn)到直線的距離，又涉及物理中力的作用點(diǎn)和力的示意圖，學(xué)生感到非常困難中力的作用點(diǎn)和力的示意圖，學(xué)生感到非常困難.突破重難點(diǎn)突破重難點(diǎn)的方法，通過實(shí)例演示，引導(dǎo)學(xué)生分析，提煉方法步驟：一的方法，通過實(shí)例演示，引導(dǎo)學(xué)生分析，提煉方法步驟：一（支）點(diǎn)二力和方向，延長力的作用線，過（支）點(diǎn)作垂線（支）點(diǎn)二力和方向，延長力

15、的作用線，過（支）點(diǎn)作垂線（段）（段）.畫力臂并比較力臂大小是下一課時(shí)杠桿分類的基礎(chǔ)，畫力臂并比較力臂大小是下一課時(shí)杠桿分類的基礎(chǔ)，一定要多練并讓學(xué)生過關(guān)一定要多練并讓學(xué)生過關(guān). 2.在杠桿的平衡條件的探究實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生猜想杠桿在杠桿的平衡條件的探究實(shí)驗(yàn)中，引導(dǎo)學(xué)生猜想杠桿的平衡條件可能與力臂的大小和力的大小有關(guān)，這樣學(xué)生不的平衡條件可能與力臂的大小和力的大小有關(guān)，這樣學(xué)生不至于盲目猜想，既調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，同時(shí)使學(xué)至于盲目猜想，既調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，同時(shí)使學(xué)生合理的科學(xué)猜想，快速進(jìn)入探究的課題生合理的科學(xué)猜想，快速進(jìn)入探究的課題.在分析數(shù)據(jù)時(shí)，教在分析數(shù)據(jù)時(shí)，教師既要放開

16、主動(dòng)權(quán)，又要參與引導(dǎo)，如提醒學(xué)生可以先把數(shù)師既要放開主動(dòng)權(quán)，又要參與引導(dǎo)，如提醒學(xué)生可以先把數(shù)據(jù)分開來考慮據(jù)分開來考慮.把四個(gè)數(shù)據(jù)按物理量分成兩組進(jìn)行分析，接著把四個(gè)數(shù)據(jù)按物理量分成兩組進(jìn)行分析，接著把有特色的數(shù)據(jù)放在一起研究，最后把所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來，把有特色的數(shù)據(jù)放在一起研究，最后把所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具：加、減、乘、除等簡單計(jì)算方法，討論，尋運(yùn)用數(shù)學(xué)工具：加、減、乘、除等簡單計(jì)算方法，討論，尋找規(guī)律，形成科學(xué)的結(jié)論，這樣不僅營造寬松環(huán)境，而且培找規(guī)律，形成科學(xué)的結(jié)論，這樣不僅營造寬松環(huán)境，而且培養(yǎng)了學(xué)生敢想敢說的精神及分析概括問題的能力養(yǎng)了學(xué)生敢想敢說的精神及分析概括問題的能力. 2.在圖中分別畫出鉗子、自行車手閘這兩個(gè)在圖中分別畫出鉗子、