人教版（2024）八年級下冊物理第十二章《簡單機(jī)械》教案（共4課時）

第第頁人教版（2024）八年級下冊物理第十二章《簡單機(jī)械》教案（共4課時）第1節(jié)杠桿教學(xué)目標(biāo)1．物理觀念：(1)知道杠桿及杠桿相關(guān)的概念。(2)知道杠桿的平衡條件及其表達(dá)式。(3)能從常見工具和簡單機(jī)械中識別出杠桿并能進(jìn)行分類。2．科學(xué)思維：(1)通過對實例進(jìn)行分析，結(jié)合示意圖建立杠桿的模型，掌握力臂的畫法。(2)通過觀察實驗現(xiàn)象和分析實驗數(shù)據(jù)，推理得出杠桿的平衡條件。(3)通過模型結(jié)合杠桿平衡的原理進(jìn)行分析并能解決相關(guān)問題。3．科學(xué)探究：經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程，學(xué)會分析實驗現(xiàn)象、尋找數(shù)據(jù)間規(guī)律，從而歸納出實驗結(jié)論的一般方法，提高實驗探究能力和思維能力。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：(1)通過從生活中的實例中建立杠桿模型的過程，了解物理學(xué)中研究問題的方法，總結(jié)成功的經(jīng)驗。(2)通過探究杠桿的平衡條件，使學(xué)生勇于并樂于參與科學(xué)探究，增進(jìn)交流與合作的意識，加強(qiáng)學(xué)生之間的相互協(xié)作精神。教學(xué)重難點教學(xué)重點：杠桿的平衡條件及杠桿的分類。教學(xué)難點：力臂的概念和畫法；利用杠桿的平衡條件解決實際問題。教學(xué)用具鐵架臺、鉤碼、細(xì)繩、等分刻度的勻質(zhì)木尺、多媒體課件等。教學(xué)過程情境導(dǎo)入情境展示多媒體展示生產(chǎn)、生活中杠桿的應(yīng)用。我國古代利用桔槔在井內(nèi)汲水；在現(xiàn)代建筑工地上，人們利用挖土機(jī)、起重機(jī)、吊車、鉗子等工具進(jìn)行勞動。通過這些實例，有效地引起學(xué)生的注意，從而導(dǎo)入新課。新課教學(xué)探究點一杠桿提問觀察如圖所示的機(jī)械和工具，你能說一說它們有什么共同特點嗎？學(xué)生討論、交流，教師引導(dǎo)總結(jié)?？偨Y(jié)共同點：(1)硬；(2)在力的作用下繞某一點轉(zhuǎn)動。概念引入一根硬棒，在力的作用下如果能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是一個杠桿。展示多媒體展示撬棒的圖片，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識杠桿的五要素。杠桿的五要素：支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點叫支點，用O表示。動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用F1表示。阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用F2表示。動力臂：支點O到動力F1作用線的距離(l1)。阻力臂：支點O到阻力F2作用線的距離(l2)。補(bǔ)充請同學(xué)們畫出下圖中力的力臂。教師巡回指導(dǎo)，注意發(fā)現(xiàn)比較典型的錯誤，反饋點撥。然后教師歸納總結(jié)。畫力臂的步驟：(1)確定支點；(2)確定力的作用線；(3)過支點到力的作用線作垂線；(4)標(biāo)垂足，定力臂。探究點二杠桿的平衡條件提問當(dāng)杠桿在阻力和動力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。那么，杠桿在滿足什么條件時才會平衡呢？實驗探究杠桿的平衡條件。實驗思路：探究杠桿的平衡條件，需要找到動力、動力臂、阻力、阻力臂這四個量之間的關(guān)系。實驗時可以先保持左側(cè)的兩個量不變，改變右側(cè)的兩個量。然后再保持右側(cè)的兩個量不變，改變左側(cè)的兩個量。綜合分析，找出動力、動力臂、阻力、阻力臂這四個量之間的關(guān)系。實驗過程：實驗裝置如圖，先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿保持水平并靜止，達(dá)到平衡狀態(tài)。1．給杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡。這時杠桿兩側(cè)受到的作用力的大小等于各自鉤碼所受的重力的大小。2．把右側(cè)鉤碼對杠桿施的力記為動力F1，左側(cè)鉤碼對杠桿施的力記為阻力F2；測出杠桿平衡時的動力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的數(shù)值填入表中。3．保持阻力F2和阻力臂l2不變，改變動力F1，相應(yīng)調(diào)節(jié)動力臂l1的大小，再做幾次實驗，把數(shù)值填入表中。4．保持動力F1和動力臂l1不變，改變阻力F2，相應(yīng)調(diào)節(jié)阻力臂l2的大小，再做幾次實驗，把數(shù)值填入表中。實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m123456……實驗結(jié)論：分析表中的數(shù)據(jù)，找出它們之間的關(guān)系。結(jié)論實驗結(jié)果表明，要使杠桿平衡，需要滿足條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂?；?qū)憺镕1l1＝F2l2。探究點三生活中的杠桿展示多媒體展示生活中的其他杠桿。你能說說它們各自的動力臂和阻力臂有什么關(guān)系嗎？學(xué)生討論、分析，教師總結(jié)。結(jié)論生活中的杠桿可以分為三類。(1)等臂杠桿：動力臂等于阻力臂，不省力也不費(fèi)距離。如托盤天平、蹺蹺板等。(2)省力杠桿：動力臂大于阻力臂，動力小于阻力，省力但費(fèi)距離。如撬棒、鍘刀、小推車等。(3)費(fèi)力杠桿：動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，費(fèi)力但省距離。如鐵鍬、船槳、筷子等。自主學(xué)習(xí)閱讀教材P109“我國古代的杠桿”，與大家分享你知道的其他機(jī)械或杠桿。板書設(shè)計第1節(jié)杠桿1．定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是一個杠桿。2．杠桿的五要素：(1)支點O。(2)動力F1。(3)阻力F2。(4)動力臂l1。(5)阻力臂l2。3．杠桿的平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l2。4．杠桿的分類：(1)等臂杠桿。(2)省力杠桿。(3)費(fèi)力杠桿。教學(xué)反思杠桿在生活和生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，學(xué)好這部分知識具有重要的實際意義。杠桿是一種重要的簡單機(jī)械，也是學(xué)習(xí)滑輪、輪軸等其他一些簡單機(jī)械的基礎(chǔ)。大部分學(xué)生對生活中的杠桿比較熟悉，也很感興趣；但對杠桿的五要素及杠桿的平衡條件還不清楚。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以把學(xué)生的感性經(jīng)驗上升為理性認(rèn)識。另外，讓學(xué)生親自經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的全過程，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，還能使學(xué)生領(lǐng)悟到杠桿的理論知識來源于實踐，反過來又指導(dǎo)實踐；并且讓他們知道杠桿在我國古代就有了許多巧妙應(yīng)用，增強(qiáng)民族自豪感。第2節(jié)跨學(xué)科實踐：制作簡易桿秤教學(xué)目標(biāo)1．物理觀念：通過制作簡易桿秤，讓學(xué)生深入理解杠桿的原理、質(zhì)量的概念以及力與平衡的關(guān)系。2．科學(xué)思維：在制作和使用過程中，學(xué)生需要進(jìn)行觀察、分析、推理和創(chuàng)新，培養(yǎng)科學(xué)思維能力。3．科學(xué)探究：學(xué)生通過動手實踐，體驗科學(xué)探究的過程，掌握實驗設(shè)計和操作的方法。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)隊合作精神，以及運(yùn)用物理知識解決實際問題的責(zé)任感。教學(xué)重難點教學(xué)重點：桿秤的工作原理；制作簡易桿秤的方法和步驟；使用簡易桿秤稱量物體的質(zhì)量。教學(xué)難點：理解杠桿平衡條件在桿秤中的應(yīng)用；準(zhǔn)確標(biāo)注簡易桿秤的刻度。教學(xué)用具木棍、一個小盆、鉤碼、砝碼、細(xì)線若干、一把刻度尺、一支記號筆、多媒體課件等。教學(xué)過程情境導(dǎo)入情境展示展示一些傳統(tǒng)桿秤的圖片或?qū)嵨?，讓學(xué)生觀察桿秤的結(jié)構(gòu)和用途，并說一說桿秤是如何工作的，引出本節(jié)課的主題——制作簡易桿秤。新課教學(xué)一、明確任務(wù)講解要制作桿秤，你需要完成以下任務(wù)。1．了解桿秤的組成及其工作原理。2．設(shè)計一個桿秤，能夠用它稱量身邊常見的物體的質(zhì)量。3．根據(jù)你設(shè)計的方案，選用合適的材料，制作一個桿秤。二、任務(wù)分解提問桿秤由哪些部分組成？它的工作原理是什么？學(xué)生討論、交流。教師總結(jié)：桿秤由帶有秤星的秤桿、秤砣(砝碼)、秤盤、提紐等組成，如圖。它的工作原理是杠桿的平衡條件。提問如果要制作一個桿秤，我們需要注意哪些問題？學(xué)生討論、交流。教師總結(jié)：秤桿最好是粗細(xì)和質(zhì)地均勻的，秤砣的密度應(yīng)大一些。提紐和秤盤的位置在秤桿的同一端但不要靠得太近。秤桿的零刻度和刻度線可以在制作好桿秤的基本結(jié)構(gòu)后，通過量已知質(zhì)量的物體方式來確定并標(biāo)記，再均分。三、制作簡易桿秤出示材料：一根長度約為40cm的粗細(xì)均勻的木棍，一個小盆，一個20g鉤碼，一個100g砝碼，細(xì)線若干，一把刻度尺，一支記號筆等。制作過程：1．在木棍的一端刻一個槽A，在距離槽A稍近處再刻一個槽B。把小盆掛在槽A處作為秤盤，在槽B處系一根細(xì)線作為提紐。2．用細(xì)線系一個20g的鉤碼，作為秤砣。調(diào)節(jié)秤砣的位置使秤桿平衡，這時細(xì)線在秤桿上的位置為秤的定盤星(零刻度)O，用記號筆標(biāo)記此位置。3．在秤盤中放100g砝碼，手提提紐，并調(diào)節(jié)秤砣的位置使秤桿平衡。此時，標(biāo)記秤砣細(xì)線在秤桿上的位置C，并記為100g。在定盤星O到C之間均勻地畫上49條刻度線，每一格就表示2g。這樣一個簡易桿秤就制作好了，如圖。四、展示交流展示各小組制作的簡易桿秤，并用制作好的桿秤稱量一些物體的質(zhì)量，再與用天平稱量的結(jié)果進(jìn)行比較。分享各自的體驗和收獲。小組開展討論，從材料是否易得、組裝制作的方便性、稱量的準(zhǔn)確性、耐用性等方面對自制桿秤進(jìn)行評價，嘗試對裝置進(jìn)行改進(jìn)。學(xué)生相互交流，總結(jié)經(jīng)驗并進(jìn)行反思。板書設(shè)計第2節(jié)跨學(xué)科實踐：制作簡易桿秤一、明確任務(wù)二、任務(wù)分解三、制作簡易桿秤四、展示交流教學(xué)反思在教學(xué)過程中，學(xué)生對制作簡易桿秤表現(xiàn)出了濃厚的興趣和積極性，通過動手實踐，學(xué)生更好地理解了杠桿的原理，提高了動手能力和解決實際問題的能力。小組合作的方式培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作精神和溝通能力，同時也讓學(xué)生學(xué)會了分享和交流制作經(jīng)驗。在制作和使用過程中，部分學(xué)生遇到了一些問題，如刻度標(biāo)注不準(zhǔn)確、秤桿無法水平平衡等，教師需要及時給予指導(dǎo)和幫助，引導(dǎo)學(xué)生分析問題并解決問題。在教學(xué)中，可以進(jìn)一步拓展學(xué)生的思維，引導(dǎo)學(xué)生思考如何將物理知識應(yīng)用到更多的實際生活中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。第3節(jié)滑輪教學(xué)目標(biāo)1．物理觀念：(1)知道定滑輪、動滑輪的概念及其特點。(2)知道滑輪組的概念，掌握滑輪組的特點。(3)了解輪軸和斜面的一些應(yīng)用。2．科學(xué)思維：(1)在探究實驗過程中掌握用觀察、對比來研究問題的方法，探究得出定滑輪和動滑輪的特點。(2)通過學(xué)習(xí)輪軸和斜面工作特點，分析模型，進(jìn)一步掌握用觀察、對比、推理論證來研究問題的方法。3．科學(xué)探究：通過實驗探究定滑輪和動滑輪的特點，提升信息處理的能力和科學(xué)探究能力。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：(1)對現(xiàn)實中的定滑輪和動滑輪的工作特點具有好奇心。(2)通過了解簡單機(jī)械的應(yīng)用，初步認(rèn)識科學(xué)技術(shù)對人類社會發(fā)展的作用。教學(xué)重難點教學(xué)重點：定滑輪、動滑輪的特點和工作原理。教學(xué)難點：知道使用滑輪組時拉力與物重的關(guān)系。教學(xué)用具彈簧測力計、定滑輪、動滑輪、鉤碼、細(xì)繩、多媒體課件等。教學(xué)過程情境導(dǎo)入問題導(dǎo)入當(dāng)我們參加升旗儀式時，看到站在地面上的人向下拉繩子，國旗就徐徐升起了。你知道旗桿頂端有一個什么機(jī)械幫助把旗升上去的嗎？你了解它的作用與實質(zhì)嗎？你還能舉出它在其他方面的應(yīng)用嗎？引導(dǎo)學(xué)生有目的地思考、回答，從而引入課題。新課教學(xué)探究點一定滑輪和動滑輪觀察課件中的滑輪圖片。你能說出圖片中的物體的共同特點嗎？總結(jié)中心有軸，周邊有凹槽，可以繞軸自由轉(zhuǎn)動的輪子叫作滑輪。使用時軸固定不動的滑輪叫作定滑輪；使用時軸隨著物體一起運(yùn)動的滑輪叫作動滑輪。提問滑輪在使用時有什么樣的特點？使用機(jī)械的作用在于省力或者省距離，那么定滑輪的作用是什么呢？演示實驗使用定滑輪提升鉤碼(如圖)，請同學(xué)們回答以下問題：(1)鉤碼的重力和豎直拉動時繩端拉力大小各是多少？(2)鉤碼移動距離和繩子自由端移動距離各是多少？(3)鉤碼移動的方向和拉力的方向如何？總結(jié)定滑輪的特點是不省力、不省距離，但可以改變力的方向。補(bǔ)充定滑輪的實質(zhì)是動力臂l1等于阻力臂l2的等臂杠桿，如圖。所以無論怎么拉繩子，拉力大小都等于重力，繩端移動的距離也等于物體移動的距離，即F＝G，s＝h。提問滑輪除了剛才的用法，還有其他用法來提升物體嗎？使用定滑輪可以改變力的方向，那么動滑輪的作用是什么呢？演示實驗使用動滑輪提升鉤碼(如圖)，請同學(xué)們回答以下問題：(1)鉤碼的重力和豎直拉動時繩端拉力大小各是多少？(2)鉤碼移動距離和繩子自由端移動距離各是多少？(3)鉤碼移動的方向和拉力的方向如何？總結(jié)動滑輪的特點是可以省力，但會費(fèi)更多的距離，而且不可以改變力的方向。補(bǔ)充在豎直方向使用時，動滑輪的實質(zhì)是動力臂l1等于2倍阻力臂l2的省力杠桿，如圖。使用動滑輪可以省一半的力，但會多費(fèi)一倍的距離，即F＝eq\f(1,2)G，s＝2h。(當(dāng)不計繩重、滑輪重及摩擦?xí)r)注意：若拉力不在豎直方向上，則不一定省一半的力。結(jié)論使用定滑輪不省力，但可以改變力的方向；使用動滑輪可以省力，但不能改變力的方向，而且費(fèi)距離。探究點二滑輪組提問我們已經(jīng)知道使用動滑輪可以省力，使用定滑輪可以改變力的方向。如果我們既想省力，又想改變力的方向，大家想想有什么好辦法？學(xué)生討論、思考，教師引導(dǎo)回答?？偨Y(jié)把定滑輪和動滑輪組合在一起，構(gòu)成滑輪組?；喗M既可以改變力的方向，又可以改變力的大小，用較小的力提升較重的物體。展示展示由一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組。提問如圖所示的兩個滑輪組都是由一個定滑輪和一個動滑輪組成的，它們的組成方式有什么不同？使用它們提升相同的重物時，拉力是否相同？教師引導(dǎo)：提醒學(xué)生繩子的繞法是滑輪組使用的關(guān)鍵。學(xué)生討論、回答：它們組裝時，動滑輪上繩子的段數(shù)不同，最后提升相同的重物時，所用的拉力也不同。總結(jié)使用滑輪組吊重物時，若動滑輪的自重、繩重和摩擦不計，動滑輪上有幾段繩子承擔(dān)物重，提升物體的力就是物重的幾分之一，即F＝eq\f(1,n)G，n為動滑輪上承重的繩子的段數(shù)。自主學(xué)習(xí)閱讀教材P115“輪軸和斜面”，了解生活中其他簡單機(jī)械的應(yīng)用。舉例說一說我國古代和現(xiàn)代在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用了輪軸和斜面等簡單機(jī)械的例子。板書設(shè)計第3節(jié)滑輪1．定滑輪：不省力，但可以改變力的方向。2．動滑輪：可以省力，但不能改變力的方向，而且費(fèi)距離。3．滑輪組：既可以改變力的方向，又可以省力。F＝eq\f(1,n)G總(不計摩擦和繩子、滑輪重力)。4．輪軸和斜面。教學(xué)反思本節(jié)知識具有承上啟下的作用：滑輪是繼第一節(jié)“杠桿”之后學(xué)生學(xué)習(xí)的又一種重要的簡單機(jī)械，滑輪實質(zhì)上是杠桿的變形，可以通過杠桿平衡條件來分析；同時滑輪也是以后學(xué)習(xí)機(jī)械效率的基礎(chǔ)。通過對滑輪特點的探究和分析，再次體會從具體到抽象的研究方法。首先從實物引入，通過讓學(xué)生認(rèn)識滑輪、利用滑輪、區(qū)分滑輪；然后讓學(xué)生探究使用定滑輪和動滑輪的好處，并從理論上分析滑輪的實質(zhì)。指出如果把定滑輪和動滑輪組合起來使用，就可以既省力又改變力的方向，接著研究使用滑輪組時拉力與物重的關(guān)系。最后通過圖片、錄像等多媒體資料介紹我國古代和現(xiàn)代對相關(guān)簡單機(jī)械的利用情況，來拓寬學(xué)生的知識面，同時增強(qiáng)民族自豪感。第4節(jié)機(jī)械效率教學(xué)目標(biāo)1．物理觀念：(1)知道有用功、額外功、總功及三者之間的關(guān)系。(2)了解機(jī)械效率，能利用機(jī)械效率的公式進(jìn)行簡單計算。(3)知道滑輪組機(jī)械效率的高低與物體重力的大小有關(guān)，知道提高機(jī)械效率的方法。2．科學(xué)思維：類比數(shù)學(xué)中的效率概念，推理得出機(jī)械效率的公式。3．科學(xué)探究：通過探究動滑輪是否省功，初步認(rèn)識機(jī)械效率。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：(1)通過探究活動增強(qiáng)與其他同學(xué)合作的意識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。(2)在分析問題、解決問題的同時，體會成功的喜悅，激發(fā)探索科學(xué)的求知欲。(3)關(guān)注生產(chǎn)、生活中的各種機(jī)械的機(jī)械效率，具有用機(jī)械效率來評價機(jī)械的意識。教學(xué)重難點教學(xué)重點：理解有用功和額外功；探究滑輪組的機(jī)械效率。教學(xué)難點：理解機(jī)械效率。教學(xué)用具刻度尺、鉤碼、滑輪組兩個、彈簧測力計、鐵架臺、多媒體課件等。教學(xué)過程情境導(dǎo)入情境展示小明家最近買了一套在三樓的新房，想把洗手間、廚房裝修一下，需把沙子運(yùn)到三樓，有如圖所示的三種方法。請同學(xué)們根據(jù)需要，選擇機(jī)械幫助小明家解決這個問題，看看哪個小組的辦法最好？你能說說圖中三種方法各自的優(yōu)缺點嗎？新課教學(xué)探究點一有用功和額外功演示實驗研究使用動滑輪是否省功。實驗過程：1．如圖甲所示，用彈簧測力計將鉤碼緩慢地提升一定的高度，計算拉力所做的功。2．如圖乙所示，用彈簧測力計并借助一個動滑輪將同樣的鉤碼緩慢地提升相同的高度，計算彈簧測力計的拉力所做的功。結(jié)合實驗的過程，思考以下問題：(1)在提升鉤碼的過程中，每種方法所做的功是否相同？(2)無論采取哪種方法都必須做的功是對什么做的功？(3)在兩種方法中不想做但又不得不做的功分別是什么？學(xué)生思考、討論、回答：兩次做的功不相同，第二次做的功要多一些。對鉤碼做的功是必須做的，對動滑輪和繩子做的功是不想做但又不得不做的?？偨Y(jié)為達(dá)成工作目的而做的功，叫作有用功，用W有用表示。拉力所做的功，叫作總功，用W總表示。使用機(jī)械時，克服機(jī)械本身的重力以及摩擦力等因素的影響而多做的功，叫作額外功，用W額外表示?？偣Φ扔谟杏霉εc額外功之和，即W總＝W有用＋W額外。強(qiáng)調(diào)使用任何機(jī)械都不能省功。探究點二機(jī)械效率過渡在保證所做有用功一定的情況下，人們總是希望額外功越少越好，即額外功在總功中所占的比例越小越好，也就是有用功在總功中所占的比例越大越好。概念引入在物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫作機(jī)械效率。如果用η表示機(jī)械效率，那么機(jī)械效率的表達(dá)式為η＝eq\f(W有用,W總)。注意：對于實際機(jī)械，由于總是有額外功存在，一定有η＜1。過渡提問那么如何測量機(jī)械的機(jī)械效率呢？實驗測量滑輪組的機(jī)械效率。實驗原理：η＝eq\f(W有用,W總)。實驗思路：測量滑輪組的機(jī)械效率需要知道滑輪組工作時的有用功和總功，然后求出二者的比值。可以用彈簧測力計測量拉力和物體的重力，用刻度尺測出繩端和物體移動的距離，再通過計算得出機(jī)械效率。實驗過程：1．用彈簧測力計測量鉤碼所受的重力G并填入表格。2．