2023八年級(jí)物理下冊(cè) 第九章 機(jī)械和功 第一節(jié) 杠桿教學(xué)設(shè)計(jì) （新版）北師大版

2023八年級(jí)物理下冊(cè)第九章機(jī)械和功第一節(jié)杠桿教學(xué)設(shè)計(jì)（新版）北師大版學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教材分析嗨，同學(xué)們！今天我們要一起探索物理世界中的“杠桿”奧秘。這可是北師大版八年級(jí)物理下冊(cè)第九章的第一節(jié)內(nèi)容哦！在這個(gè)單元里，我們將揭開杠桿的神秘面紗，學(xué)習(xí)它是如何改變力的方向和大小，讓我們的生活變得更加便捷。準(zhǔn)備好了嗎？讓我們一起開啟這段奇妙的物理之旅吧！??????核心素養(yǎng)目標(biāo)分析在本次“杠桿”教學(xué)中，我們將培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神、邏輯思維能力和工程實(shí)踐意識(shí)。學(xué)生將通過實(shí)驗(yàn)和案例分析，學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)方法探究杠桿原理，提升問題解決能力。同時(shí)，通過了解杠桿在生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)他們學(xué)以致用的意識(shí)。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

同學(xué)們?cè)谥暗膶W(xué)習(xí)中，已經(jīng)接觸過力的基本概念、力的作用效果以及簡(jiǎn)單機(jī)械的基本原理。這些知識(shí)為今天學(xué)習(xí)杠桿打下了基礎(chǔ)，但杠桿涉及到的力臂、動(dòng)力臂、阻力臂等概念，以及它們之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，可能是新的挑戰(zhàn)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

八年級(jí)的學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象充滿好奇心，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作也表現(xiàn)出較高的興趣。他們的邏輯思維能力正在逐步發(fā)展，能夠通過觀察和實(shí)驗(yàn)來理解物理現(xiàn)象。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，有的學(xué)生喜歡通過實(shí)驗(yàn)直觀理解，有的則更傾向于通過公式推導(dǎo)來掌握知識(shí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

部分學(xué)生可能對(duì)杠桿的平衡條件理解困難，尤其是力臂的計(jì)算和平衡方程的應(yīng)用。此外，將杠桿原理應(yīng)用到實(shí)際問題中時(shí)，如何選擇合適的杠桿類型和計(jì)算方法，也是學(xué)生可能面臨的挑戰(zhàn)。為了幫助學(xué)生克服這些困難，我們將通過小組討論、示范實(shí)驗(yàn)和逐步引導(dǎo)的方式，幫助他們逐步理解和掌握杠桿的原理和應(yīng)用。教學(xué)資源-實(shí)物杠桿模型：用于直觀展示杠桿原理。

-力學(xué)傳感器：用于測(cè)量力和力臂的數(shù)值。

-多媒體教學(xué)設(shè)備：包括投影儀和計(jì)算機(jī)，用于展示教學(xué)視頻和動(dòng)畫。

-白板或黑板：用于板書和繪制杠桿示意圖。

-教學(xué)軟件：杠桿平衡計(jì)算軟件，幫助學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。

-課本和教學(xué)參考資料：北師大版八年級(jí)物理下冊(cè)教材及相關(guān)輔助材料。

-實(shí)驗(yàn)手冊(cè)：提供實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。

-學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板：幫助學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細(xì)內(nèi)容：

-開場(chǎng)白：同學(xué)們，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了力的基本概念，今天我們將一起探索力的另一種表現(xiàn)形式——杠桿。杠桿在生活中無處不在，從開瓶器到剪刀，杠桿都扮演著重要的角色。今天，我們就來揭開杠桿的神秘面紗，看看它是如何改變力的方向和大小，讓我們的生活變得更加便捷的。

-引入問題：同學(xué)們，你們能說出生活中常見的杠桿嗎？它們是如何工作的呢？

-小結(jié)：通過提問，激發(fā)學(xué)生對(duì)杠桿的興趣，為新課的引入做好鋪墊。

用時(shí)：5分鐘

2.新課講授

詳細(xì)內(nèi)容：

（1）杠桿原理的介紹

-講解杠桿的定義：杠桿是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，它由一個(gè)支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力組成。

-介紹杠桿的分類：根據(jù)動(dòng)力臂和阻力臂的長(zhǎng)度關(guān)系，杠桿可以分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿和等臂杠桿。

-示例分析：通過實(shí)際生活中的例子，如撬棍、鉗子等，讓學(xué)生理解不同類型杠桿的特點(diǎn)和作用。

用時(shí)：10分鐘

（2）杠桿平衡條件的推導(dǎo)

-引入平衡條件：當(dāng)杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。

-公式推導(dǎo)：通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生理解杠桿平衡條件的來源。

-力臂的計(jì)算：講解力臂的概念和計(jì)算方法，并通過實(shí)例讓學(xué)生練習(xí)。

用時(shí)：10分鐘

（3）杠桿在實(shí)際生活中的應(yīng)用

-分析應(yīng)用場(chǎng)景：介紹杠桿在生活中的應(yīng)用，如建筑、交通工具、日常用品等。

-舉例說明：通過具體案例，讓學(xué)生了解杠桿在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

用時(shí)：10分鐘

3.實(shí)踐活動(dòng)

詳細(xì)內(nèi)容：

（1）動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生分組進(jìn)行杠桿實(shí)驗(yàn)，觀察杠桿在不同情況下的平衡狀態(tài)，驗(yàn)證杠桿平衡條件。

-實(shí)驗(yàn)步驟：分組實(shí)驗(yàn)，選擇合適的杠桿模型，進(jìn)行動(dòng)力、阻力和力臂的測(cè)量，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

-數(shù)據(jù)分析：引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

用時(shí)：10分鐘

（2）模擬操作：利用杠桿平衡計(jì)算軟件，讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，鞏固杠桿平衡條件的應(yīng)用。

-操作步驟：學(xué)生分組，使用杠桿平衡計(jì)算軟件，輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，觀察杠桿平衡狀態(tài)。

-結(jié)果分析：引導(dǎo)學(xué)生分析模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證杠桿平衡條件。

用時(shí)：10分鐘

（3）設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)利用杠桿原理的工具，并說明其工作原理。

-設(shè)計(jì)要求：學(xué)生分組，設(shè)計(jì)一個(gè)利用杠桿原理的工具，說明其工作原理和適用場(chǎng)景。

-匯報(bào)展示：各小組進(jìn)行匯報(bào)，展示設(shè)計(jì)成果，其他小組進(jìn)行評(píng)價(jià)。

用時(shí)：10分鐘

4.學(xué)生小組討論

寫3方面內(nèi)容舉例回答：

（1）關(guān)于杠桿分類的討論：

-問題：如何判斷一個(gè)杠桿是省力杠桿、費(fèi)力杠桿還是等臂杠桿？

-舉例回答：通過觀察杠桿的動(dòng)力臂和阻力臂長(zhǎng)度，我們可以判斷杠桿的類型。如果動(dòng)力臂大于阻力臂，則為省力杠桿；如果動(dòng)力臂小于阻力臂，則為費(fèi)力杠桿；如果動(dòng)力臂等于阻力臂，則為等臂杠桿。

（2）關(guān)于杠桿平衡條件的討論：

-問題：杠桿平衡條件是什么？如何應(yīng)用？

-舉例回答：杠桿平衡條件是動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。在解決實(shí)際問題時(shí)，我們可以根據(jù)杠桿平衡條件，計(jì)算出所需的動(dòng)力或阻力。

（3）關(guān)于杠桿在實(shí)際生活中的應(yīng)用的討論：

-問題：杠桿在哪些領(lǐng)域有應(yīng)用？如何發(fā)揮作用？

-舉例回答：杠桿在建筑、交通工具、日常用品等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如，撬棍可以省力地搬動(dòng)重物，剪刀可以方便地剪裁物體。

用時(shí)：10分鐘

5.總結(jié)回顧

內(nèi)容：

-回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容：杠桿的定義、分類、平衡條件及其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

-強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)：本節(jié)課的重點(diǎn)是杠桿平衡條件的推導(dǎo)和應(yīng)用，難點(diǎn)是力臂的計(jì)算和杠桿在實(shí)際問題中的應(yīng)用。

-布置作業(yè)：讓學(xué)生完成課后習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

用時(shí)：5分鐘

總計(jì)用時(shí)：45分鐘拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料

-杠桿的歷史：介紹杠桿的歷史發(fā)展，從古希臘的阿基米德到現(xiàn)代工程中的應(yīng)用，讓學(xué)生了解杠桿在人類文明進(jìn)步中的作用。

-杠桿在不同領(lǐng)域的應(yīng)用案例：收集并整理杠桿在建筑、機(jī)械、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如橋梁設(shè)計(jì)、手術(shù)器械等，讓學(xué)生看到杠桿原理的廣泛應(yīng)用。

-杠桿原理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：介紹杠桿平衡條件的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，包括力矩的概念和計(jì)算方法，讓學(xué)生對(duì)杠桿原理有更深入的理解。

-杠桿的局限性：討論杠桿在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，如摩擦力的影響、材料強(qiáng)度限制等，引導(dǎo)學(xué)生思考如何克服這些限制。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究

-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)自己的杠桿實(shí)驗(yàn)，如測(cè)量不同類型杠桿的效率，或者比較不同材料制成的杠桿的承載能力。

-案例分析：讓學(xué)生收集和分析杠桿在實(shí)際生活中的應(yīng)用案例，如自行車剎車系統(tǒng)、剪刀的設(shè)計(jì)等，探討這些設(shè)計(jì)如何優(yōu)化杠桿的效率。

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)：引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用杠桿原理設(shè)計(jì)一個(gè)新穎的機(jī)械裝置，如一種新型的開瓶器或者一個(gè)簡(jiǎn)易的起重機(jī)。

-互動(dòng)交流：鼓勵(lì)學(xué)生通過小組討論或在線論壇分享他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)思路，促進(jìn)知識(shí)的交流和思維的碰撞。

-《阿基米德的故事》：介紹阿基米德如何利用杠桿原理發(fā)現(xiàn)浮力定律。

-《機(jī)械原理》：探討杠桿在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要性。

-《建筑中的杠桿》：分析杠桿在橋梁和建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

-《醫(yī)學(xué)中的杠桿》：了解杠桿在手術(shù)器械和醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用。典型例題講解1.例題一：一杠桿的支點(diǎn)在中間，一端掛著一個(gè)重物，另一端用一力F向上拉，杠桿處于平衡狀態(tài)。已知重物的重量為G，杠桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，求力F的大小。

解答：根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。設(shè)力F的作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離為L(zhǎng)1，重物的作用點(diǎn)到支點(diǎn)的距離為L(zhǎng)2，則有：

F*L1=G*L2

由于支點(diǎn)在中間，L1=L2=L/2，代入上式得：

F*(L/2)=G*(L/2)

F=G

答案：力F的大小等于重物的重量G。

2.例題二：一個(gè)杠桿的支點(diǎn)位于一端，動(dòng)力臂長(zhǎng)為2米，阻力臂長(zhǎng)為1米。若動(dòng)力為10牛，求阻力的大小。

解答：根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。設(shè)阻力的大小為F2，則有：

10N*2m=F2*1m

F2=20N

答案：阻力的大小為20牛。

3.例題三：一個(gè)杠桿的支點(diǎn)位于中間，一端掛著一個(gè)重物，另一端施加一個(gè)力使杠桿保持平衡。已知重物的重量為20牛，杠桿的長(zhǎng)度為4米，求施加的力的力臂。

解答：根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。設(shè)施加的力的力臂為L(zhǎng)1，則有：

F1*L1=G*L2

其中，F(xiàn)1為施加的力，G為重物的重量，L2為重物的力臂，即杠桿長(zhǎng)度的一半。代入數(shù)據(jù)得：

F1*L1=20N*2m

由于杠桿保持平衡，施加的力F1等于重物的重量G，即F1=20N，代入上式得：

20N*L1=20N*2m

L1=2m

答案：施加的力的力臂為2米。

4.例題四：一個(gè)杠桿的支點(diǎn)位于一端，動(dòng)力臂長(zhǎng)為3米，阻力臂長(zhǎng)為2米。若阻力為15牛，求動(dòng)力的大小。

解答：根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。設(shè)動(dòng)力的大小為F1，則有：

F1*3m=15N*2m

F1=(15N*2m)/3m

F1=10N

答案：動(dòng)力的大小為10牛。

5.例題五：一個(gè)杠桿的支點(diǎn)位于中間，一端掛著一個(gè)重物，另一端施加一個(gè)力使杠桿保持平衡。已知重物的重量為25牛，杠桿的長(zhǎng)度為5米，求施加的力的力臂。

解答：根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。設(shè)施加的力的力臂為L(zhǎng)1，則有：

F1*L1=G*L2

其中，F(xiàn)1為施加的力，G為重物的重量，L2為重物的力臂，即杠桿長(zhǎng)度的一半。代入數(shù)據(jù)得：

F1*L1=25N*2.5m

由于杠桿保持平衡，施加的力F1等于重物的重量G，即F1=25N，代入上式得：

25N*L1=25N*2.5m

L1=2.5m

答案：施加的力的力臂為2.5米。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣：在教學(xué)中，我嘗試通過創(chuàng)設(shè)與生活實(shí)際相關(guān)的情境，如展示杠桿在日常生活中的應(yīng)用實(shí)例，讓學(xué)生在熟悉的環(huán)境中感受到物理知識(shí)的魅力，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

2.多元化教學(xué)手段：結(jié)合多媒體教學(xué)設(shè)備，如動(dòng)畫、視頻等，將抽象的物理概念形象化，幫助學(xué)生更好地理解和掌握杠桿原理。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生對(duì)力臂概念理解不透徹：在講解力臂時(shí)，部分學(xué)生對(duì)于力臂的計(jì)算方法理解不夠，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中難以準(zhǔn)確計(jì)算。

2.實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)處理不足：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，部分學(xué)生在操作過程中對(duì)細(xì)節(jié)處理不夠，如未正確放置杠桿、未準(zhǔn)確測(cè)量力臂等，影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.評(píng)價(jià)方式單一：目前的教學(xué)評(píng)價(jià)主要依賴于課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)際操作能力和創(chuàng)新思維的評(píng)估。

反思改進(jìn)措施（三）

1.加強(qiáng)力臂概念的教學(xué)：在講解力臂時(shí)，通過舉例、演示等方式，幫助學(xué)生理解力臂的概念，并指導(dǎo)他們進(jìn)行實(shí)際操作，提高計(jì)算力臂的準(zhǔn)確性。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生操作細(xì)節(jié)的指導(dǎo)，確保他們能夠正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

3.豐富教學(xué)評(píng)價(jià)方式：引入多元化評(píng)價(jià)方式，如實(shí)驗(yàn)報(bào)告、作品展示、小組討論等，全面評(píng)估學(xué)生的知識(shí)掌握、操作能力和創(chuàng)新思維。同時(shí)，關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，給予個(gè)性化指導(dǎo)，促進(jìn)每個(gè)學(xué)生的全面發(fā)展。內(nèi)容邏輯關(guān)系①杠桿的定義與分類

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：杠桿是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，它由支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力組成。

-關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)單機(jī)械、支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力。

-重點(diǎn)句子：杠桿是一種能夠繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，它通過改變力的方向和大小來工作。

②杠桿的平衡條件

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：杠桿的平衡條件是動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂。

-關(guān)鍵詞：平衡條件、動(dòng)力、動(dòng)力臂、阻力、阻力臂。

-重點(diǎn)句子：當(dāng)杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂，即F1*L1=F2*L2。

③力臂的計(jì)算與實(shí)際應(yīng)用

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：力臂是指從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離。

-關(guān)鍵詞：力臂、垂直距離、支點(diǎn)、力的作用線。

-重點(diǎn)句子：力臂的計(jì)算需要找到力的作用線和支點(diǎn)的垂直距離，這是確定杠桿平衡的關(guān)鍵。

④杠桿在生活中的應(yīng)用

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：杠桿原理在生活中的廣泛應(yīng)用，如開瓶器、剪刀等。

-關(guān)鍵詞：應(yīng)用、開瓶器、剪刀、杠桿原理。

-重點(diǎn)句子：杠桿原理不僅存在于實(shí)驗(yàn)室中，更廣泛應(yīng)用于我們的日常生活中，極大地便利了我們的生活。

⑤杠桿的局限性

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：杠桿在實(shí)際應(yīng)用中受到摩擦力、材料強(qiáng)度等因素的限制。

-關(guān)鍵詞：局限性、摩擦力、材料強(qiáng)度、限制。

-重點(diǎn)句子：盡管杠桿原理在很多情況下非常有效，但在實(shí)際應(yīng)用中，我們還需要考慮摩擦力和材料強(qiáng)度等因素，以確保杠桿的正常工作。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.完成課本第九章第一節(jié)“杠桿”的相關(guān)練習(xí)題，包括選擇題、填空題和計(jì)算題，共計(jì)10題。

2.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的杠桿裝置，如撬棍或剪刀，并記錄其動(dòng)力臂、阻力臂和支點(diǎn)的位置，分析其工作原理。

3.寫一篇短文，介紹杠桿在生活中的應(yīng)用，并討論如何利用杠桿原理設(shè)計(jì)一個(gè)更高效的工具。

作業(yè)反饋：

1.作業(yè)批改：在學(xué)生提交作業(yè)后，我將及時(shí)進(jìn)行批改，確保每個(gè)學(xué)生的作業(yè)都能得到及時(shí)的反饋。

2.問題指出：在批改過程中，我將關(guān)注以下幾個(gè)方面的問題：

-是否正確理解并應(yīng)用了