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第十二章　简单机械
第1节　杠杆
知识与技能：
1．认识杠杆和有关杠杆的几个概念。
2．能从常见的工具和简单机械中识别出杠杆。
3．知道杠杆的平衡条件及其应用。
过程与方法：
1．经过绘制力和力臂的过程，体会科学抽象的方法。
2．探究杠杆的平衡条件，体会科学探究的各个环节。
情感、态度与价值观：
1．乐于在周围生活中发现和分析各种杠杆，具有利用杠杆方便自己工作的意识。
2．通过设置的问题情境，学会从多角度思考、探索、交流，激发学生的好奇心和主动学习的欲望，培养学生探究物理规律的兴趣。
重点：杠杆的平衡条件。
难点：画出实际问题中的杠杆的力臂。
第1课时　杠杆及其平衡条件
多媒体课件、杠杆、钩码若干、弹簧测力计、支架。
一、情景导入
阿基米德是两千多年前古希腊杰出的科学家，他有一句豪言壮语：“给我一个支点和一根足够长的棍子，我就可以撬动地球。”你认为他是在吹牛吗？阿基米德说的是不是“大话”，别着急下结论，学了今天的知识，你可能就会有新的判断。今天我们就来认识杠杆。
二、合作探究
　杠杆
多媒体展示图片：瓶盖起子、剪刀、镊子、指甲剪、一根撬棒，并一起分享使用这些工具的感受。
　　　　　　　　
同学们交流讨论，归纳它们的相同点，试着给杠杆下一个定义。再思考讨论一下杠杆一定是直的吗？想一想生活中还有哪些物体可以看做杠杆？
(1)一根硬棒，在力的作用下，如果能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
(2)有关杠杆的几个名词：
①支点：杠杆可以绕着转动的点O；
②动力：使杠杆转动的力F1；
③阻力：阻碍杠杆转动的力F2；
④动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离l1；
⑤阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离l2。
(3)教师板演画图并解说。
(作图细节提醒：力的延长线用虚线表示；力臂用实线表示，且力臂两端应该用箭头标记，标记力臂时垂直的地方应有垂足；支点处用O标记；5个名词必须用正确的字母表示。)
　杠杆的平衡条件
什么情况下才能使杠杆平衡呢？
实验探究：杠杆的平衡条件。
(1)提出问题
杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？
(2)实验器材
杠杆、钩码、弹簧测力计、支架。
(3)制订计划与设计实验
设问：甲、乙两种状态中杠杆均处于静止状态即平衡状态，那么在实验过程中应该选择哪种平衡状态？为什么？
　
(讨论得出方案：实验时，使杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接读出力臂的大小)
设问：当杠杆不挂钩码且调节平衡后，挂上钩码若杠杆不平衡，能用杠杆两端的平衡螺母调节吗？
教师总结实验注意事项：
A．在实验前要通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡；
B．挂钩码后，不能再移动平衡螺母；
C．读数时，杠杆仍要求处于水平平衡状态，以便直接读出力臂的长度。
(4)进行实验与收集数据
引导学生按照设计方案中的装置图分组进行实验探究，及时记录数据。
a．调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡；b.在杠杆两边挂上钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，记录F1、l1、F2和l2；c.改变钩码数量或位置，重复上面的步骤，得出三组数据，并记入表格。
实验次数 F1/N l1/m F1·l1/(N·m) F2/N l2/m F2·l2/(N·m)
1
2
3
　　学生对数据进行处理，根据所得数据进行讨论，总结得出杠杆的平衡条件。
(5)交流与合作
引导学生相互交流得到探究结果，得出杠杆的平衡条件。
杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示为F1l1＝F2l2。
我国古代的简单机械(杠杆)
我国古代的农业、手工业、建筑业和运输业是比较发达的，因此简单机械的成就也是辉煌的，杠杆的应用非常广泛。
对于杠杆，在《墨经》中科学地叙述了其平衡原理，“相衡，则本短标长”。这里的“本”是指靠近支点一边的杆，“标”是指靠近重锤一边的杆。如果两边平衡，杠杆一定是水平的，被测重物一边杆短，重锤一边杆长。又说“两加焉，重相若，则标必下，标得权也”，这就是说杠杆平衡后，两边加相等的重物，平衡会被破坏，标这一边必然下降，这叫做“标得权”。从以上论述可以看出，墨家用确切的语言阐述了不等臂杠杆的科学原理。
第1节　杠杆
第1课时　杠杆及其平衡条件
杠杆在生活和生产中有着广泛的应用，学好这部分知识具有重要的实际意义。杠杆是一种重要的简单机械，也是学习滑轮、轮轴等其他一些简单机械的基础。大部分学生对生活中的杠杆比较熟悉，也很感兴趣；但对杠杆的“五要素”及杠杆的平衡条件还不清楚。通过本节课的学习，可以把学生的感性经验上升为理论认识。另外，让学生亲自经历探究杠杆平衡条件的全过程，有利于培养学生科学探究的能力。
第2课时　杠杆的分类与应用
多媒体课件。
一、情景导入
古埃及人建造金字塔时利用简单机械搬动巨大石块；我国古代利用桔槔在井上汲水；在现代建筑工地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动。让学生找出它们的共同特点。通过这些实例，有效地引起学生的注意，从而导入新课。
　　　　　　
二、合作探究
　省力杠杆
同学们注意观察，分析瓶盖起子、撬棒的使用情况，看它们的动力臂与阻力臂大小是什么关系。
　　　
同学们交流讨论上述问题：瓶盖起子、撬棒在使用时动力臂l1大于阻力臂l2，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，动力F1小于阻力F2，即它们在使用时可以省力。
省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。生活中常见的省力杠杆还有钳子、铡刀、羊角锤等。
　费力杠杆
同学们注意观察，分析钓鱼竿、筷子、缝纫机踏板的使用情况，看它们的动力臂与阻力臂大小是什么关系。
　　
同学们交流讨论上述问题：钓鱼竿、筷子、缝纫机踏板在使用时动力臂l1小于阻力臂l2，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，动力F1大于阻力F2，即它们在使用时要费力。
费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力但省距离。生活中常见的费力杠杆还有镊子、面包夹、理发剪刀等。
　等臂杠杆
多媒体展示图片：天平。
等臂杠杆的特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力，不省力也不省距离。等臂杠杆最重要的应用是天平。
第1节　杠杆
第2课时　杠杆的分类与应用
杠杆类型 特点 优点 缺点 应用
省力杠杆 l1>l2，F1费力杠杆 l1F2 (动力>阻力) 省距离 费力 钓鱼竿、筷子、缝纫机踏板……
等臂杠杆 l1＝l2，F1＝F2 (动力＝阻力) 既不省力 也不省距离 \ 天平
通过本节课的学习，使学生领悟到杠杆的理论知识来源于实践，反过来又指导实践；并且让他们知道杠杆在我国古代就有了许多巧妙应用，大约在三千多年前就有用来捣谷的舂，用来井上汲水的桔槔，还有能够做精确称量的天平和杆秤。这些在古书《墨经》中就有相关记载，同学们应该为祖国悠久的历史文化感到自豪。

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