资源简介

6．5　杠　杆
1．物理观念：
(1)知道杠杆及杠杆相关的概念。
(2)知道杠杆的平衡条件及其表达式。
(3)能从常见工具和简单机械中识别出杠杆并能进行分类。
2．科学思维：
(1)通过对实例进行分析，结合示意图建立杠杆的模型，掌握力臂的画法。
(2)通过观察实验现象和分析实验数据，归纳得出杠杆的平衡条件。
(3)通过对模型结合杠杆平衡的原理进行分析，能解决相关问题。
3．科学探究：
通过探究杠杆平衡条件的过程，学会分析实验现象、寻找数据间规律，从而归纳出实验结论的一般方法，提高实验探究能力和思维能力。
4．科学态度与责任：
(1)通过从生活中的实例建立杠杆模型的过程，了解物理学中研究问题的方法，总结成功的经验。
(2)通过探究杠杆的平衡条件，增强交流与合作的意识。
教学重点：杠杆的平衡条件及杠杆的分类。
教学难点：力臂的概念和画法。利用杠杆的平衡条件解决实际问题。
羊角锤，铁架台，钩码，细绳，等分刻度的均质木尺，筷子，镊子，多媒体课件等。
一、情境引入
多媒体展示：古埃及人建造金字塔时利用简单机械搬运巨大石块；我国古代劳动人民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、新课教学
探究点一　杠杆
教师：多媒体展示的工具中共同点有哪些？
学生分组讨论、交流，教师引导。
教师总结：(1)都是硬棒；(2)在力的作用下绕某一点转动。
概念引入：在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
多媒体展示：跷跷板的简化图像，引导学生认识杠杆的五要素。
【杠杆的五要素】
支点：杠杆绕着转动的点叫做支点，用字母O表示。
动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。
阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。
动力臂：支点O到动力F1作用线的距离(L1)。
阻力臂：支点O到阻力F2作用线的距离(L2)。
探究点二　探究杠杆的平衡条件
1．提出问题
杠杆在动力和阻力作用下处于静止或匀速转动状态，叫做杠杆平衡。那么，在满足什么条件时才会使杠杆平衡呢？
2．设计与进行实验
用带有等分刻度的均质木尺模拟杠杆，用钩码的拉力表示动力和阻力，改变动力、阻力、动力臂、阻力臂的大小，进行实验探究。
实验装置如图，先调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态。
(1)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两侧受到的作用力的大小等于各自钩码所受的重力的大小。
(2)把左侧钩码对杠杆施加的力记为动力F1，右侧钩码对杠杆施加的力记为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；把F1、F2、L1、L2的数值填入教材的表中。
(3)保持阻力F2和阻力臂L2不变，改变动力F1，相应调节动力臂L1的大小，再做几次实验，把数值填入教材的表中。
(4)保持动力F1和动力臂L1不变，改变阻力F2，相应调节阻力臂L2的大小，再做几次实验，把数值填入教材的表中。
3．分析论证
教师在学生探究过程中进行巡视，发现问题及时提出，引导学生自己去分析、解决问题。完成实验后，任意选择五组，请组中做记录的学生将结果投影到屏幕上。教师可提出各种猜想，加、减、乘、除关系都可。让学生分析数据得出这四个要素之间的关系。
实验结果表明，杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1L1＝F2L2。
【例】教材P25图6－5－1中的大人重800 N，小女孩重200 N。已知小女孩的座位与跷跷板的转轴距离为2 m，大人应该坐在哪里才能使跷跷板水平平衡？
解：由题知，阻力为小女孩对杠杆的力F2＝200 N，阻力臂为L2＝2 m，动力为大人对杠杆的力F1＝800 N；
根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得，L1＝＝＝0.5 m。大小应该坐在距跷跷板的转轴距离0.5 m处，才能使跷跷板水平平衡。
探究点三　杠杆的应用
如何正确作出图中杠杆的力臂呢？
归纳方法：画力臂的一般步骤。
①确定支点。
②画出力的作用线(过F1、F2的直线)。
③从支点向力的作用线作垂线，垂足在力的作用线上。
④标出力臂。
作出图中动力和阻力相应的力臂，你能说说它们各自的动力臂和阻力臂有什么关系吗？能否对这些简单机械进行分类呢？
学生讨论、分析并总结。
生活中的杠杆可以分为三类。
(1)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，不省力也不费力。如托盘天平、跷跷板等。
(2)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。如撬棒、铡刀、小推车等。
(3)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力但省距离。如铁锹、船桨、筷子等。
多媒体展示：人体内各部位的骨骼、关节构成的杠杆。
教师结合一些具体的动作(例如：举、拿、抬、踢等)来讲解这些杠杆是如何工作的。
教师提问：你能在图中画出在水果刀A点施加最小力F的示意图和动力臂L吗？
教师讲解：由杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可知，当动力臂最大时，动力最小，即最省力。连接支点和力的作用点即是最大动力臂。
三、板书设计
6．5　杠　杆
1．定义：在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒(直棒或曲棒)，叫做杠杆
2．杠杆的五要素
3．杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，F1L1＝F2L2
4．杠杆的分类
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性认识。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。通过本节课的学习，还能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，增强民族自豪感。

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