資源簡介

(共42張PPT)
第十二章 簡單機械
第1節 杠桿
教學分析
1.認識杠桿，掌握有關杠桿的幾個概念及其分類。
2.能從常見的工具和簡單機械中識別出杠桿，會繪制杠桿示意圖。
課前準備
學習目標
3.了解杠桿的平衡條件及其應用。
課前準備
教學分析
學習重點 ：力臂的概念，杠桿的平衡條件。
學習難點 ：力臂的定義及畫法，杠桿平衡條件的探究過程。
學習方法 ：通過思考、討論，總結歸納出基本規律，應用所學知識解釋一些自然現象。
相關準備：約 1.5 m長的直桿、各種不同的剪刀、杠桿、支架、刻度尺、細線、質量相同的鉤碼若干等.。
教學內容
01
情境引入
02
互動新授
03
鞏固拓展
04
課堂小結
點我喔
情境引入
古希臘著名的科學家阿基米德發現杠桿的平衡原理后,懷著一顆激動的心情寫了一封信,把他這一重要發現報告給敘拉古國王希倫,他在信中說:“如果給我一個支點,一根足夠長的硬棒,我就能撬動整個地球。”
想一想
杠桿為什么具有這么大的作用呢？
互動新授
知識點一 杠桿
小活動
活動一：觀察釘在木板上的圖釘，試一試可不可以用手拔出來。再試一試換用羊角錘可不可以拔出來。
那我們還可以用什么器械拔出來呢？生活中還有哪些類似的例子？
問題：這些工具有哪些共同的特征呢？
杠桿：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉動，這根硬棒就是一個杠桿。
互動新授
活動二：觀察圖中的撬棒，總結出杠桿的五要素，找出動力臂和阻力臂。
小活動
小活動
杠桿的五要素
互動新授
杠桿的基本要素：支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂。
(1)支點:杠桿可以繞其轉動的點,用“O”表示。
(2)動力:使杠桿轉動的力,用“F1”表示。
(3)阻力:阻礙杠桿轉動的力,用“F2”表示。
(4)動力臂:從支點到動力作用線的距離,用“l1”表示。
(5)阻力臂:從支點到阻力作用線的距離,用“l2”表示。
杠桿的五要素
說明：無論是動力還是阻力，杠桿都是受力物體,給杠桿作用力的物體都是施力物體。
互動新授
力臂繪制步驟：
(1)首先在杠桿的示意圖上確定支點O。
(2)畫好動力作用線及阻力作用線，畫的時候要用虛線將力的作用線延長。
(3)從支點O向力的作用線引垂線,畫出垂足,則從支點到垂足的距離就是力臂,力臂一般用實線表示,并標上字母l1或l2,分別表示動力臂或阻力臂。
要正確畫出杠桿上各力的力臂,關鍵是要明確力臂的概念.
力臂的畫法
互動新授
力臂的畫法
小活動
活動三：嘗試畫出力臂的示意圖，明確一個完整的示意圖應包含杠桿的五要素。
互動新授
力臂的畫法
力臂的畫法小口訣：
可以用下面簡單的順口溜記憶:
一定點(支點),二畫線(力的作用線),從點(支點)向線(力的作用線)引垂線,力臂長同此線段(支點到垂足)。
互動新授
杠桿平衡：當杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勾速轉動時,我們稱為杠桿平衡。
提問：什么情況下杠桿才能平衡呢？此時動力、動力臂、阻力、阻力臂應滿足什么條件？
知識點二 杠桿的平衡條件
互動新授
實驗器材：杠桿、支架、刻度尺、細線、質量相同的鉤碼若干。
提問：(1)為什么要調節杠桿在水平位置平衡
探究杠桿的平衡條件
(2)實驗前,如何調節平衡螺母使其在水平方向平衡
(3)實驗應至少進行幾組
互動新授
提問：(1)為什么要調節杠桿在水平位置平衡
探究杠桿的平衡條件
( 1 )杠桿在水平位置平衡，杠桿的重心在支點上，力臂為零，自身的重力對杠桿平衡不產生影響，同時還可以從杠桿所標刻度直接讀出各力的力臂，因此我們要將杠桿調節到水平平衡狀態。
(2)實驗前,如何調節平衡螺母使其在水平方向平衡
( 2 )調節杠桿兩端的平衡螺母，其方法與我們調節天平平衡的方法類似，我們開始調節杠桿平衡后，無論怎樣懸掛鉤碼,杠桿兩邊的平衡螺母都不能再移動了。
互動新授
探究杠桿的平衡條件
( 3 )一次實驗得出的結論具有偶然性，多次測量，得到多組實驗數據得出的結論才具有普遍性。
(3)實驗應至少進行幾組
互動新授
探究杠桿的平衡條件
上面是我們探究杠桿平衡條件的基本操作方法,那么我們怎樣探究出動力、動力臂、阻力、阻力臂之間的關系呢 實驗的基本思路是什么
想一想
我們可以先保持杠桿一側的兩個量不變，如左側的阻力和阻力臂，改變另一側的兩個量,即右側的動力和動力臂，然后再保持右側的動力和動力臂不變，改變左側的阻力和阻力，綜合分析后找出動力、動力臂、阻力、阻力臂這四個量之間的關系。
互動新授
探究杠桿的平衡條件
探究實驗
請觀看視頻
要使杠桿平衡,需要滿足以下條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂。
或寫為F1l1=F2l2.這個平衡條件就是阿基米德發現的杠桿原理。
互動新授
想一想
問題：如圖,此時杠桿受到的動力和阻力是在支點O的同側還是異側？這種情況下，杠桿還能平衡嗎？
互動新授
想一想
問題：用實驗器材來驗證猜想，試試看杠桿能否平衡,其是否也滿足上面我們剛剛探究出的杠桿的平衡條件
這種情況下杠桿依然可以平衡,同時也滿足杠桿的平衡條件:
=.
互動新授
想一想
我們知道了杠桿的平衡條件,下面我們來看一道例題,請大家閱讀教材 P107 例題,并找出題目中的已知量和所求量。
請大家畫出杠桿平衡時受到的動力和阻力的示意圖并畫出動力臂和阻力臂。
互動新授
互動新授
想一想
1.動力臂和阻力臂的大小分別是多少？
動力臂長6 m,阻力臂長 4 cm。
本例題要求的是大象的質量，根據杠桿的平衡條件:=.
可以求出大象對杠桿的拉力,而此時這個拉力的大小就等于大象的重力，再根據G=mg，就可以求出大象的質量了。
2.本題所要求的物理量是什么？你的解題思路是什么？
互動新授
想一想
解:根據杠桿的平衡條件 =得：
===3×N
大象的質量
m====3×kg=3 t
計算過程：
互動新授
知識點三 生活中的杠桿
準備一個書包、一根1.5m長的直桿,請一位同學將書包用直桿撬在肩上,改變直桿與肩部接觸的位置,體驗撬書包的不同感受。
小實驗
在撬書包這一過程中，撬桿相當于杠桿，書包離肩遠近不，無非是改變了杠桿的動力臂與阻力臂的大小，所以，我們按其動力臂與阻力臂的相對長度來將杠桿進行分類。
杠桿按其省力與否，可分為三類：費力杠桿，等臂杠桿和省力杠桿，請同學們分析一下，這三類杠桿應滿足什么條件
互動新授
知識點三 生活中的杠桿
結合杠桿的平衡條件
加以分析
互動新授
小活動
在理解了杠桿的分類原理后,請大家分成三組(等臂杠桿組、省力杠桿組和費力杠桿組),分別結合實際生活舉出實例,談談不同杠桿的特點及應用。看哪一組說得又對又多。
等臂杠桿:翹翹板、天平等。
省力杠桿:羊角錘、起釘錘、開瓶器,撬棒、老虎鉗、手推車、夾殼器，起子等。
費力杠桿:鐵鍬、掃帚,鑷子、釣魚竿,理發用的剪刀,筷子、船槳等。
互動新授
想一想
在實驗室里我們測量物體質量的工具是什么？屬于什么類型的杠桿？
天平。等比杠桿。
現在用這個天平來測量大概在100kg的豬，可以嗎？
不可以，已經超過了天平的量程。
那么我們應該怎樣測量這頭豬的質量呢？
互動新授
小活動
想一想天平測量物體質量的原理。
如右圖所示，天平是等臂杠桿,由杠桿平衡條件知又因為所以
=.
科學世界
我國古代的杠桿
在古代，我國人民就善于在生產生活中利用各種各樣的杠桿。
桔槔(圖12.1-7)是古代的取水工具。人們在井邊豎一根立木，或就地利用樹權，架上一根橫木，橫木的一端綁上大石塊，另一端系繩和水桶。不取水時，石頭位置較低;當要取水時，人借助體重向下用力將橫木系水桶的一端往下拉，另一端大石塊的位置則上升。當水桶裝滿水后，就讓另一端的大石塊下降，通過杠桿的作用，將水桶提升。因此，使用這種提水工具時可以減輕勞動強度。
鞏固拓展
科學世界
我國古代的杠桿
踏碓(圖12.1-8)是古代的春米工具，由杵臼演變而來，也運用了杠桿原理。用柱子架起一根木杠，木杠的一端裝一塊大石頭，用腳連續踩踏木杠的另一端，石頭就連續起落，去掉石白中稻谷的皮。在踏碓的基礎上，人們又發明了利用水力的水碓(圖12.1-9)，水碓的原動輪是一個大型臥式水輪，輪的軸上裝有一排互相錯開的撥板，用以撥動碓桿，碓桿的一端裝有碓頭，水輪轉動時，就使幾個碓頭相繼春米。它不僅用于糧食加工，還用于舂碎香料、陶土等。
鞏固拓展
科學世界
我國古代的杠桿
我國古代還有許多杠桿的應用。明代的科技著作《天工開物》中就記載了許多利用杠桿的器具，有興趣的同學可以進一步研究。
鞏固拓展
拓展：我們通過實驗探究總結出了杠桿的平衡條件,在實驗過程中,我發現有的同學將彈簧測力計傾斜著拉動,傾斜著拉動,示數會發生什么變化？為什么？
想一想
杠桿在水平位置平衡，阻力、阻力臂不變,彈簧測力計傾斜拉動杠桿時，動力臂變小,動力變大。
同學們在做實驗時,彈簧測力計應該豎直向上拉,為什么不能豎直向下拉呢
因為彈簧測力計自身有重力,所以不能豎直向下拉,這樣不僅使動力的方向與杠桿乖直,可直接讀出力臂,而且力的大小還不會受到其自身重力的影響。
鞏固拓展
想一想
問題：本節課初我們提到了阿基米德的豪言壯語:“如果給我一個支點,一根足夠長的硬棒,我就能撬動整個地球,”同學們想一下,如果真有這樣的支點和硬棒,阿基米德能撬動地球嗎？
假如阿基米德真能將地球舉起1mm，他扶著杠桿的手就得移動讓人不可想象的距離！有一個大體的估測，以阿基米德有百歲壽命計，這段時間是阿基米德壽命的 3X10倍，可見阿基米德即使是用一輩子的時間扶著杠桿撬地球，也不能把地球舉起像極細頭發絲那樣的一段距離。
雖然阿基米德的大杠桿無法實現,但是他探索科學的精神是值得大家學習的,在生活中,有很多的地方應用了杠桿,可以說杠桿無處不在,下面通過例題加以鞏固。
鞏固拓展
例題：小明在進行小制作時,需要剪一塊白鐵皮,最好選用下圖剪刀中的（ ）。
鞏固拓展
D
【解析】 由于鐵皮是堅硬的物體，需要用很大的力，故剪鐵皮時應使用省力杠桿，即動力臂大于阻力臂的杠桿，圖D中剪刀的動力臂明顯大于阻力臂。
1.下列說法中錯誤的是( )
A.一根直的硬棒一定是杠桿
B.杠桿可以是直的、彎的或其他形狀的
C.在力的作用下,能繞著固定點轉動的硬棒叫杠桿
D.當力的作用線通過支點時,力臂大小為零
鞏固拓展
A
鞏固拓展
【解析】解:A.一根直的硬棒，如果不受力就不是杠桿，故A不正確;
B.杠桿可以是直的、彎的或其他形狀，正確;
C.在力的作用下，能繞著固定點轉動的硬棒叫杠桿，正確;
D.據力臂定義可知，當力的作用線通過支點時，力臂大小為零，正確。
故答案為:A。
2.(多選)在以下幾個事例中,人使用的工具或問題中研究的對象屬于杠桿的是( )
A.正在夾取物體的鑷子
B.拔鐵釘的羊角錘
C.雜技演員手中的“水流星”
D.打氣筒中的活塞桿
鞏固拓展
AB
鞏固拓展
【解析】
夾取物體的鑷子、拔鐵釘的羊角錘都可以繞固定點轉動，它們都是杠桿;雜技演員手中的水流星，是用柔軟的繩子連接在一起的，不是杠桿;打氣筒中的活塞桿，不能繞定點轉動，不是杠桿;
故選:AB。
5.如圖所示的簡單機械,在使用中屬于費力杠桿的是( )
A.羊角錘 B.鑷子 C.瓶起子 D.托盤天平
鞏固拓展
B
鞏固拓展
【解析】A、在使用羊角錘時，動力臂大于阻力臂，所以它是省力杠桿，不符合題意;
B、在使用鑷子時，動力臂小于阻力臂，所以它是費力杠桿，符合題意;
C、在使用起子時，動力臂大于阻力臂，所以它是省力杠桿，不符合題意;
D、天平實質上是一個等臂杠桿，使用它不省力也不費力不符合題意。
故選B。
課堂小結
3.杠桿的分類：
等臂杠桿:動力臂等于阻力臂的杠桿,杠桿平衡時,動力等于阻力。
省力杠桿:動力臂大于阻力臂的杠桿,杠桿平衡時,動力小于阻力。
費力杠桿:動力臂小于阻力臂的杠桿,杠桿平衡時,動力大于阻力。
1.定義:一根硬棒,在力的作用下能繞著固定點轉動,這根硬棒就是一個杠桿。
2.杠桿的五要素:支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂。
3.杠桿的平衡條件:動力X動力臂=阻力X阻力臂(F1l1=F l2).
下節課，再見！

展開更多......

收起↑