沪教版上海物理八年级第二学期第四章 《机械和功 》第一节杠杆的平衡条件 教案.docx
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沪教版上海物理八年级第二学期第四章《机械和功》第一节杠杆的平衡条件教案
杠杆
杠杆的平衡条件
(一)教学要求
1.知道什么是杠杆。
能从常见的工具中辨认出杠杆。
2.知道有关杠杆的一些名词术语。
理解力臂的概念。
会画杠杆的力臂。
3.理解杠杆的平衡条件,并能用来解决简单的问题。
(二)教具:
抽水机模型、切纸用小铡刀、剪刀。
学生分组实验器材:
杠杆和支架、钩码、尺、线。
(三)教学过程
一、新课引入
由学生阅读课本第十三章前言部分,引出本章学习内容。
教师指出,常用的简单机械有杠杆、滑轮、轮轴、斜面等。
由学生阅读本节开头的大问号后的一段。
并参阅图13—23、图13—24,图13—25说明杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。
引出杠杆一节。
“板书:
第十二章简单机械一、杠杆”
二、进行新课
1.什么是杠杆?
提问:
如何用一根硬棒撬起一块很重的石块?
学生讨论,教师总结并结合课本图13—2甲或出示事先画好图的小黑板讲解。
给出杠杆的定义。
教师指出:
杠杆在力的作用下能绕固定点转动,这是杠杆的特点。
杠杆有直的也有弯的。
观察和演示:
抽水机的手柄、切纸的铡刀、剪刀都是杠杆。
观察装置中哪个硬棒在力的作用下绕哪个固定点转动。
板书:
“1.什么是杠杆?
一根硬棒,在力的作用下如果能绕着固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。
”
2.描述杠杆的几个有关名词术语
(1)教师以讲什么是杠杆时所画的撬杠撬石头的板图为基础,边讲下列名词边在图中规范标画出三点、两力、两臂。
并板书写出各名词及其定义。
板书:
“2.名词术语:
”
支点:
杠杆(撬杠)绕着转动的点,用字母O标出。
动力:
使杠杆转动的力画出力的示意图,用字母F1或F动标出。
阻力:
阻碍杠杆转动的力画出力的示意图,用字母F2或用F阻标出。
注意:
动力和阻力使杠杆转动方向相反,但它们的方向不一定相反。
动力臂:
从支点到动力作用线的距离。
用字母L1或L动标出。
(简介力的作用线概念。
)
教师说明力臂的画法:
首先确定杠杆的支点,再确定力的作用线。
然后使用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线,垂足要落在力的作用线上,符号指明哪个线段是力臂,并写出字母L1或L动。
力臂常用虚线画出。
阻力臂:
从支点到阻力作用线的距离,用字母L2或L阻标出。
(2)以课本图13—2丙,抽水机的柄为例(出示小黑板,图中暂不画出两个力臂),结合演示抽水机柄模型,由一名学生在板图上画出动力臂和阻力臂。
要求用直尺三角板规范画出。
其他学生在各自笔记本上练习。
教师巡回指导。
(3)讲评。
如有不足之处予以纠正。
3.研究杠杆的平衡条件
(1)教师:
杠杆的平衡是指杠杆静止不转动或杠杆匀速转动。
今天研究杠杆的平衡是指杠杆在水平位置静止不动的平衡。
(2)实验目的:
研究杠杆的平衡条件。
(3)学生阅读课本中研究杠杆的平衡条件实验的课文。
并检查实验器材。
(4)提问:
步骤1,为什么调节杠杆两端的螺母使杠杆在水平位置平衡?
步骤2,为什么在杠杆两边挂上不同数量的钩码,调节钩码位置,使杠杆在水平位置重新平衡?
要求学生答出:
杠杆只有在水平位置平衡,从支点到动(阻)力作用线的距离,即力臂的长度,才可从杠杆上的刻度值直接读出。
提问:
实验器材中一个钩码的质量是多少克?
它受到的重力是多少牛?
要求学生答出。
提问:
课本记录实验数值的表格中力和力臂的单位是什么?
要求学生答出是牛和厘米。
教师指出,表中“动力×动力臂”和“阻力×阻力臂”的单位是牛·厘米,通常用牛·米表示。
(用刻度尺量长度,不要求读出估计数值。
)
(5)学生实验,实验数值记录在课本表中教师巡回指导。
实验完毕,整理好器材。
(6)总结:
由多个小组报告,根据实验数值归纳出杠杆的平衡条件,及数学表达式。
板书:
“3.杠杆的平衡条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂
上式的意义是:
动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。
例如用抽水机抽水时,加在抽水机手柄上的力是150牛,如果动力臂是60厘米,阻力臂5厘米,即动力臂是阻力臂的4倍,动力就是阻力的四分之一。
由此可知抽水机的柄受到的阻力是600牛。
三、小结重点知识
(1)什么叫动力臂?
什么叫阻力臂?
画出节后练习第3题各杠杆的动力臂和阻力臂。
教师在黑板上画出各杠杆的示意图,画出它们的支点、动力和阻力,由四名学生分别画出它们的动力臂和阻力臂,教师巡回指导,最后进行讲评。
各杠杆示意图如图1所示。
(2)杠杆的平衡条件是什么?
§12.3杠杆的应用
(一)教学要求
1.知道根据杠杆的平衡条件,杠杆的应用分三种情况及三种杠杆的特点,会举例说明。
2.能用杠杆的平衡条件解决简单的问题和进行简单的计算。
(二)教具:
羊角铁锤、木板、铁钉。
天平和砝码。
杠杆实验器和支架、钩码、弹簧秤、线。
(三)教学过程
一、复习提问
1.什么叫杠杆?
什么叫杠杆的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂?
2.教师演示用羊角铁锤拔钉子并画出这个杠杆的示意图,在图上标出支点、动力和阻力。
要求学生画出动力臂和阻力臂。
并结合作业中出现的问题进行讲解。
杠杆示意图如图2所示。
3.杠杆的平衡条件是什么?
上题中如果动力臂与阻力臂之比是6∶1,则动力是阻力的几分之一?
二、进行新课
1.三种杠杆
(1)提问并演示:
要求如图3装置中的杠杆在水平位置平衡,应在A点或B点或C点施加一个多大的竖直向下的动力?
图中每个钩码的质量是50克。
要求学生根据杠杆的平衡条件回答以上问题。
用弹簧秤的拉力当作动力F1,分别测量各点动力的大小,验证答案的正确性。
(2)教师总结:
在杠杆的A点施加一个竖直向下的0.5牛的动力,可使杠杆在水平位置平衡。
这是用较小的动力克服较大的阻力,是省力杠杆。
这种杠杆的特点是动力臂大于阻力臂。
抽水机的柄,撬石头的撬杠等都是省力杠杆。
板书:
“1.三种杠杆
①省力杠杆:
动力臂大于阻力臂,动力小于阻力。
”
在杠杆的B点施加一个1.5牛竖直向下的拉力,可使杠杆在水平位置平衡。
它的特点是动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,这是费力杠杆。
板书:
“②费力杠杆:
动力臂小于阻力臂,动力大于阻力。
”
在杠杆的C点需施加一个1牛的竖直向下的拉力,可使杠杆在水平位置平衡。
使用这种杠杆既不省力也不费力。
这种杠杆的特点是动力臂等于阻力臂,动力等于阻力,这是等臂杠杆。
板书:
“③等臂杠杆:
动力臂等于阻力臂,动力等于阻力。
”
(3)组织学生画出课本图13—5各杠杆的动力臂和阻力臂,分析哪个是省力杠杆,哪个是费力杠杆。
学生在课本上画力臂时,教师要巡回指导发现问题及时在全班纠正,然后由学生说出答案及理由。
(4)分析使用费力杠杆的好处。
以缝纫机踏板为例说明,使用费力杠杆费了力却省了距离,给我们的作用带来了方便。
以课本图12—4中撬箱盖的撬棒为例,这类省力杠杆虽然省力,但是动力移动的距离却比阻力移动的距离长。
省了力,费了距离。
2.天平和秤
(1)观察托盘天平,找到支点。
教师指出,等臂杠杆重要的应用是天平。
提问:
用天平称物体质量,天平平衡时为什么砝码的质量就等于被称物体的质量?
要求学生答出:
天平是等臂杠杆,动力臂等于阻力臂,根据杠杆的平衡条件可知,动力等于阻力。
动力和阻力就是砝码和被称物体对杠杆的压力,其压力的大小在杠杆水平平衡时等于它们各自的物重。
根据物体受到的重力跟质量成正比的关系可知,砝码的质量等于被称物体的质量。
板书:
“2.天平是支点在中间的等臂杠杆。
”
(2)看课本图13—6。
指出:
杆秤、案秤是称物体质量的工具。
杠秤、案秤是根据杠杆原理制成的。
注意它是不等臂杠杆。
杆秤、案秤用几个不重的砝码就能平衡秤盘中重得多的货物的道理。
(秤盘离支点近,砝码离支点较远,应用杠杆的平衡条件分析)
三、总结本节重点知识,三种杠杆及特点,举例说明。
四、布置作业:
课本节后1、2、3题,其中3题要求答出哪个是省力杠杆,哪个是费力杠杆,并说明理由。
§12.4滑轮和滑轮组
(一)教学目的
让学生通过动手实验、观察教师演示,认识什么是定滑轮、动滑轮和滑轮组,以及使用它们的好处,能说明使用它们的原理和解决使用中的一些问题。
(二)教具
教师用:
铁架台两个(一个挂有绕好的滑轮组,另一个配有一个单滑轮)、圆盘测力计一个,滑轮组挂图一张(自制)、“刻度板”(作刻度尺用)三块(自制)。
学生实验用:
分25组。
每组铁架台一个、弹簧秤一个、钩码(100克)一个、单滑轮一个、刻度尺(500厘米)一把、线绳一根。
(三)教学过程
复习提问什么叫做功的原理?
新课教学板书课题后让学生看书(从课文开头看到第152页倒数第3行,并边看边对照课本图7—26、7—27(修订本)进行实验(同桌的二人一组。
此期间教师巡回指导)。
提问
1.什么叫做滑轮?
2.什么叫做定滑轮?
使用定滑轮能否省力?
能否省距离?
能否省功?
使用它有何好处?
同时教师按照图1进行演示。
使学生清楚地看到:
“动力作用点移动的距离S与物体上升高度h相等,使用定滑轮不能省力。
”并能从功的原理方面认识使用定滑轮为什么不省力。
3.什么叫做动滑轮?
教师按图2进行演示。
使学生清楚地看出:
“动力作用点移动的距离s是物体上升高度h的2倍。
”能根据功的原理说明:
“使用动滑轮虽不能改变力的方向,但可以省一半力。
”
4.什么叫做滑轮组?
使用它有什么好处?
教师出示绕好的滑轮组和自制的滑轮组挂图如图。
5.接着让学生讨论各滑轮组分别由几股绳承担总重力(G)。
然后,教师演示动力作用点移动的距离s与物体上升高度h间的关系(图4)。
使学生清楚地看到此图为4股绳承重,s=4h。
再把绳子从滑轮组上解脱2股,使之成为2股绳承重(如图5),进行演示s与h的关系。
演示表明:
2股绳承重时,s=2h。
告诉学生:
同一根绳上各处受力都相等,所以滑轮组中各股绳受力都相等。
然后问学生:
拉力F与承重绳子股数n有何关系?
——绳子股数越多,拉力越小(当然这里要说明不能无限制的增多动滑轮的个数……),而且是:
几股绳承重,力就是总重力的几分之一。
至此,用圆盘测力计照图6进行演示,测力计示数表明:
拉力F>
轮与绳之间都是有摩擦的!
例:
一根绳子,最多只能承受300牛顿的力,想用它提起1000牛顿的重物,绕成的滑轮组至少要几股绳子承重?
并画出滑轮组的示意图。
师生共同解答:
设承重绳子股数为n,则
小结:
略。
作业:
略
(四)板书设计
滑轮——周边有槽的小轮。
1.定滑轮:
……。
作用:
不省力,但可改变力的方向(方便)。
2.动滑轮:
……。
作用:
使用它可省一半力,但不改变力的方向。
3.滑轮组:
……。
好处:
①省力;②既省力又改变力的方向。
例:
解:
设应有n股绳承受总重力,则
小结:
(滑轮…,定滑轮…,动滑轮…。
)
作业:
书面:
练习六的1、2、3。
家庭:
自制小滑轮、
练习画图
(提高题右图物体匀速运动则拉力F为:
①30牛顿;②100牛顿;③45牛顿;④150牛顿。
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