【大单元核心素养】人教版物理八年级下册12.1《杠杆》课件+教案+大单元教学设计

第十二章  简单机械12.1 杠 杆物理观念:认识杠杆,知道关于杠杆的五要素,会画力臂;理解杠杆的平衡条件,并会相关计算;知道生活中杠杆的一些应用,能对杠杆分类。科学思维:经历绘制杠杆示意图的过程,体会科学抽象的方法:通过观察和实验,了解杠杆的结构,具有一定的观察能力、分析和概括能力。科学探究:经历探究杠杆平衡条件的过程,学习分析实验现象,寻找数据间的规律,从中归纳出实验结论的一般方法。科学态度与责任:关心社会生产、生活,保持对自然现象的好奇心,并乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。1.能识别出杠杆，并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂；2.通过实验探究，能得出杠杆的平衡条件，并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算；重点、难点3.能对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆。新知导入图中是我们的祖先在建造宫殿时利用木棒搬动巨大木料的情景。这幅图的内容是什么？能联想到什么？杠杆新知讲解当你用筷子夹菜、用剪刀剪纸、用天平称量时，他们有什么共同点？想想议议它们工作时，能绕一个固定点转动。新知讲解在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆。杠杆的五要素：支点：杠杆可以绕其转动的点O。动力：使杠杆转动的力F1。阻力：阻碍杠杆转动的力F2。动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离l1。阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离l2。力的作用线：力所在的直线新知讲解杠杆概念的理解：1.作为杠杆的物体可以是直的，也可以是弯的。即杠杆可以是各种各样的形状。2.支点一定在杠杆上，动力和阻力可以在支点两侧，也可在支点同侧。新知讲解练习画杠杆的力臂1.请在图中画出抽水机手柄所受动力F1的力臂l1及阻力F2的示意图。l1F2新知讲解2.如图是用羊角锤拔钉子的情景，请画出动力F1的力臂L1。l1新知讲解3.请在图中画出F1的动力臂和F2的阻力臂。4.中画出杠杆所受的阻力F2并画出动力F1的力臂l1。l2l1F2l1新知讲解力臂的画法：总结1.一找点：先确定杠杆的支点Ｏ和动力、阻力的方向。2.二画线：画出动力和阻力的作用线，必要时用虚线将力的作用线延长。3.三作垂线段：从支点向作用线作垂线，垂线段即为动力臂或阻力臂。4.四标力臂：最后用大括号或箭头勾出力臂，并在旁边写上字母l1或l2。新知讲解当杠杆在动力和阻力作用下静止（或匀速转动）时，我们就说杠杆平衡了。新知讲解 在杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？动力/动力臂=阻力/阻力臂新知讲解实验操作：（1）调节平衡螺母，使杠杆水平平衡。（2）杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆水平平衡。将动力F1、阻力F2、动力臂l1、阻力臂l2记录表格中。（3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验。 新知讲解新知讲解实验表格：新知讲解实验结论：杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂。新知讲解交流讨论（1）使杠杆水平静止是平衡，但在其他位置处于静止状态也是平衡。（2）动力和阻力的大小可以用钩码的重力和个数确定，或者用弹簧测力计测出。（3）实验前调节杠杆水平位置平衡的原因是为了消除杠杆自重对实验的影响。（调节平衡螺母）（4）实验时调节杠杆在水平位置平衡的原因是便于测量（直接读出）力臂。（调节钩码的数目和位置）新知讲解 例1：如图甲所示的是一个晒衣夹。在张开口夹衣服的过程中，可将其上半部分看成如图乙所示的杠杆。若动力 ，阻力 ，动力臂 ，则阻力臂 cm。【答案】6【详解】根据杠杆平衡条件得代入数据得解得，阻力臂为新知讲解 例2：某型号起重机吊起重为1.5t的重体在空中保持静止状态，如图所示。已知直吊臂上 ，则此时吊臂下方的支撑杆给吊臂施加的力F1为 N。【答案】【详解】由图可知，起重吊臂是直的，由于 ，则OB的长度是OA的5倍，根据力臂的定义和数学关系可知，则物体拉力F2的力臂和吊臂下方的支撑杆给吊臂施加的力F1比值为L2∶L1=OB∶OA=5∶1根据杠杆平衡条件可得F2L2=F1L1吊臂下方的支撑杆给吊臂施加的力F1为新知讲解 准备好一个书包、一根1．5米长的杆，请一位同学体验撬书包的方式和感觉。书包离肩很近，感觉轻松；书包离肩很远，感到吃力。发现杠杆在不同的情况下既可以省力，还可以费力。分析新知讲解 利用瓶起子起开瓶盖时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力。新知讲解 利用钓鱼竿钓鱼时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。新知讲解等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。 利用天平测量物体质量时，它的动力臂和阻力臂，哪个更长呢？我们在使用时，是省力了？还是费力了呢？新知讲解新知讲解 例3：如图为脚踩式垃圾桶的示意图，在开盖子的过程中，是杠杆ABC和杠杆A′B′C′在起作用 杠杆，支点是 ；A′B′C′是 杠杆，支点是 。【答案】 省力 B 费力 A′【详解】[1][2]由图可知：杠杆ABC中动力臂大于阻力臂是省力杠杆，支点是B。[3][4]杠杆A′B′C′中动力臂小于阻力臂是费力杠杆，CB′杆顶起杠杆A′B′C′，使其绕A′旋转，故支点是A′。新知讲解 例4：“文明城市”的创建让城市更美更洁净，如图所示，园林工人使用的剪刀是 杠杆，把被剪物体尽量 （靠近/远离）剪刀的转动轴，可剪断物体时更省力；环卫工人使用的扫帚是 杠杆，可省力。【答案】 省力 靠近 费力【详解】[1][2][3]如图所示，园林工人使用剪刀时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；在同样的情况下，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，减小了阻力臂，由杠杆的平衡条件可知，阻力和动力臂一定时，阻力臂越小，动力越小、越省力；环卫工人使用的扫帚，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。新知讲解 例5：如图所示为正在比赛的赛艇，赛艇的桨是 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，动力臂 阻力臂（选填“大于”或“小于”）；要使赛艇前进，手应该把船桨往后拉，这时水对桨的力是向 （选填“前”或“后”）的。【答案】 费力 小于 前【详解】[1][2]赛艇的桨在使用时，动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆。[3]手把船桨往后拉，给水向后的作用力，由于物体间力的作用是相互的，水给桨一个向前的力，使船前进。新知讲解如何判断杠杆属于何种杠杆？关键是看动力臂和阻力臂的大小关系（1）若动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；（2）若动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；（3）若动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆。总结课堂练习1、如图甲所示，用杆和绳将一盏电灯吊起，O点是支点，请画出绳上拉力F的力臂l。【答案】2、请在图中画出拉力F的力臂L（保留作图痕迹）。【答案】新知讲解3、如图，杠杆AOB保持静止，O为支点，请作出阻力F2和维持杠杆平衡的最小动力F1。【答案】4、如图所示，将一根轻质直角棒，一端用纹链固定在墙上，轻质直角棒能绕O点转动，若要保持此棒在图示位置平衡，请在图中画出棒受到的阻力与在A点施加的最小动力的示意图。【答案】课堂练习5、如图所示是小明“探究杠杆的平衡条件”的装置，每只钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0~5N。  （1） 图甲中，为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向 移；（2） 图乙中，小明实验时始终使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计竖直向下拉时，其示数是 N，若将弹簧测力计斜向下拉，其示数将变 。若钩码和测力计的位置保持不变，则在 A点最多可挂 个钩码；（3） 图丙中，小明用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数为F₁，杠杆受到绳的拉力为F₂，小明发现F₁×OD≠F₂×OC，其原因是 ；（4）探究杠杆平衡的条件需要测量多组数据。下列实验中与其目的相同的是 。A．探究光的反射规律              B．用刻度尺测物体长度  课堂练习【答案】 左 2.5 变大 6 见详解 A【详解】（1）[1]杠杆左高右低，为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向左移。（2）[2]图乙中，A点挂三个钩码，重为G=0.5N×3=1.5N设杠杆上每格长度为L，根据杠杠的平衡条件可得1.5N×5L=F×3L解得：F=2.5N。即当弹簧测力计竖直向下拉时，其示数是2.5N。[3]将弹簧测力计斜向下拉，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，拉力变大。[4]已知拉力最大为5N，若钩码和测力计的位置保持不变，根据杠杆的平衡条件可得G'×5L=F'×3L解得：G'=3N。可挂钩码数量（3）[5]图丙中，杠杆的重心在其中心，而杠杆的支点没有位于杠杆的重心上，杠杆自身的重力影响了杠杆的平衡。（4）[6]探究杠杆平衡的条件需要测量多组数据，目的是避免偶然性，寻找杠杆平衡的普遍规律。探究光的反射规律，改变入射角的读数，多次实验。目的是寻找普遍规律；用刻度尺测物体长度，多次实验的目的是减小误差，故A与其目的相同。故选A。课堂练习6、物理兴趣小组的同学，利用如图所示的装置，来“探究杠杆的平衡条件”（1）如图甲所示，以杠杆的中心作为支点的目的是 ；（2）在实验前应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是 ；若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向 （填“左”或“右”）调节，以使杠杆在水平位置平衡；（3）调节完毕后，当在杠杆B点挂3个质量相同的钩码，如图乙所示，那么在杠杆的D点挂 个质量相同的钩码，才能使杠杆恢复在水平位置平衡。当杠杆平衡后，将B、D两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1个格，那么杠杆 （填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡；（4）实验中若不在D点挂钩码，而在杠杆的A点或C点使用弹簧测力计使杠杆在水平位置平衡，为使弹簧测力计的示数最小，应使弹簧测力计挂 点，且拉力的方向是 。课堂练习【答案】 消除杠杆自重对实验的影响 便于测量力臂 右 4 不能 A 竖直向上【详解】（1）[1]将杠杆的中点作为支点，杠杆的重心通过支点，其目的是消除杠杆自重对实验的影响。（2）[2]实验前，通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，此时杠杆力臂在杠杆上，因此能更方便于测量力臂大小。[3]由图甲可知，杠杆左端下沉，右端上翘，说明此时重心偏左，所以应将杠杆两端的平衡螺母向右端移动，直至杠杆在水平位置平衡。（3）[4]设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，根据杠杆平衡条件可得解得n=4则为了保持杠杆在水平位置平衡，应在D点挂上4个质量相同的钩码。[5]由题意知，当杠杆平衡后，将B、D两点所挂钩码，同时向支点O靠近1个格，则杠杆左端杠杆右端 即所以杠杆不能在水平位置保持平衡。（4）[6][7]根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，要使动力最小，动力臂要最大；由图可知，在杠杆的A点或C点中A点的力臂最长，所以在A点施加的力最小，重物对杠杆的拉力向下，所以要使杠杆平衡，在A点施加的拉力的方向应竖直向上。板书设计1．杠杆的定义：在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒叫作杠杆2．杠杆的五要素：（1）支点：杠杆绕着转动的点（2）动力：使杠杆转动的力（3）阻力：阻碍杠杆转动的力（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离3．杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力作用下静止时，我们就说杠杆平衡了4．杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂写作：F1·l1＝F2·l25．杠杆的分类谢 谢 观 看！