江苏省仪征市月塘中学九年级物理《11.1 杠杆》教案 苏科版.DOC

江苏省仪征市月塘中学九年级物理11.1 杠杆教案 苏科版课程标准1通过实验探究，学会使用简单机械改变力的大小和方向。2结合实例认识功的概念，知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。3结合实例理解功率的概念，了解功率在实际中的应用。4知道机械功的概念，能用生产、生活中的实例解释机械功的含义。5理解机械效率。6了解机械使用的历史发展过程，认识机械的使用对社会发展的作用。【教学目标】1知识与技能认识杠杆，会画杠杆示意图，知道杠杆平衡的条件，能根据实际需要正确选择和使用杠杆。2过程与方法通过观察，了解杠杆的结构。通过实验，经历“探究杠杆的平衡条件”的过程。通过分类，把握分类的基本原则。3情感、态度与价值观通过独立探究、讨论交流，培养科学态度和实事求是的精神。通过了解杠杆的各种用途，进一步认识物理是有用的，从而提高学习物理的兴趣。【教学重点】杠杆的平衡条件及应用【教学难点】作各种杠杆的力臂【教材分析】1认识杠杆 杠杆是最基本的简单机械。细心一点，在各种机械装置中都能找到杠杆的影子。所谓杠杆，就是一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒。这里，硬是指受力时形状的变化很小；棒也不一定是直的，它可以是各种形状。如马路边上垃圾桶的盖子，我们倒垃圾时掀开垃圾桶的盖子，它就是一杠杆。杠杆的特征在于转动，因此，辨别杠杆时，关键判断它能否在力的作用下，绕固定点转动，如果转动，则该装置一定是杠杆。面对实物，面对固定的图形，如何判断它是否绕轴转动，这就要求我们有丰富的想象力。我们平时骑的自行车，很多部件都是杠杆，你能识别出来吗？ （1）支点：杠杆绕着它转动的点，也叫做转轴。 （2）动力：推动杠杆转动的力（动力可以是人力，也可以是畜力、风力、电力、水力、蒸汽压力等）。 （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垂直距离。 （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离。正确辨认杠杆的标准是：把实物抽象成“硬棒”，找出一点（支点）、二力（动力和阻力）、二臂（动力臂和阻力臂）。2怎样画杠杆示意图画杠杆示意图是研究杠杆的重要方法，是实物杠杆的科学抽象，是物理学的书面语言。只有正确画出杠杆示意图，才能进一步研究杠杆问题。如图11-1所示，用撬棒撬石头的时候，撬棒就是一根杠杆，如何画出撬棒的杠杆示意图呢？作图步骤如下：（1）画出杠杆：用粗线条把杠杆主要形态画出来，不要画实物外形。（2）找出支点：设想杠杆转动，在杠杆转动时找出支点，可用“”表示，也可用“”表示，并标出字母“o”。（3）标出两力：根据杠杆的转动方向，判断动力、阻力的方向，并用“力的示意图”表示动力f1、阻力f2，动力和阻力的作用点均应画在杠杆上。（4）作出两臂：用三角板的一条直角边与力的作用线重合，让另外一条边通过支点，从支点向力的作用线（必要时可正向延长或反向延长）画垂线（力的延长线画虚线），作出动力臂和阻力臂，并用大括号括出动力臂和阻力臂，分别用字母l1、l2表示.要求学生认真、工整地画出杠杆示意图。除要标明支点，动力和动力臂，阻力和阻力臂外，还要按比例画出力和力臂，点要清、线要明。撬棒的示意图如图11-2所示3杠杆的平衡条件同学们在实验室用天平测质量时，总是在天平的横梁水平后，才读出被测物体的质量。人们用扁担挑货物时，肩膀一定要在扁担的适中位置，货物才会平衡，人走起路来也才方便。类似天平的横梁水平和扁担的水平的现象就是杠杆平衡。物理上，把杠杆保持静止或匀速转动叫做杠杆平衡。杠杆平衡，说明杠杆的运动状态不发生变化。初中阶段只研究杠杆处于静止状态的平衡。杠杆平衡时必须满足一定的条件，这一条件叫做杠杆的平衡条件。实验研究得到的杠杆的平衡条件是：动力动力臂=阻力阻力臂，写成公式为：f1l1=f2l2。杠杆的平衡条件也可以改成比例的形式：，它表示动力臂l1是阻力臂l2的几倍，则动力f1就是阻力f2的几分之一。杠杆转动是力和力臂共同作用的结果，因此，杠杆平衡也是力和力臂共同的平衡，也即是力和力臂乘积的平衡。4杠杆的应用杠杆的分类有不同的标准。例如用是否省力作标准，根据杠杆的平衡条件f1l1=f2l2，也以把杠杆的应用分为省力、费力、等力三类。（1）省力杠杆：如图11-3所示，其动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力，即l1l2，f1f2。特点是用较小的动力可以克服较大的阻力，使用时动力作用点移动的距离就要相应增加，即省力的代价是费距离。撬棒、拔钉榔头、脚刹车的踏板装置、起瓶盖用的起子都属于这类杠杆。（2）费力杠杆：如图11-4所示，其动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力，即l1f2。特点是用较大的动力去克服较小的阻力，但作用时可使动力作用点移动较小的距离，即费力的收获是距离、节约时间，钓鱼竿、铁锹、缝纫机脚踏板、镊子都属于这类杠杆。（3）等臂杠杆：如图11-5所示，其动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力，即l1=l2，f1=f2。特点是既不省力也不费力，但使用方便。常用的托盘天平是等臂杠杆，所以用天平测物体质量时，砝码的读数就是物体质量。普通剪刀也近似是等臂杠杆。各类杠杆各有利弊，在选用时应从有利于生产、生活出发，根据实际需要来选定杠杆的形状和类型，这也是设计和使用更复杂的机械的基本思想。要注意有的杠杆可以省力，有的杠杆可以省距离，这下你感受到杠杆的魅力了吧！但是省力又同时省距离的杠杆是没有的，即熊掌和鱼不可兼得。【教学程序】新课引入生活中有很多机械，有的复杂有的简单。我们先来研究简单的机械杠杆新课进行通过活动引入知识，在活动的过程中学习1课前准备（1）准备筷子、汽水瓶、各种起子。（2）准备罐头、螺丝刀、钉有钉子的木块、羊角锤。（3）准备杆秤、水果。（4）准备支架、杠杆、钩码、弹簧测力计、刻度尺。（5）准备各种剪刀、钳子、镊子、钓鱼竿、托盘天平。2活动目的（1）探究杠杆的共同特征。（2）探究动力作用的效果跟哪些因素有关？（3）探究杠杆的平衡条件。（4）探究杠杆的特点。3方法点拨（1）认识杠杆。活动一：使用筷子吃饭这是中国人发明的特殊的生活方式。同学们从小就会使用筷子，为什么筷子能把食物从碗中取出送入口中呢？请你仔细观察、分析筷子的使用，是否会发现在使用过程中筷子的两端总是以你的中指为轴在转动，当你夹起食物时大拇指是否在向下用力？活动二：同学们利用自带的工具分别打开汽水瓶盖和罐头盖，请仔细观察这些工具是如何工作的。如要打开一瓶罐头，是不是要把螺丝刀靠在罐子的边缘作为支撑，并把螺丝刀的顶端戳进盖子的下端，然后在柄端施加一个向下的压力，这时螺丝刀的顶端在支点的支撑下往上翘起，于是盖子就被掀起。活动三：用羊角锤去拔木块上的钉子，仔细观察羊角锤是怎样拔出钉子的。并说明羊角锤在拔钉子的过程中是怎样运动的。通过上述活动，注重分析杠杆的基本条件：都受力的作用；都是“硬棒”，不能用铁丝、绳子代替；都有固定转动轴。在此基础上，认识杠杆的几个概念：支点（o）、动力（f2）、阻力（f2）、动力臂（l1）、阻力臂(l2)。（2）研究动力效果与哪些因素有关？将杠杆装到支架上，在杠杆支点左边两格处挂两个钩码，作为阻力。活动一：在杠杆支点右边一格处、二格处、三格处分别用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置平衡，比较三次拉力的大小。活动二：在杠杆支点右边两格处用弹簧测力计拉，改变拉力方向多次，观察每次杠杆水平平衡时，比较动力大小。活动三：在杠杆支点右边不同位置，用弹簧测力计沿不同方向拉，利用三角板，确保每次拉时，从支点到力的作用线的垂直距离相等，比较动力大小。分析三次活动结果，动力作用的效果与力的大小、方向、作用点有关吗？力的作用点和力的方向，对力的作用效果的影响，可以用支点到力的作用线的垂直距离来替代吗？研究杠杆时，为什么要引入力臂概念，你现在明白了吗？（3）研究杠杆的平衡条件。活动一：观察杆秤称水果的过程，你认为杆秤是杠杆吗？它的固定点在哪里？杆秤是怎样平衡的？猜猜看，杠杆的平衡与哪些因素有关？活动二：将杠杆装到支架上，观察杠杆是否静止在水平位置。若不在水平位置平衡，可调节杠杆两边的螺母，使杠杆在水平默默平衡。这样做的原因：读取力臂方便。用弹簧测力计测出一只钩码的重力大小。在杠杆支点的左边挂一定数量的钩码，在杠杆支点的右边也挂上钩码，直至杠杆平衡。改变钩码的数量或改变钩码挂在杠杆上的位置，让杠杆重新在水平位置平衡，重复多做几次平衡实验，得到不同数据。让杠杆械端受到的力作为阻力，杠杆右端受到的力作为动力，每一次实验，都要把数据记录在下的表格中。实验次数动力f1/n动力臂l1/m阻力f2/n阻力臂l2/m1234用弹簧测力计继续研究。请同学们仔细观察、分析实验数据，能否发现杠杆平衡时所遵循的规律。你可以把动力、动力臂作为一组，阻力、阻力臂作为一组，将每组数据分别加一加、减一减、乘一乘、除一除，看看杠杆平衡时它们之间有什么关系？若在记录数据时。使用两个想象中的单位：一是把“一只钩码重”作为力的单位，二是把杠杆上“一格长”作为力臂单位，表格中的数据将如何变化？本实验中，你是如何控制变量的？为什么还要用弹簧测力计继续研究？若某次数据符合“动力+动力臂=阻力+阻力臂”，你能否得出杠杆的平衡条件是“f1+l1=f2+l2“？（4）探索杠杆的类型活动一：请一位力气大的男生直接用手把汽水瓶盖打开，能成功吗？再请一位力气小的女生用起瓶器打开瓶盖。想一想，使用起瓶器有什么好处？活动二：同学们分组交流：如图11-6所示，使用图中各种杠杆，分析、比较用力大小，移动距离多少，这些杠杆有什么特点？当我们想用一个较小力克服一个较大的力时，我们需要选用哪种杠杆？当我们想通过一个较小距离就可以得到一个较大距离时，我们需要选用哪种杠杆？归纳总结1、 杠杆的定义；2、杠杆的五要素；3、杠杆的平衡条件及应用2、 杠杆的三种应用教学建议1在演示开瓶扳手开瓶时，可提醒学生有两种开法，并可在授完杠杆平衡条件后，放手让学生讨论哪种开法更省力。2在介绍杠杠的应用时，可适当拓宽。可以根据杠杆的平衡条件让学生讨论：动力臂大于阻力臂，省力。如手推车、老虎钳、铁皮剪刀等。动力臂小于