第1节杠杆第1课时杠杆及其平衡条件知识与技能1.知道什么是杠杆,能从常见工具中辨认出杠杆。2.能够辨认出支点、动力、阻力,会确定动力臂和阻力臂。3.通过观察与实验,探究并理解杠杆的平衡条件,并能进行简单计算。过程与方法1.通过认识生活中的杠杆、认识杠杆五要素的过程,体会科学抽象的方法。2.经历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。情感、态度与价值观激发物理兴趣,形成探究思维,有小组合作意识。教学重、难点1.杠杆平衡条件。2.力臂的概念和画法。教具准备羊角锤、铁架台、钩码、细绳、等分刻度的匀质木尺、多媒体课件等。一、情景引入多媒体展示:古埃及人建造金字塔时利用简单机械搬动巨大石块;我国古代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:杠杆来看一下羊角锤的工作特点。学生交流、讨论后得出结论:1.硬;2.在力的作用下绕某一点转动。演示:用长木板绕固定点转动撬一重物。说明物体只要是硬的就行,跟形状无关。同时边说边板书课题。1.定义:一根硬棒在力的作用下如果能绕固定点转动,这根硬棒就叫杠杆。让学生再举一些杠杆的实例(如活塞式抽水机、跷跷板)以巩固对定义的理解。2.杠杆的五要素:支点:杠杆绕着转动的点叫支点,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。那么要产生同样的效果,施加力的大小、方向是否一样呢?让学生按下图所示分别操作。(1)分别按图甲三个位置沿图示方向向下施力使杠杆静止。提问:三次施加的力的大小是否一样?答:不一样。(大小关系能回答出来)这说明要使杠杆保持这种状态,力的大小跟什么有关?学生会回答跟作用点和支点的远近有关,且距离越大,力越小。(2)老师不加解释,再让学生按图乙所示施加力使杠杆保持静止,学生会发现虽然作用点相同,即作用点和支点的远近相等,但力的大小却不同,且F1F2。提问:想一想,力的大小跟什么有关呢?学生无法解释(必然产生强烈的求知欲),这时让学生在练习纸上画出过支点O作沿F1、F2方向的直线的垂线段(这一点有些学生的知识准备可能不足,老师可先观察,若学生画得很好,老师就略画一下,若不行,老师就得详细示范给学生看),并标上l1、l2。问:l1、l2哪个大?F1、F2哪个大?老师再来解释要使杠杆保持静止状态,力的大小不是跟支点到力的作用点的距离有关,而是跟支点到刚才的直线的距离有关,我们把沿力的方向所画的直线叫力的作用线,过支点到力的作用线的距离叫力臂。动力臂:支点到动力作用线的距离,用字母l1表示。阻力臂:支点到阻力作用线的距离,用字母l2表示。3.请同学们画出下图的力臂。教师巡回指导,注意发现比较典型的错误,反馈点拨。然后教师归纳总结,画力臂的步骤:(1)确定支点;(2)确定力的作用线;(3)过支点到力的作用线作垂线;(4)标垂足,定力臂。探究点二:杠杆的平衡条件我们把刚才杠杆所处的状态叫杠杆的平衡,所谓杠杆的平衡就是杠杆处于静止状态,那么杠杆的平衡跟哪些因素有关呢?探究:杠杆的平衡条件1.猜想。2.设计实验。3.进行实验:①把杠杆用细线挂在铁架台上,调节两端的平衡螺母,使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂)。②给杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆平衡。这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重力。把支点右边的钩码重力当作动力F1,支点左边的钩码重力当作阻力F2;量出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;把相应的数值填入表中。③改变力和力臂的数值,再做两次实验。实验次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m1234.分析论证,得出结论:根据表中的数据进行分析,例如可以对它们进行加、减、乘、除等运算,找出它们之间的关系。杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂即:F1l1=F2l2它的含义:如果动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一。三、板书设计第1节杠杆第1课时杠杆及其平衡条件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·l2它的含义:如果动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一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。