杠杆及其平衡条件

第一节 杠杆及其平衡条件一、教学目标1、知识与技能认识杠杆，知道支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂等概念。

2、过程与方法（1）通过观察和实验，了解杠杆的结构。

（2）通过探究，了解杠杆的平衡条件。

3、情感、态度与价值观通过学生的探究实验活动，加强学生之间的相互协作精神。

二、教学重点经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件。

三、教学难点经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件四、教学用具剪刀、直尺、木棍、铁架台、杠杆、钩码、杆秤、水果、汽水瓶等。

五、教学过程1、创设情境，导入新课问：如何打开汽水瓶盖，激起学生的兴趣，引出“生活中使用的各种工具”的话题。

让学生展示自带的工具，说明它们的用途和好处。

教师进一步展示：生活中经常使用的工具（例如扳手、羊角锤、订书机等)。

提问：同学们在日常生活中见过大型机械吗?是否了解它们的用途?学生回答，教师予以鼓励，并介绍：生产中常见的机械(如吊车、推土机、汽车、飞机、轮船等)。

：我国古代就有了使用各种机械的先例。

指出，虽然当时的生产力水平低下，但勤劳的人民用自己的聪明才智制造的各种简单工具，改善了生产条件，方便了生活。

多媒体显示：古代天平、桔槔、舂在生活和生产中的使用情况。

总结并指出：生活和生产中的这些机械和工具实质上就是利用了“杠杆”的知识。

提问：为什么使用这些工具(杠杆)会给我们带来许多好处?由此导入新课。

2、新课教学探究杠杆的共同特征，认识杠杆：学生活动1　让学生观察桔槔（课本）。

学生活动2　学生观察教师用木棍撬重物的过程。

学生活动3　学生讨论。

通过讨论，说出它们的共同特征。

得到杠杆概念：在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，叫杠杆。

学生活动4　找到上述桔槔、木棍撬重物的固定点。

学生活动5　看书观察活塞式抽水机手柄压水画面，观察固定点。

学生活动6　教师让学生用杆秤称水果。

提问：杆秤是不是杠杆?它的固定点在哪里?并由此导入以下内容。

认识杠杆的几个科学术语：支点(O)：杠杆绕着转动的固定点。

动力(F1)：使杠杆转动的力。

阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。

动力臂(F1)：支点到动力作用线的距离。

阻力臂(F2)：支点到阻力作用线的距离。

学生活动7　画几个杠杆示意图，让学生指出图中的支点、动力、阻力。

并作出动力臂、阻力臂。

探究杠杆的平衡条件：学生活动8　让学生使用杆秤称不同个数的水果，引出杠杆平衡概念。

杠杆平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。

探究活动：学生活动9　学生观察：教师开门时的两种不同情形：一次在门把手附近用力，一次在门轴附近用力，教师引导学生猜想：要想使杠杆转动或静止，需要力的大小可能与力臂的大小有关。

学生活动10　学生按照教材76面的探究活动进行探究实验。

教师提示学生之间要相互协作，共同完成实验。

学生活动11　学生处理实验数据，为了使数据真实有效，教师随机抽出一组数据，让学生对表中的数据进行分析、归纳，依次排除错误的猜想，从中得出正确的结论。

实验结论：动力/阻力＝阻力臂/动力臂提出问题：在本次的探究活动中，我们开始的时候是使杠杆在水平位置，这样做有什么好处？杠杆的应用第二节 滑轮一、教学目标1 采用实验探究、讨论归纳的方法，使学生借助已有知识：理解滑轮的原理,知道滑轮的作用,会根据承担重物的动滑轮总重的绳子的段数,推断滑轮组提起重物所用力的大小。

2 由问题的提出、猜测、经过实验探究,使学生亲身经历物理问题的研究过程,体验科学探究的乐趣,学习科学的探究方法,从而领悟科学的思想和精神,培养抽象思维和论证问题的能力。

3 通过对实验数据的收集,培养严肃认真的操作态度及科学分析实验数据的能力。

4 由自主型、开放式作业的布置,培养学生勇于探究日常用品或新器件中的物理学原理,有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识,以增强爱科学、献身科学的使命感与责任感。

二、教学重点引导学生探究出定滑轮、动滑轮的作用。

三、教学难点引导学生探究分析滑轮组的用力情况。

四、教具准备滑轮（2个）、铁架台、细线、钩码、刻度尺五、教学过程1、引入滑轮（1）透过观察,由学生描述滑轮的外观结构。

（2）由学生操作、讨论、分析、总结单个滑轮的使用状况。

2、设疑外形相同的滑轮,为什么由于使用的方法不同,出现了不同的作用?3、研究（1）学生实际测量、探究定、动滑轮工作状况。

（2）教师协助学生体会定、动滑轮的作用、特点（3）启发学生探究实验数据与理论分析的偏差的原因是由于摩擦及动滑轮的自身重力的存在。

4、归纳（1）由师生共同研究定、动滑轮的利弊，得出结论：既省力又改变力的方向的组合——滑轮组。

（2）教师协助学生分析滑轮组的组成、特点、规律、应用。

（3）协助学生再次探究滑轮及滑轮组。

5、练习如图所示：小明站在地上，利用滑轮组提升重300N的物体，如果使用的动滑轮重12N，他至少要用多大的力才能提起？如果他将物体提高3米，需要把手里的绳子收上去几米？（不计摩擦）一根绳子最多能提起300 牛的力，想用它提起1000的重物，绕成滑轮组至少要几根绳子承重？画出滑轮组的示意图。

（学生板书，正确评价解题过程）6、小结与练习（一）定滑轮1 滑轮的位置固定不变。

2 不省力,可以改变力的方向。

（二）动滑轮1 滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动。

2 可以省一半力,但不能改变用力方向（三）滑轮组重物由几段绳子承担,匀速提起重物所用的力就是物体所受重力的几分之一；绳端移动的距离就是重物上升距离的几倍。

P84 动手动脑学物理7、作业布置（1）自制一个小滑轮,安装在合适的地方,说明它的作用,使用它的目的。

（2）调查清轮的应用及与其它机械组合的工作状态,写出调查报告。

板书第三节 功的原理一、教学目标1、知识与技能知道功的原理2、过程与方法（1）观察、分析、总结、归纳的能力（2）动手实验能力（3）应用知识解决实际问题的能力3、情感、态度、价值观对学生进行物理学史的教育，培养学生热爱科学，为科学勤奋学习的情感二、教学重点功的原理三、教学难点对功的原理的理解，动力对机械所做的功，机械克服阻力所做的功的理解。

四、教具准备铁制大滑轮、塑料小滑轮、杠杆、 钩码、米尺斜面、木块、弹簧秤、细线等五、教学过程1、复习提问做功的两个必要因素是什么？举例说明。

计算功的公式和单位是什么？2、引入新课在日常生活里或者在劳动生产中，人们为了做功方便，常常使用某些机械。

同学们是否想到使用任何机械做功时，是遵循什么规律呢？提问：使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力，是不是也能省功呢？这节课我们要利用三个实验来寻求这个规律。

3、进行新课（1）明确实验目的是研究使用杠杆（或滑轮）提升重物时能不能省功？即手对杠杆（或滑轮）做的功与杠杆（或滑轮）对重物做的功是否相等。

（2）明确实验中动力就是手的拉力，阻力的大小等于钩码重。

图14—4，实验是利用杠杆的平衡条件算出手对杠杆的拉力。

图14—5实验中手对动滑轮的拉力由动滑轮的特点得出。

钩码重G＝mg。

（3）测量砝码提升的高度和手移动的距离时，把两个刻度尺分别竖直放在砝码及手旁，记下砝码和手的起始位置。

当用杠杆（或动滑轮）提升砝码到一定高度时，再记下砝码和手的终了位置，求出砝码升高的高度h（米）和手移动的距离s（米）（4）实验中，杠杆和动滑轮的重及杠杆和滑轮在运动中的摩擦力忽略不计，因为实验研究的是理想机械。

（5）按课文实验1、2，并参照图13—4、图13—5组装实验器材，将实验结果填入课文表格中，写出实验结论。

实验表明：利用杠杆提升砝码，使用杠杆所做的功F·s（焦）和直接用手所做的功G·h（焦）相等，即使用杠杆不能省功。

利用动滑轮提起砝码，使用滑轮做的功F·s和直接用手所做的功G·h相等，即使用动滑轮也不能省功。

总结出功的原理：1．使用机械不能省功。

这个结论叫做功的原理或使用机械时，动力对机械所做的功，等于机械克服阻力所做的功。

2．功的原理对任何机械都适用。

提问：使用任何机械都不省功，为什么人们还要使用机械呢？（课文后“想想议议”）可以省力，或省距离，或改变动力的方向，使用方便等好处。

将实验数据填入表内，然后让同学们找出利用机械做功时所遵循的统一规律。

应该对表内某些栏目做些解释。

阻力：如果提拉物体阻力就是物重，如果推拉物体阻力就是摩擦力或者包括摩擦力在内的所有阻障物体运动的力的总称。

机械克服阻力：如图1，杠杆对物体的作用力是G的平衡力F′，大小跟G相等，故W1＝G．h又如图2，动滑轮对重物G的作用力F′就是机械克服G这一阻力。

根据二力平衡F′＝G可使物体匀速升高，故W1＝F′h＝Gh。

　动力对机械所做的功：也就是在实验中相当于人的手对杠杆或滑轮所做的功。

经过学生们的讨论教师小结。

利用斜面做功，如图3实验中应指出，斜面应为光滑平面，实际上由于摩擦力存在，数值上应有误差。

根据功的原理，使用机械不能省功列出方程。

　可见斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。

例题工人在劳动中为了方便，利用一个斜面将一个重为106牛顿的机座升高0.5米，斜面长为4米，若不计摩擦阻力，机座在斜面上作匀速直线运动，求沿斜面对机座的拉力有多大？已知：G＝106牛顿 L＝4米 h＝0.5米求：拉力F解：根据功的原理　答：沿斜面对机座的拉力是1.25×105牛顿。

根据学生的能力，解此题时可以用图并将已知标在图中更便于理解功的原理。

如图5所示，利用图中的滑轮组将G＝104牛的物体匀速升高，若不计滑轮重及摩擦，外力F可使绳子自由端拉下10米，求物体升高多少？动力对机械所做的功是多少？机械克服阻力所做的功是多少？如果考虑滑轮重及绳子重和摩擦力，哪个功不变？哪个功要大一些？4、小结及练习使用机械做功时可以省力，也可以省时，但都不能省功。

几种机械联合使用也遵守这个规律——功的原理。

P86 动手动脑学物理5、作业布置阅读课文理解功的原理。

第四节机械效率一、教学目标1．知道有用功、额外功和总功的含义及三者的关系。

2．理解机械效率的概念，并能计算简单机械的效率。

3．培养学生对任何事情都要注意“效率”的科学态度。

二、教学重点对机械效率概念的理解。

三、教学难点对机械效率概念的理解四、教具准备滑轮组、铁架台、弹簧秤、刻度尺、相同木块和细线各20件。

五、教学过程1、引入有用功、额外功、总功我们学校旁有一座私人住宅正在建造中，现在需把100 N重的砂子运到6 m高的楼上。

想想看，有哪些方法，可以把砂子运上去？如图24：图24图25可以把砂子装在桶里或装在袋子里，人提上去。

可以用起重机吊上去。

还可以用动滑轮或滑轮组等简单机械将砂子运上去。

我们可以有许多办法将砂子运上楼。

现在我们选取其中的一种做个模拟实验，请大家讨论。

这是一个利用滑轮组提升砂子的装置图，请观察和思考：①几段绳子承担物体和滑轮的总重？②砂子升高h，绳子末端移动的距离s是多少？③把100 N重的砂子运上6 m高的楼上，需要做多少功？④通过滑轮组，绳子末端用了40 N的拉力将砂子运上去，实际做了多少功？⑤想一想，这两个功为什么不相等？让学生说出讨论的结果：提砂子上楼时也要把桶、动滑轮提上去，还要对桶和动滑轮做功；另外绳和滑轮之间还有摩擦，也需要做功。