八年级物理下册第12章简单机械教案

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F1>F2。

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。

实验次数动力
F1/N
动力臂
l1/m
阻力
F2/N
阻力臂
l2/m
1
2
3
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。

第1节杠杆
第2课时杠杆的类别与应用
知识与技能
1．知道杠杆种类及三种杠杆的特点；能从常见工具和简单机械中识别出杠杆并能进行分类。

2．知道杠杆的平衡条件。

3．会画力臂；能用杠杆平衡条件进行计算。

过程与方法
1．经历绘制杠杆示意图的过程，体会科学抽象的方法。

2．练习使用杠杆，体会杠杆的作用，提高观察力、抽象概括能力。

情感、态度与价值观
1．关心生活、生产和自然现象中杠杆的使用，体验科学源自生活，提高对生活的关注和对科学的学习兴趣。

2．乐于在周围生活中发现和分析各种杠杆，具有利用杠杆方便自己工作的意识。

教学重点
杠杆种类及特点，杠杆平衡条件的应用。

教学难点
画力臂，识别杠杆。

教具准备
筷子、镊子、多媒体课件等。

一、情景引入
我们先来听一个小故事：“只要您让我有一个地方站着，我就可以把地球推动起来。

”古希腊物理学家阿基米德对国王说。

“哈哈！你太会吹牛了！”国王大笑着说，“你先给我推动一样东西看看，看你讲的话怎么样！”当时，国王造了一只很大的船，可是没有办法推到水里去。

即使把全城的人都集合起来，恐怕也不能推动。

国王对阿基米德说：“那么，就请你来帮忙吧，把这条船推动到水里去吧，我的吹牛家！”阿基米德满口答应。

他精心设计
了一套复杂的杠杆和滑轮组合成的机械，末端留了一条拉绳，然后请国王来看表演。

这一天，海边人山人海。

那艘大船，长十几丈，高几层楼，确实是一个庞然大物。

阿基米德将那一条小绳交给了国王，说：“请你拉一下吧，一切就都解决了。

”国王半信半疑，手里拿着绳子，先看了看，然后轻轻一拉，奇迹出现了：大船移动起来，渐渐地向海里滑去，就像变魔术一样。

国王瞪大了眼睛，张着嘴半天才说：“这，这是怎么回事，莫非有上帝在相助？”顿时，岸上爆发出一阵欢呼声。

在这个小故事里，聪明的阿基米德巧妙地运用了杠杆，今天我们就来学习杠杆的应用。

二、新课教学
探究点：杠杆的类别及应用
多媒体展示：跷跷板。

从幼儿园放学后的小明、小伟和大勇正在玩跷跷板，他们三人一起站在跷跷板上，站在同一边的小明、小伟一下子将大勇翘了起来，大勇怎样才能将他们两人翘起来呢？
大勇迅速滑向跷跷板的外端，也就是增加大勇的重力的力臂，这样大勇一个人就可以将他们两个人翘起来。

对于大勇来说跷跷板这时候就是一个省力杠杆。

那么小明、小伟怎样才能将大勇再次翘起来？坐在哪里才能使跷跷板平衡？他们可以像大勇一样，通过增加力臂的方法，滑向跷跷板的外端；还可以再加上一个人，通过三个人的力量将大勇翘起来。

这时对于他们三人来说，跷跷板就是一个费力杠杆。

通过上面的动画可知，杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆，另外还有一种等臂杠杆。

下面请同学通过列举事例或实验说明日常生活中一些杠杆的作用，并加以区分。

1．省力杠杆
多媒体展示：压水机的手柄杠杆示意图。

请同学们根据杠杆示意图发现它有什么特点？再根据杠杆平衡条件判断一下。

归纳总结：省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。

请同学们回答在日常生活中有哪些省力杠杆？
多媒体展示省力杠杆如：铡刀(图甲)、瓶盖起子(图乙)、独轮车(图丙)。

2．费力杠杆
多媒体展示：铁锹挖土。

请同学们根据杠杆示意图发现它们有什么特点？再根据杠杆平衡条件判断一下。

归纳总结：费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力但省距离。

请同学们回答在日常生活中有哪些费力杠杆？
展示费力杠杆，如筷子、镊子等。

筷子简介：筷子，被外国人誉为“东方的文明”。

它的使用，标志着中华民族文明的进步。

美国哈佛大学一位人类学家认为，中国最古老的筷子的出现，大约是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早几百年。

3．等臂杠杆
多媒体展示：天平。

特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。

等臂杠杆最重要的应用是天平，天平是支点在中间的等臂杠杆。

多媒体展示：人体内有许多骨骼、关节构成的杠杆。

教师结合一些具体的动作(例如举、拿、抬、踢等)来讲解这些杠杆是如何工作的。

三、板书设计
第1节杠杆
第2课时杠杆的类别与应用
通过本节课的学习，使学生领悟到杠杆的理论知识来源于实践，反过来又指导实践；并且让他们知道杠杆在我国古代就有了许多巧妙应用，大约在三千多年前就有用来捣谷的舂，用来井上汲水的桔槔，还有能够做精确称量的天平和杆秤。

这些在古书《墨经》中就有相关记载，同学们应该为祖国悠久的文化历史感到自豪。

第2节滑轮
第1课时定滑轮和动滑轮
知识与技能
1．知道什么是定滑轮、动滑轮及其特点。

2．理解定滑轮、动滑轮的实质，能根据杠杆的平衡条件对两种滑轮进行理论分析。

过程与方法
经历探究定滑轮、动滑轮的工作特点的过程，进一步掌握用观察、对比来研究问题的方法。

情感、态度与价值观
1．对实践中的定滑轮和动滑轮的工作特点具有好奇心。

2．具有利用简单机械改善劳动条件的愿望。

教学重、难点
定滑轮、动滑轮的特点和工作原理。

教具准备
弹簧测力计、动滑轮、定滑轮、钩码、多媒体课件等。

一、情景引入
当我们参加升旗仪式时，看到站在地面上的人向下拉绳子，国旗就徐徐升起了。

你知道旗杆顶端有一个什么机械帮助把旗升上去的吗？你了解它的作用与实质吗？你还能举出它在其他方面的应用吗？引导学生有目的地观赏、思考、回答从而引入课题。

二、新课教学
探究点一：滑轮
观察多媒体课件图片得出滑轮定义。

中心有轴，周边有凹槽，可以绕装在框子里的轴转动的轮子叫作滑轮。

探究点二：定滑轮
问题1：我们可以直接用手将物体提升，但如果高度太高，手够不到怎么办呢？比如把国旗提升到顶端，这个时候就要用到滑轮了，现在我们就来模拟用滑轮提升国旗。

问题2：滑轮在使用时有什么样的特点？滑轮在转动，滑轮的轴不随物体一起运动，将这样的滑轮称为定滑轮。

问题3：使用机械的作用在于省力或者省距离，那么定滑轮的作用是什么呢？ 演示定滑轮，请同学们回答以下问题：
(1)钩码重力和竖直拉动时拉力大小是多少？ (2)钩码移动距离和绳子自由端移动距离是多少？ (3)钩码移动方向和拉力的方向如何？
总结：定滑轮的特点是不省力、不省距离，但可以改变力的方向。

问题4：斜着拉动时拉力大小还等于物体重力吗？
强调：沿任何方向拉动定滑轮，力的大小都是一样的。

问题5：为什么沿各个方向拉动时拉力大小都一样呢？ 定滑轮的实质是l 1＝l 2的等臂杠杆。

⎩
⎪⎨⎪⎧F ＝G s ＝h 探究点三：动滑轮
问题1：滑轮除了刚才的用法，还有其他用法来提升物体吗？演示使用动滑轮。

问题2：滑轮在使用时有什么样的特点？滑轮在转动，滑轮的轴随物体一起运动，将这样的滑轮称为动滑轮。

问题3：使用定滑轮可以改变力的方向，那么使用动滑轮的作用是什么呢？ 演示动滑轮，请同学们回答以下问题：
(1)钩码重力和竖直拉动时拉力大小是多少？ (2)钩码移动距离和绳子自由端移动距离是多少？ (3)钩码移动方向和拉力的方向如何？ 问题4：此时有几段绳子拉着重物？
问题5：物体重2N ，将绳子自由端挂在顶端时，绳子拉力大小为多少？ 问题6：如果用手拉着绳子自由端，则手的拉力大小为多少？
总结：动滑轮特点是可以省一半力，但费一倍的距离，不可以改变力的方向。

问题7：斜着拉动时拉力大小还是重力一半吗？ 强调：只有竖直方向拉动时，才能省一半的力。

问题8：为什么沿斜向拉动时拉力大小不等于重力的一半呢？ 动滑轮的实质是l 1＝2l 2的省力杠杆。

⎩
⎪⎨⎪⎧F ＝G /2s ＝2h 活动：认识定滑轮、动滑轮的实际应用。

三、板书设计
第2节 滑轮
第1课时 定滑轮和动滑轮
1．定滑轮：
(1)使用特点：可以改变力的方向，不省力也不费力，不省距离也不费距离 (2)实质：等臂杠杆 2．动滑轮：
(1)使用特点：能省一半的力，但是不改变力的方向，要多移动一倍距离 (2)实质：动力臂是阻力臂二倍的杠杆
本节知识具有承上启下的作用：滑轮是继上一节“杠杆”之后学生学习的又一种重要的简单机械，滑轮实质上是杠杆的变形，可以通过杠杆平衡条件来分析；同时滑轮也是以后学习机械效率的基础。

通过对滑轮特点的理论分析，再次体会从具体到抽象的研究方法。

首先从实物引入，通过让学生认识滑轮、利用滑轮、区分滑轮；然后让学生探究使用定滑轮和动滑轮的好处，并从理论上分析滑轮的实质。

第2节 滑轮
第2课时 滑轮组、轮轴和斜面
知识与技能
1．通过图片介绍，让学生知道滑轮组的概念，使学生初步掌握滑轮组的特点。

2．知道使用滑轮组时拉力与物重的关系；会组装简单的滑轮组。

3．了解其他简单机械的一些应用。

过程与方法
1．经历组装滑轮组的过程，学会按要求组装滑轮组的方法。

2．经历探究轮轴和斜面工作特点的过程，进一步掌握用观察、对比来研究问题的方法。

情感、态度与价值观
1．具有利用简单机械改善劳动条件的愿望。

2．通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用。

教学重、难点
知道使用滑轮组时拉力与物重的关系。

教具准备
弹簧测力计、动滑轮、定滑轮、钩码、多媒体课件等。

一、情景引入 多媒体展示：小孩吊起牛犊动画，引导学生思考，为什么一个小孩能自己把牛犊吊起来？这其中用到了什么原理呢？学完今天的课程我们就会知道。

二、新课教学 探究点一：滑轮组
教师：我们先来回顾上节课的知识，请同学回答动滑轮、定滑轮的特点。

学生回顾、思考、作答。

教师总结定滑轮和动滑轮的工作特点，自然地引出滑轮组：使用动滑轮可以省力，定滑轮能改变力的方向，如果我们既想省力，又要改变力的方向，大家想想有什么好办法？
让学生们动手实验。

实验的目的有两个：一是让学生练习组装简单的滑轮组；二是探究滑轮组在工作时的省力情况。

1．提出问题
用一个动滑轮和一个定滑轮组合起来提升重物，你能设计出多少种方法？每种方法分别能省多少力？
2．设计实验与进行实验 教师引导：向学生简单介绍一下绳子的固定端与自由端的概念，提醒他们绳子的绕法是设计实验的关键。

让学生充分发挥想象力，大胆、科学地设计。

然后让学生交流设计的方案，并给予鼓励。

让学生按照设计的方案进行操作，准确记录实验数据并填在课本表格中，引导学生观察吊起动滑轮的绳子的股数。

再次提醒学生注意操作安全，加强合作。

3．分析论证与实验结论
分析表格中的数据和吊起动滑轮的绳子的股数，可以得出结论：使用滑轮组吊重物时，若动滑轮的重力和摩擦不计，动滑轮被几股绳子吊起，所用的力就是物重的几分之一，即F ＝1n
G 。

4．拓展与提高
根据班级的实际情况，还可以提出如下问题，引导学生思考、讨论。

(1)通过观察，你认为滑轮组省力的多少取决于什么？
(2)若不计摩擦但考虑动滑轮重，则拉力与物重、动滑轮的重之间有什么关系？
(3)课前多媒体所示的情景，你认为这可能吗？理由是什么？
学完这部分内容后，可以引导学生通过表格的形式对定滑轮、动滑轮和滑轮组进行对比总结。

定滑轮动滑轮滑轮组
定义
实质
特点
探究点二：轮轴和斜面
教师指导学生阅读课本“科学世界”：轮轴和斜面的应用。

活动1：简单介绍轮轴的知识及其应用。

活动2：引导学生说出常见的斜面：盘山公路，斜坡等。

提问：利用斜面想要把一个重物提升到一定高度，想更省力，如何实现？
小组内交流讨论，得出结论：延长斜面的长度可以更省力。

多媒体展示生活中利用斜面的例子。

活动3：多媒体展示我国古代对简单机械的利用情况。

三、板书设计
第2节滑轮
第2课时滑轮组、轮轴和斜面
本节先回顾定滑轮、动滑轮的特点，后指出如果把定滑轮和动滑轮组合起来使用，就可以既省力又改变力的方向，接着研究使用滑轮组时拉力与物重的关系。

最后介绍了另两种常见的简单机械——轮轴和斜面，通过图片、录像等多媒体资料介绍我国古代对简单机械的利
用情况，来拓宽学生的知识面，同时进行爱国主义教育。

第3节机械效率
第1课时认识机械效率
知识与技能
1．知道有用功、额外功、总功的含义，知道三者之间的关系。

2．知道机械效率的概念，能结合具体实例认识什么是有用功、额外功、总功，会计算机械效率。

过程与方法
经历探究滑轮组机械效率的过程。

情感、态度与价值观
1．通过探究活动增强与其他同学合作的意识，培养学生严谨的科学态度。

2．在分析问题、解决问题的同时，体会成功的喜悦，激发探索科学的求知欲。

3．关注生产、生活中的各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。

教学重点
1．理解机械效率。

2．探究滑轮组的机械效率。

教学难点
理解机械效率。

教具准备
多媒体课件等。

一、情景引入
小明家最近买了一套新房，家在三楼。

想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼。

请同学们根据需要，选择机械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组的办法最好？
如图所示的三种方法可供参考：第1种是人直接提着沙子上楼；第2种是把沙子放进桶里，人通过动滑轮把沙子拉上楼；第3种是把沙子放进质量较小的袋子里，人通过动滑轮把沙子拉上楼。

请学生发表自己的见解，提出各种方案。

并对各个方案进行讨论，比较优缺点。

二、新课教学
探究点一：有用功、额外功和总功
结合用动滑轮提升沙子，请同学们观看提沙子过程的视频。

思考：
(1)在把沙子从一楼运上三楼的过程中，每种方法中各对哪些物体做了功？ (2)无论他采取哪种方法都必须做的功是他对什么做的功？
(3)在几种不同的方法中他不愿做但又不得不做的功分别是什么？
板书：一般来说，必须要做的功为有用功，克服机械自身部件的重力和摩擦力不得不做的功为额外功，有用功和额外功之和为总功。

指出：前面实验中，第三种方法最好，因为第三种方法做的额外功最少，总功最少。

探究点二：机械效率
工作中，我们总是希望额外功越少越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。

在物理学中，用机械效率表示有用功在总功中所占的比例。

机械效率＝有用功
总功×100%
计算公式：η＝W 有用
W 总
×100%
注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，一定有η＜1。

组织学生讨论：
(1)机械效率有单位吗？
(2)为什么机械效率没有大于1的？
(3)用小数和百分数来表示机械效率，你认为哪种表达更好？
学生经过讨论回答：机械效率没有单位，总小于1，用百分数表示更好。

多媒体展示例题：
利用如图所示的滑轮组，在F ＝80N 的拉力作用下，将一个重为180N 的物体匀速提高1m ，绳重、摩擦不计。

求：总功、有用功、额外功和滑轮组的机械效率。

(1)组织学生分析、讨论、计算； (2)展示学生解题过程； (3)总结、评价。

三、板书设计
第3节 机械效率 第1课时 认识机械效率
1．有用功、额外功、总功：
(1)有用功：为达到目的必须要做的功
(2)额外功：我们不需要但是又不得不做的功 (3)总功：有用功和额外功的总和 W 总＝W 有＋W 额 2．机械效率：
(1)有用功与总功的比值叫作机械效率 (2)η＝W 有
W 总
×100%
常用百分数表示，η<1
《机械效率》一节主要讲述有用功、额外功、总功和机械效率等方面的内容。

前面我们已经学习了功的基本概念，而引入这些物理概念的目的就在于要研究机械做功的问题。

一谈到机械做功就不得不谈到机械效率的问题，所以这节课将更多地与我们的实际生活相联系。

在上课时注重与生活实际相联系，让学生通过学习，明确机械的使用就是为了代替人力做功，鼓励学生认真了解和认识身边的机械，而且在教学过程中让学生自己动手探究滑轮组的机械效率，调动了学生自主学习的积极性和主动性，激发了学生学习的积极性。

第3节 机械效率 第2课时 测量机械效率
知识与技能
1．通过实验了解滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关，知道提高机械效率的方法。

2．理解提高机械效率的意义。

过程与方法
1．通过探究实验，培养学生拟定简单的科学探究计划和实施实验方案的能力。

2．从生活实际出发，培养学生探究物理学的有关知识，深入认识事物的能力。

情感、态度与价值观
1．关注生产、生活中各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。

2．在实验中进行充分的交流与合作，培养学生严谨求实、实事求是、尊重实验结果的。