10.1科學研究：杠桿的均衡條件第1課時認識杠桿和杠桿的均衡條件教課目的【知識與能力】1．知道什么是杠桿，能從常有工具中辨識出杠桿。2．能夠辨識出支點，動力、阻力，會確立動力臂、阻力臂。3．經過察看與實驗，研究并理解杠桿的均衡條件，并能進行簡單計算。教課重難點【教課要點】杠桿均衡條件，經歷研究杠桿均衡條件的過程并運用它剖析相關問題。【教課難點】力臂的觀點和畫法。課前準備羊角錘、鐵架臺、鉤碼、細繩、平分刻度的均質木尺、多媒體課件等。教課過程一、新課引入多媒體展現：如下圖，古埃及人建筑金字塔時利用簡單機械挪動巨大石塊，我國古代利用桔槔在井上汲水，在現代建筑工地上，人們利用挖土機、起重機、吊車、鉗子等工具進行勞動，讓學生找出它們的共同特色。經過這些實例，有效地惹起學生的注意，進而導入新課。二、新課教課研究點一杠桿察看下列圖中物體的工作特色，請學生回答。學生溝通議論得出：(1)硬；(2)在力的作用下繞某一點轉動。演示：用長木板繞固定點轉動撬一重物。說明物體只假如硬的就行，跟形狀沒關。同時邊說邊板書課題。1．定義：一根硬棒在力的作用下假如能繞固定點轉動，這根硬棒就叫杠桿。讓學生再舉一些杠桿的實例(如活塞式抽水機、蹺蹺板)以穩固對定義的理解。2．杠桿的五因素。支點：杠桿繞著轉動的點，用字母O表示。動力：使杠桿轉動的力，用字母F1表示。阻力：阻擋杠桿轉動的力，用字母F2表示。那么要產生相同的成效，施加力的大小、方向能否相同呢？讓學生按下列圖分別操作。分別按圖甲三個地點沿圖示方向向下施力使杠桿靜止。發問：三次施加力的大小能否相同？答：不相同(大小關系能回答出來)。這說明要使杠桿保持這類狀態，力的大小跟什么相關？學生可能會回答跟作用點和支點的遠近相關，且距離越大，力越大。老師不加解說，再讓學生按圖乙所示施加力使杠桿保持靜止，學生會發現固然作用點相同，即作用點和支點的遠近相等但力的大小卻不同，且F>F，問：那跟什么相關呢？12學生沒法解說(必定產生激烈的求知欲)，這時出示課上練習紙讓學生在圖上畫出過支點O作沿1、2方向的直線的垂線段(這一點有些學生的準備知識可能不足，老師可先察看，FF若學生畫得很好，老師就略畫一下，若不可以，老師就得詳盡示范給學生看)并標上l、l。12問：l1、l2哪個大？F1、F2哪個大？老師再來解說要使杠桿保持靜止狀態，力的大小不是跟支點到力的作用點的距離相關，而是跟支點到方才的直線的距離相關，我們把沿力的方向所畫的直線叫力的作用線，過支點到力的作用線的距離叫力臂。動力臂：支點到動力作用線的距離，用字母阻力臂：支點到阻力作用線的距離，用字母

l1表示。l2表示。老師在黑板上畫出蹺蹺板的表示圖，并示范畫出杠桿的五因素。3．請同學們畫出下列圖的力臂。教師巡回指導，注意發現比較典型的錯誤，反應點撥。教師概括總結：畫力臂的步驟：確立支點；確立力的作用線；過支點到力的作用線作垂線；標垂足，定力臂。研究點二杠桿的均衡條件我們把方才杠桿所處的狀態叫杠桿的均衡，所謂杠桿的均衡就是杠桿處于靜止狀態或勻速轉動狀態，那么杠桿的均衡跟哪些因素相關呢？研究：杠桿的均衡條件。1．猜想：2．設計實驗：3．進行實驗：把杠桿用細線掛在鐵架臺上，調理兩頭的均衡螺母，使杠桿不掛鉤碼時在水平地點均衡(便于丈量力臂)。給杠桿兩頭掛上不同數目的鉤碼，挪動鉤碼的地點，使杠桿均衡。這時杠桿兩頭受到的作使勁等于各自鉤碼的重力。把支點右側的鉤碼重量看作動力F1，支點左側的鉤碼重量看作阻力F2；量出杠桿均衡時的動力臂l1和阻力臂l2；把數值填入表中。改變力和力臂的數值，再做兩次實驗。實驗動力動力臂阻力阻力臂次數F/Nl/mF/Nl/m1122123溝通與合作，得出結論：依據表中的數據進行剖析，比如能夠對它們進行加、減、乘、除等運算，找出它們之間的關系。關于開始提出的問題，你能得出什么？杠桿的均衡條件(杠桿原理)：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即

F1l

1＝F2l

2。F1l2用比率式表示F2＝l1，它的含義是假如動力臂是阻力臂的幾倍，那么動力就是阻力的幾分之一。三、板書設計第一節科學研究：杠桿的均衡條件第1課時認識杠桿和杠桿的均衡條件一、杠桿的定義在力的作用下能夠繞固定點轉動的硬棒。二、杠桿的五因素：1．支點：杠桿繞著轉動的點。2．動力：使杠桿轉動的力。3．阻力：阻擋杠桿轉動的力。4．動力臂：從支點到動力作用線的距離。5．阻力臂：從支點到阻力作用線的距離。三、杠桿的均衡當杠桿在動力和阻力作用下靜止(或勻速轉動)時，我們就說杠桿均衡了。四、杠桿的均衡條件1122Fl2動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即Fl＝Fl或1＝。F2l1四、教課反省杠桿在生活和生產中有著寬泛的應用，學好這部分知識擁有重要的實質意義。杠桿是一種重要的簡單機械，也是學習滑輪、輪軸等其余一些簡單機械的基礎。大多數學生對生活中的杠桿比較熟習，也很感興趣；但對杠桿的“五因素”及杠桿的均衡條件，還不清楚。經過本節課的學習，能夠把學生的感性經驗上漲為理性認識。此外，讓學生親身經歷研究杠桿均衡條件的全過程，有益于培育學生科學研究的能力。第2課時杠桿均衡條件的應用教課目的【知識與能力】1．會對杠桿分類，并能依據實質需求選擇適合的杠桿。2．會畫杠桿的表示圖。教課重難點【教課要點】杠桿的分類。【教課難點】力臂畫法和杠桿的分類。課前準備多媒體課件等。教課過程一、新課引入我們先來聽一個小故事：“只需您讓我有一個地方站著，我就能夠把地球推進起來。”古希臘大數學家阿基米德對國王說。“哈哈！你太說大話了！”國王大笑著說：“你先給我推進一樣東西看看，看你講的話怎么樣。”當時，國王造了一只很大的船，但是沒有方法推到水里去。即便把全城的人都會合起來，唯恐也不可以推進。國王對阿基米德說：“那么，就請你來幫忙吧，把這條船推進到水里去吧，我的說大話家！”阿基米德滿口答應。他精心設計了一套復雜的杠桿和滑輪組合成的機械，尾端留了一條拉繩，而后請國王來看表演。這天，海邊人流如潮。那艘大船，長十幾丈，高幾層樓，的確是一個龐然大物。阿基米德將那一條小繩交給了國王，說：“請你拉一下吧，全部都解決了。”國王將信將疑，手里拿著繩索，先看了看，而后這么輕輕一拉。奇觀出現了：大船挪動起來，逐漸地向海里滑去就像耍魔術相同。國王瞪大了眼睛，張著嘴半天才說：“這，這是怎么回事，難道有上帝在互助？”立時，岸上迸發出一陣喝彩聲。在這個小故事里，聰慧的阿基米德奇妙地運用了杠桿，今日我們就來學習杠桿的應用。二、新課教課研究點杠桿的類型及應用多媒體展現：動畫1：蹺蹺板。從幼兒園放學后的小明、小偉和大勇正在玩蹺蹺板，他們三人一同站在蹺蹺板上，站在同一邊的小明、小偉一下子將大勇翹了起來，大勇如何才能將他們兩人翹起來呢？對，大勇快速滑向蹺蹺板的外端，也就是增添大勇的力臂，這樣大勇一個人就能夠將他們兩個人翹起來。關于大勇，蹺蹺板這時候就是一個省力杠桿。這時小明、小偉如何才能將大勇再次翹起來？坐在哪里才能使蹺蹺板均衡？他們能夠像大勇相同，經過增添力臂的方法，滑向蹺蹺板的外端；還能夠再加上一個人，經過三個人的力量將大勇翹起來。關于他們三人，蹺蹺板這時候就是一個費勁杠桿。經過上邊的動畫，可知，杠桿能夠分為省力杠桿、費勁杠桿，此外還有一種等臂杠桿。1．省力杠桿。請同學們看多媒體：動畫2：壓水機壓水，壓水機的手柄杠桿表示圖。請同學們依據杠桿表示圖發現它有什么特色？再依據杠桿均衡條件判斷一下。概括總結：省力杠桿：動力臂大于阻力臂，動力小于阻力，省力但費距離。請同學們回答在平時生活中有哪些省力杠桿？出示省力杠桿如：鍘刀(圖)、瓶蓋起子(圖)、獨輪車(圖)。議論：阿基米德運用了發散性思想假想假如動力臂“無窮長”，就能夠承受“無窮大”1的阻力，于是深重的東西都可“撬動”起來。但是假如阿基米德把地球撬起10000毫米那么一點的話，他就將在空中劃過一個很大很大的弧，一輩子也走不到頭。2．費勁杠桿。請同學們看多媒體：動畫3：鐵鍬挖土。請同學們依據杠桿表示圖發現它有什么特色？再依據杠桿均衡條件判斷一下。概括總結：費勁杠桿：動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，費勁但省距離。請同學們回答在平時生活中有哪些費勁杠桿？筷子、鑷子等。簡介筷子：筷子，被外國人譽為“東方的文明”。是中華民族的國粹。它的使用，標記著中華民族文明的進步。美國哈佛大學一位人類學家以為，中國最古老的筷子的出現，大概是在公元前1200多年從前，比西方人使用刀叉要早幾百年。3．等臂杠桿。請同學們看多媒體：動畫4：天平。特色：動力臂等于阻力臂，動力等于阻力。等臂杠桿最重要的應用是天平。天平是支點在中間的等臂杠桿，如下圖。多媒體展現：人體內很多地方的骨骼、關節組成的杠桿。教師聯合一些詳細的動作(比如舉、拿、抬、踢等)來解說這些杠桿是如何工作的。教師概括總結：種類條件利處代價實例省力杠桿動力臂大于阻力臂省力費距離老虎鉗費勁杠桿動力臂小于阻力臂省距離費勁鑷子、筷子等臂杠桿動力臂等于阻力臂相等力和距離二者都不省也都不費天平三、板書設計第2課時杠桿均衡條件的應用杠桿種類杠桿特色杠桿長處杠桿弊端省力杠桿l1＞l2，F1＜F2省力費距離費勁杠桿l1＜