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簡單機械 單元課題 第十二章 簡單機械 單 元 教學(xué)目標(biāo) 認(rèn)識杠桿；認(rèn)識有關(guān)杠桿的幾個概念；能從常見工具和簡單機器中識別出杠桿；知道杠桿的平衡條件及杠桿的應(yīng)用；經(jīng)歷繪制杠桿示意圖的過程，體會科學(xué)抽象的方法；經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程。 單 元 重、難點 杠桿平衡條件是人們分析、計算杠桿問題的理論依據(jù)，也是研究其他各種簡單機械的基礎(chǔ)，所以經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程并運用它分析有關(guān)問題是本節(jié)的重點。 很多學(xué)生盡管能正確說出力臂的定義，但遇到實際問題時仍把支點到動力或阻力作用點的距離作為力臂，所以力臂的概念及其畫法是本節(jié)的難點。 單 元 教學(xué)設(shè)想 本章第一節(jié)杠桿在生活和生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，學(xué)好這部分知識具有重要的實際意義。杠桿是一種重要的簡單機械，也是學(xué)習(xí)滑輪、輪軸等其他一些簡單機械的基礎(chǔ)。第二節(jié)滑輪的知識具有承上啟下的作用：滑輪是繼上一節(jié)“杠桿”之后學(xué)生學(xué)習(xí)的又一種重要的簡單機械，滑輪實質(zhì)上是杠桿的變形，可以通過杠桿平衡條件來分析，同時滑輪也是后面學(xué)習(xí)機械效率的基礎(chǔ)。第三節(jié)機械效率是對前面滑輪知識的綜合、擴展和運用。這一部分的內(nèi)容體現(xiàn)了物理知識最終要服務(wù)于生產(chǎn)和生活的理念。所以本節(jié)課無論從課標(biāo)要求，還是學(xué)生自身發(fā)展要求上看都處在一個比較重要的地位。 單元教學(xué)時數(shù)分配 4課時 單 元 教 學(xué) 設(shè) 計 課 題 第一節(jié) 杠桿 教學(xué)目標(biāo) 知識與技能 1．通過觀察生活和生產(chǎn)勞動中的各種杠桿提取共同的特征，并能在杠桿上確認(rèn)支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂的位置。能準(zhǔn)確地畫出杠桿的動力臂和阻力臂。 2．通過參與科學(xué)探究活動，能對杠桿平衡條件進(jìn)行猜想和假設(shè)，并設(shè)計出驗證方案，對獲得的信息進(jìn)行處理，得出杠桿平衡的條件。能應(yīng)用杠桿平衡條件去分析解決簡單的實際問題。 3．能根據(jù)杠桿的特點，以及作用效果等進(jìn)行分類。 過程與方法 1．通過觀察和實驗、感知杠桿，培養(yǎng)觀察能力。 2．通過實驗探究，總結(jié)歸納出杠桿的平衡條件，培養(yǎng)初步的分析概括能力，收集信息和處理信息的能力。 3．在對實例的調(diào)研、分析和解釋中進(jìn)一步理解和應(yīng)用杠桿平衡條件，嘗試應(yīng)用已知的科學(xué)規(guī)律去解釋某些具體問題。 情感態(tài)度 與價值觀 1．使學(xué)生感受到杠桿在生活中有廣泛的應(yīng)用，提高探究的樂趣。 2．運用學(xué)過的科學(xué)知識解釋生活中的杠桿，進(jìn)一步感受到生活和科學(xué)的關(guān)系。 重點難點 重 點 力臂的畫法和杠桿的平衡條件。 難 點 力臂的畫法，學(xué)生用實驗總結(jié)出杠桿的平衡條件。 教具準(zhǔn)備 杠桿，鉤碼，支架，鉗子、剪子、鑷子，刻度尺，線 教學(xué)時數(shù) 2課時 教教學(xué)流程 自主學(xué)習(xí) 自學(xué)杠桿部分，完成下列問題： 1．定義：在力的作用下能夠繞著 轉(zhuǎn)動的 叫杠桿。 2．五要素：支點指 ；動力是 ；阻力是 杠桿轉(zhuǎn)動的力；動力臂是 到 的距離；阻力臂是 到 的距離。 3.用同學(xué)模擬古埃及人搬運巨石的實物，認(rèn)識支點O、動力F1、動力臂L1、阻力F2、阻力臂L2。 4.觀察圖12.1-4，找出杠桿的五要素。 教師導(dǎo)學(xué) 第 一 課 時 師 生 互 動 補充修正 一、導(dǎo)入新課 觀察圖像中的這些日常生活用的工具，請同學(xué)說出這些工具的名稱和用途？ 這些能給我們提供方便的工具都稱為機械。日常生活中見到的那些復(fù)雜的機械也都是由簡單機械組合而成的。學(xué)習(xí)簡單機械的知識是理解復(fù)雜機械的基礎(chǔ)。 二、探究學(xué)習(xí) （一）活動探究 現(xiàn)在，誰幫我一個忙，用這里幾種不同的工具（羊角錘、硬棒、鉗子）把木塊中的釘子拔出來。（探究） 活動一：比較用羊角錘拔釘子，用鉗子拔釘子，這兩種情況用力一樣嗎？哪一種工具更省力呢？（實驗后得到羊角錘拔釘子最省力） 我們首先用羊角錘（或起子）鉗住釘帽，然后錘身抵住木塊，用力扳手柄，釘子就被拔出來了。那么，你知道羊角錘是根據(jù)什么原理制造的呢。實際上它是根據(jù)杠桿原理制造的。那杠桿是怎么一回事呢？今天大家就共同來探究杠桿（板書：探究杠桿）。首先，我們來認(rèn)識什么是杠桿？（板書：一、什么是杠桿）。 （二）杠桿的五要素的學(xué)習(xí) 最簡單的杠桿就是撬石頭時用的撬棒。還有我們小時侯玩的蹺蹺板也是杠桿。活塞式抽水機的手柄工作時也是杠桿。生活中應(yīng)用杠桿原理的機械有很多： 那么，應(yīng)用杠桿原理的機械都有什么共同點？ 學(xué)生分組討論，請組員回答： （1）都是硬棒。（軟的不行，直的彎的都可以） （2）工作過程中都在轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程中有一點是不動的。 （3）除固定不動的點外，還要受到兩個力的作用，一個能使它轉(zhuǎn)動，另一個阻礙它轉(zhuǎn)動。 針對撬石頭時用的撬棒得出杠桿關(guān)鍵概念： 在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿；得出：支點、動力、阻力的概念（板書出具體內(nèi)容）。 1．杠桿——一根硬棒、在力的作用下如果能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫杠桿。（板書） 杠桿的共同點（以撬石頭為例） （1）繞著固定點轉(zhuǎn)動。固定點——杠桿的支點 （2）受到力的作用。動力和阻力 支點O——杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點 動力F1——使杠桿轉(zhuǎn)動的力 阻力F2——阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力（板書） 回頭再分析剛才場景中各機械的支點和力臂（學(xué)生分組討論后選代表回答）： 展示一組圖片，思考這些工具在工作過程中，是否是杠桿？若為杠桿，確定支點的位置、動力、阻力作用點和方向。 2．關(guān)于力臂的教學(xué)： 教師：動力的作用效果不是由支點到動力作用點間的長度決定，而是由支點到動力作用線間的距離決定。我們把從支點到動力作用線間的距離叫做動力臂。從支點到阻力作用線間的距離叫做阻力臂。出示實例： 動力臂L1——從支點到動力作用線的距離 阻力臂L2——從支點到阻力作用線的距離 （板書） 因此，描述杠桿需要五個要素——支點O、動力F1、阻力F2、動力臂L1、阻力臂L2，總稱為杠桿的五要素。 下面請同學(xué)們畫出圖中杠桿的動力臂L1和阻力臂L2——撬棒、抽水機（介紹杠桿示意圖和力臂的畫法）。 什么是杠桿我們已經(jīng)比較清楚了，利用杠桿為什么能用小的力產(chǎn)生大的力呢？我們知道人們通常是在杠桿平衡或非常接近平衡的情況下使用杠桿的。下面我們請同學(xué)們通過做實驗來研究杠桿的平衡條件。 （三）杠桿的平衡條件（板書） 提問：支點與力的作用點間距離的遠(yuǎn)近一定會給力的作用效果帶來影響嗎？那么動力和阻力之間的關(guān)系又是怎樣的呢？下面我們就來進(jìn)行實驗，分析他們之間的關(guān)系。 活動探究：實驗裝置如圖 （邊說邊演示）這里有一杠桿，中間十字交會點就是杠桿的支點O，O點左、右邊每隔10厘米有1條虛線將杠桿等分?，F(xiàn)在取5個等質(zhì)量的鉤碼，將其中2個掛在杠桿左端第三格上，作為杠桿的阻力F2。剩下的3個作為杠桿的動力F1，若使杠桿平衡，這三個鉤碼剛好掛在右端第2個格上。改變阻力臂和阻力的大小，繼續(xù)實驗，分析杠桿的平衡條件，將實驗結(jié)果填在表格內(nèi)： 動力動力臂=阻力阻力臂 （板書） 用比例式表示，它的含義是：如果動力臂是阻力臂的幾倍，那么動力就是阻力的幾分之一。 （板書） 這個平衡條件也就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理。 三、遷移拓展 1．杠桿最小力的作法： 關(guān)于杠桿最小力的作法，先要找到最長的力臂，最長的力臂是支點與作用點的連線，之后根據(jù)杠桿阻力的方向畫出動力的方向。 2．在“研究杠桿平衡條件”實驗中 （1）實驗前出現(xiàn)圖甲所示情況，為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿左端的螺母向 調(diào)（填“左”或“右”）。 （2）實驗過程中出現(xiàn)圖乙所示情況，為了使杠桿在水平位置平衡，這時應(yīng)將右邊的鉤碼向 （填“左”或“右”）移動 格。 （3）圖乙中杠桿水平平衡后，在杠桿左右兩邊鉤碼下同時加一個相同的鉤碼，這時杠桿將 。（填“保持水平平衡”、“順時針轉(zhuǎn)動”或“逆時針轉(zhuǎn)動”） （4）如圖丙所示的案秤是個不等臂杠桿，請你根據(jù)杠桿的平衡條件，說明用幾個不重的砝碼就能平衡盤中重得多的貨物的道理 。 四、總結(jié)收獲 在這一節(jié)課中我們主要學(xué)習(xí)了哪些知識，請同學(xué)們來總結(jié)一下（學(xué)生總結(jié)） 五、鞏固訓(xùn)練 如圖所示，AOB為一機械設(shè)備的簡化示意圖，我們可以把它看成杠桿（自重不計），已知AO=2OB.固定點為O，使OB處于水平位置，此時B端掛一重物為40N的物體。問： 要使杠桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動，至少需要在A端施加F多少N的力？ 在圖中畫出此時力F的方向。 六、布置作業(yè) 1．完成配套練習(xí) 2．完成課后練習(xí)2、4題 第 二 課 時 師 生 互 動 補充修正 一、導(dǎo)入新課 復(fù)習(xí) 1．什么是杠桿？ 2．杠桿的平衡條件？ 我們先來聽一個小故事：“只要您讓我有一個地方站著，我就可以把地球推動起來?！惫畔ＥD大數(shù)學(xué)家阿基米德對國王說?！肮?！你太吹牛了！”國王大笑著說：“你先給我推動一樣?xùn)|西看看，看你講的話怎么樣。”當(dāng)時，國王造了一只很大的船，可是沒有辦法推到水里去。即使把全城的人都集合起來，恐怕也不能推動。國王對阿基米德說：“那么，就請你來幫忙吧，把這條船推動到水里去吧，我的吹牛家！”阿基米德滿口答應(yīng)。他精心設(shè)計了一套復(fù)雜的杠桿和滑輪組合成的機械，末端留了一條拉繩，然后請國王來看表演。這一天，海邊，人山人海。那艘大船，長十幾丈，高幾層樓，確實是一個龐然大物。阿基米德將那一條小繩交給了國王，說：“請你拉一下吧，一切都解決了?！眹醢胄虐胍?，手里拿著繩子，先看了看，然后這么輕輕一拉。奇跡出現(xiàn)了：大船移動起來，漸漸地向海里滑去就象耍魔術(shù)一樣。國王瞪大了眼睛，張著嘴半天才說：“這，這是怎么回事，莫非有上帝在相助？”頓時，岸上爆發(fā)出一陣歡呼聲。 在這個小故事里，聰明的阿基米德巧妙地運用了杠桿，今天我們就來學(xué)習(xí)杠桿的應(yīng)用，杠桿對人們有什么應(yīng)用呢 ？ 二、探究學(xué)習(xí) 1．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(xué)們回答在日常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） 2．費力杠桿：費力杠桿：動力臂小于阻力臂，動力大于阻力。費力但省距離。 請同學(xué)們回答在日常生活中有哪些省力杠桿？ 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(biāo)志著中華民族文明的進(jìn)步。美國哈佛大學(xué)一位人類學(xué)家認(rèn)為，中國最古老的筷子的出現(xiàn)，大約是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早幾百年。 3．等臂杠桿：動力臂等于阻力臂，動力等于阻力。 例：天平。 等臂杠桿最重要的應(yīng)用是天平。天平是支點在中間的等臂杠桿。 議一議：下圖是一些常見的器具，請對它們應(yīng)用的杠桿進(jìn)行分類，并說出分類的原則。 屬于省力杠桿的有： 屬于費力杠桿的有： 屬于等臂杠桿的有： 生活中的剪刀哪個省力？哪個費力？: 三、遷移拓展 在探究杠桿平衡條件的實驗中如圖所示，在支點左側(cè)20cm刻度處掛3個重均為0.5N的鉤碼，在支點右側(cè)15cm刻度處用彈簧測力計拉杠桿，使其水平平衡。要使彈簧測力計示數(shù)最小，彈簧測力計的拉力應(yīng)沿 方向，此時讀數(shù)為 N． 四、總結(jié)收獲 今天學(xué)到了什么？ 省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿 圖形 概念 動力臂大于阻力臂的杠桿 動力臂小于阻力臂的杠桿 動力臂小于阻力臂的杠桿 特點 省了力，但費了距離 費了力，但省了距離 不省力也不費力 實例 撬棒、鍘刀、瓶起子、 鑷子、理發(fā)剪刀 天平 五、鞏固訓(xùn)練 1．下列常用工具屬于費力杠桿的是（ ） A．吃飯用的筷子 B．撬瓶蓋的起子C．剪斷鋼絲的鉗子 D．?dāng)Q螺帽的扳手 2．小華用釣魚竿釣起重為15N的魚，如圖所示，OA=0.4m，OB=2m。下列說法正確的是（ ） A．用釣魚竿釣魚費距離 B．釣魚竿是個省力杠桿 C．手對魚桿的拉力F1的大小為75N D．手對魚桿的拉力F1的大小為3N 3．如圖所示，在用杠桿撬石頭的過程中，該杠桿屬于_____________杠桿（選填“省力”、“費力”或“既不省力也不費力”）。在用力方向不變的情況下該人想用更小的力撬起石頭，那么他的手應(yīng)該向_____________支點O（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）方向移動。 4．如圖所示的杠桿B點掛著重物G，若在A點施加一個最小的力F使杠桿平衡.請在圖中畫出此力F和力臂L的示意圖。 5．如圖所示，A燭一杠桿，O是杠桿的支點，在A的一端掛一電燈，電燈重100N。細(xì)繩的一端系杠桿的B點，另一端系于豎直的墻壁上的C點，此時杠桿在水平位置上平衡。已知AO＝4mAB=0.8m，細(xì)繩與杠桿之間的夾角是30度（不計杠桿重、細(xì)繩 重和摩擦），求細(xì)繩受到的拉力。 六、布置作業(yè) 1．完成配套練習(xí) 2．完成課后練習(xí)1、3題 板書設(shè)計 第一節(jié) 杠桿 1．概念：一根硬棒在力的作用下如果繞固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫做杠桿 2．五要素：支點O 動力F1 阻力F2 動力臂L1：支點到動力作用線的距離 阻力臂L2：支點到阻力作用線的距離 3．杠桿的識別：不考慮復(fù)雜的機械外形，從物品中抽象出簡單的杠桿模型──硬棒。 4．杠桿的分類： （1） 省力杠桿費距離 L1＞L2，F(xiàn)1＜F2； （2） 費力杠桿省距離 L1＜L2，F(xiàn)1＞F2； （3） 等臂杠桿 L1＝L2，F(xiàn)1＝F2。 5．見過的杠桿：（略） 批改輔導(dǎo) 班級人數(shù) 上交人數(shù) 上交率 批改人數(shù) 批改 反饋 優(yōu)點 不足 輔導(dǎo) 改進(jìn) 姓名 內(nèi)容 效果 教學(xué)反思