PAGE1PAGE第十二章簡單機械三環(huán)：自學展示反饋本章是在前面學習過力學的基礎(chǔ)上，研究杠桿、滑輪等簡單機械，并進一步研究簡單機械的機械效率.通過本章學習，我們應(yīng)該對力學知識獲得進一步理解：能從常見工具和器械中識別出杠桿和滑輪，知道杠桿、滑輪的特點和應(yīng)用，會使用簡單機械改變力的大小和方向，能正確計算簡單機械的機械效率.本章共分4節(jié)：1.第1節(jié)“杠桿”，本節(jié)講述了杠桿的概念和分類，要求學生能從生活中的簡單機械中識別出杠桿；本節(jié)有一個重要的實驗“探究杠桿的平衡條件”，在教學中不僅要使學生通過探究活動得到結(jié)論性、規(guī)律性的知識，而且要通過探究活動掌握初步的科學探究方法.其中重點要學習怎樣提出科學的猜想設(shè)計實驗表格，培養(yǎng)收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的能力.2.第2節(jié)“跨學科實踐：制作簡易桿秤”，讓學生根據(jù)杠桿的平衡條件知識，制作一個簡易桿秤，培養(yǎng)學生對物理知識的應(yīng)用能力.3.第3節(jié)“滑輪”，本節(jié)講述了定滑輪、動滑輪的概念、特點和實質(zhì)，并進一步學習了滑輪組的特點和組裝，最后引導(dǎo)學生初步了解斜面和輪軸.本節(jié)也有一個重要的實驗探究“研究定滑輪和動滑輪的特點”，這個實驗探究讓學生邊思考邊操作，自己摸索，學會安裝滑輪，總結(jié)出兩種滑輪的特點.4.第4節(jié)“機械效率”，本節(jié)是在學習了功、功率的計算的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學生理解有用功、總功的概念并掌握機械效率的計算，知道實際提高機械效率的方法.【教學目標】1.①認識杠桿、識別杠桿的類型，理解杠桿的平衡條件.②認識定滑輪、動滑輪，并能通過組裝滑輪組改變力的大小和方向，解決簡單的實際問題.③理解有用功、額外功、總功和機械效率的概念，理解額外功產(chǎn)生的原因，知道機械效率η<1，會正確進行有關(guān)機械效率的計算.2.探究杠桿的平衡條件，學習分析實驗現(xiàn)象，尋找數(shù)據(jù)間的規(guī)律，歸納出實驗結(jié)論的一般方法；親自動手組裝滑輪組，體會滑輪組的好處；通過參與探究斜面機械效率的活動，學習擬訂簡單的科學計劃和實驗方案.3.在實驗中培養(yǎng)學生具有對科學的求知欲，樂于探究自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學道理，有將科學技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會實踐的意識.【教學重點】杠桿的平衡條件，滑輪及其應(yīng)用；有用功、額外功、總功和機械效率的概念和相關(guān)計算、提高機械效率的方法.【教學難點】運用杠桿平衡條件進行計算，滑輪組的組裝和省力分析，測斜面和滑輪組、杠桿等機械效率的方法.【課時建議】本章共有4節(jié)，建議8課時.第1節(jié)杠桿…………………2課時第1課時杠桿及其平衡條件第2課時生活中的杠桿第2節(jié)跨學科實踐：制作簡易桿秤………1課時第3節(jié)滑輪…………………2課時第1課時定滑輪和動滑輪第2課時滑輪組第4節(jié)機械效率……………2課時第1課時認識機械效率第2課時測量機械效率本章復(fù)習和總結(jié)………………1課時1.觀察法：注意觀察日常生活中使用的簡單機械，通過生活經(jīng)驗以及具體事件的分析，加深對簡單機械的理解；2.實驗探究法：本章三節(jié)實驗探究內(nèi)容分別是：探究杠桿的平衡條件；研究定滑輪、動滑輪、滑輪組的特點；測量滑輪組的機械效率并探究其影響因素.第1節(jié)杠桿第1課時杠桿及其平衡條件課題杠桿及其平衡條件課型新授課教學目標1.認識杠桿，了解關(guān)于杠桿的五要素（支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂）.2.理解杠桿的平衡條件，并會進行相關(guān)計算.3.通過觀察和實驗，了解杠桿的結(jié)構(gòu)，具有一定的觀察能力、分析和概括能力.4.經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程，學習分析實驗現(xiàn)象，尋找數(shù)據(jù)間的規(guī)律，從中歸納出實驗結(jié)論的一般方法.教學重點杠桿的結(jié)構(gòu)，杠桿的平衡條件教具準備多媒體課件教學難點力臂的概念及畫法教學課時1課時新課導(dǎo)入教師播放視頻：關(guān)于撬棒、開瓶器、蹺蹺板、鑷子、剪刀等物品在生產(chǎn)、生活中工作的情景.然后引導(dǎo)學生觀察，并提出問題：在生產(chǎn)、生活中，這些工具起到了什么作用？它們有什么共同特點？學生觀看，思考、討論，回答：它們都是硬棒，這些硬棒在受力的時候，都能繞著一個固定的點轉(zhuǎn)動.教師鼓勵學生的回答，并引出杠桿的概念.板書：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是一個杠桿.師：下面我們就一起來認識并探究杠桿.進行新課杠桿的認識師：在我們生活中用到杠桿的地方很多，請同學們思考：（1）為什么杠桿必須是根“硬棒”？（2）杠桿必須是“直棒”嗎？生1：如果杠桿不“硬”，在力的作用下它將很容易發(fā)生形變，不能工作，因此杠桿必須是硬棒.生2：杠桿定義中的硬棒指的是“不易變形”的物體，所以杠桿不一定是直棒，其形狀可異.教師總結(jié)：一根硬棒能成為杠桿必須滿足兩個條件：一是要有力的作用，二是能繞固定點轉(zhuǎn)動，缺少任何一個條件都不能成為杠桿，杠桿可以是直的也可以是彎曲的，還可以是某個機械組合的一部分.師：為了進一步了解杠桿，我們先來熟悉幾個與杠桿有關(guān)的名詞（教師用多媒體展示課件“杠桿的五要素、杠桿力臂的作法”，并進行講解）.杠桿的五要素、杠桿力臂的作法（多媒體課件）1.杠桿的五要素：（如右圖）（1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，常用O表示.（2）動力：使杠桿繞支點轉(zhuǎn)動的力，常用F1表示.（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，常用F2表示.（4）動力臂：從支點到動力作用線的距離，常用l1表示.（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的距離，常用l2表示.2.力臂的作法：力臂是支點到力的作用線的距離，即支點到力的作用線的垂線段的長.作力臂的一般方法為：（1）找出支點并用O標出來；（2）通過力的作用點畫出力的作用線（一般用虛線）；（3）過支點O向力的作用線作垂線，用符號標出垂足；（4）用花括號或兩端帶箭頭的線段標出支點到垂足的距離，寫上相應(yīng)的符號（l1或l2），即為該力的力臂.例題1（用多媒體展示）如圖是一個Z形杠桿，請在圖中畫出力F對支點O的力臂l.答案：如圖所示.杠桿的平衡條件教師播放課件：使用杠桿搬動巨大石塊的情景.請大家觀看，同時提出問題：為什么借助杠桿可以完成呢？學生思考、討論，回答：杠桿可以省力.師：同學們回答正確，很棒！但到底滿足什么規(guī)律呢？好，下面我們來探究杠桿的平衡滿足什么條件.教師引入杠桿平衡的概念：板書：杠桿處于靜止狀態(tài)或繞支點勻速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)都叫杠桿平衡.教師請一位同學演示用不同的方式推門的效果：①在門把手附近用力推門；②在門軸附近用力推門；③在同一位置沿不同的方向推門.并要求這位同學說出感受.教師引導(dǎo)學生提出猜想：推門時需要的動力可能與動力臂的長短有關(guān)，動力臂越長，需要的動力可能越小.教師引導(dǎo)學生進行實驗“探究杠桿的平衡條件”：（1）小組討論提出問題，作出猜想；（2）討論并設(shè)計合理的實驗方案；（3）進行實驗，收集數(shù)據(jù)；（4）對數(shù)據(jù)進行分析，得出結(jié)論；（5）討論實驗中出現(xiàn)的問題.設(shè)計表格（供參考）師：當杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了.在我們這個實驗中第一步應(yīng)該把杠桿在水平位置上調(diào)平，為什么這樣做，請同學們思考一下（解釋原因）.請同學們觀察一下，如何才能達到這一目的呢？生：調(diào)平原因：為了保持杠桿初始處于平衡狀態(tài)，測量力臂方便.我們可以通過調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿平衡.師：那么在做實驗的過程中能否再去調(diào)節(jié)杠桿的平衡螺母呢？生：不能.師：為了統(tǒng)一標準，我們把支點右邊的鉤碼當動力，支點左邊的鉤碼當阻力.在這三次實驗中同學們可任意的取三次值，讓杠桿達到平衡.每四人一組，每組出一名同學負責隨時記錄數(shù)據(jù).好，現(xiàn)在請同學們參照教材P105的實驗步驟開始做實驗.同學們能否找出一個規(guī)律來？生：動力×動力臂=阻力×阻力臂.師：對，這就是我們這一節(jié)課要研究的杠桿平衡條件.板書：杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂.用字母表示，可以寫成：F1l1=F2l2教師總結(jié)：這個平衡條件就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理，這個關(guān)系式也可以寫成下面的形式：.也就是說，當阻力和阻力臂一定時，所用的動力與動力臂成反比.即動力臂越大，所用的力就越小，這也就可以解釋為什么我們可以用較小的力產(chǎn)生較大的力了.例題2（用多媒體展示）如圖所示，一根木棒AB在O點被懸掛起來，AO=OC，在A、C兩點分別掛有兩個和三個相同的鉤碼，木棒處于水平平衡.如果在木棒的A、C兩點各增加一個同樣的鉤碼，則木棒（）A.繞O點順時針方向轉(zhuǎn)動B.繞O點逆時針方向轉(zhuǎn)動C.仍保持平衡D.平衡被破壞，轉(zhuǎn)動方向不定解析：由題意知，杠桿重心應(yīng)在O點左側(cè)，設(shè)一個鉤碼自重為G，杠桿重力的力臂為lO，杠桿重力為GO，AO=OC=l，則有：2G×AO+GO×lO=3G×OC，即2GL+GOlO=3Gl，所以GOlO=Gl；兩邊再各加一個鉤碼后：左邊=3G×AO+GOlO=3Gl+GOlO=3Gl+Gl=4Gl，右邊=4G×OC=4Gl，因為兩邊力和力臂的乘積相等，所以杠桿平衡.答案：C教學板書課堂小結(jié)通過這節(jié)課的學習，我們共同學習了杠桿的相關(guān)知識，知道了一個硬棒在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動，我們就說它是杠桿.我們也了解了杠桿的特點、好處，最重要的是我們探究了杠桿的平衡條件，還能夠根據(jù)杠桿的平衡條件進行分析、判斷和簡單計算.教學反思1.杠桿這節(jié)的教學重點是要求學生能根據(jù)杠桿的五要素把生活中的杠桿模型和理想的理論模型結(jié)合起來，比如剪刀、夾菜的筷子、指甲剪等.這節(jié)有一個重點也是難點：找支點和作力臂，這里既牽扯到數(shù)學中點到直線的距離，又涉及物理中力的作用點和力的示意圖，學生感到非常困難.突破重難點的方法，通過實例演示，引導(dǎo)學生分析，提煉方法步驟：一（支）點二力和方向，延長力的作用線，過（支）點作垂線（段）.畫力臂并比較力臂大小是下一課時杠桿分類的基礎(chǔ)，一定要多練并讓學生過關(guān).2.在杠桿的平衡條件的探究實驗中，引導(dǎo)學生猜想杠桿的平衡條件可能與力臂的大小和力的大小有關(guān)，這樣學生不至于盲目猜想，既調(diào)動了學生的積極性、主動性，同時使學生合理的科學猜想，快速進入探究的課題.在分析數(shù)據(jù)時，教師既要放開主動權(quán)，又要參與引導(dǎo)，如提醒學生可以先把數(shù)據(jù)分開來考慮.把數(shù)據(jù)按物理量分成兩組進行分析，接著把有特色的數(shù)據(jù)放在一起研究，最后把所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來，運用數(shù)學工具：加、減、乘、除等簡單計算方法，討論，尋找規(guī)律，形成科學的結(jié)論，這樣不僅營造寬松環(huán)境，而且培養(yǎng)了學生敢想敢說的精神及分析概括問題的能力.教學過程中老師的疑問：教師點評和總結(jié)：課后·知能演練基礎(chǔ)鞏固1.公元前400多年,墨子所著《墨經(jīng)》中已有杠桿原理的記述,他將阻力臂叫“本”,動力臂叫“標”。如圖所示的工具正常使用時屬于“本短標長”的是()2.關(guān)于杠桿,下列說法正確的是()A.杠桿一定是直的B.動力臂與阻力臂之和一定等于杠桿長度C.動力和阻力一定在支點兩側(cè)D.動力可能等于阻力3.2024年6月16日濟南明湖龍舟文化節(jié)暨第二十三屆明湖龍舟邀請賽在大明湖風景區(qū)舉辦,現(xiàn)場圍觀市民人山人海,熱鬧非凡。如圖所示,比賽時運動員一手緊握船槳的末端,另一手用力劃槳,此時的船槳可看成一個杠桿,下列各圖能正確表示其原理的是()4.如圖所示,關(guān)于杠桿平衡條件的實驗的相關(guān)說法正確的是()A.加減鉤碼進行實驗過程中,還可以調(diào)節(jié)平衡螺母B.在兩側(cè)的鉤碼下同時各添加一個相同的鉤碼,杠桿依然水平平衡C.該實驗可得出結(jié)論:當阻力和阻力臂乘積一定時,動力臂大,動力就大D.多次實驗是為了得到普遍規(guī)律5.如圖所示,用刻度均勻的勻質(zhì)杠桿進行探究杠桿平衡條件的實驗(每個鉤碼重0.5N)。下列說法正確的是()A.實驗前,杠桿停留在圖甲所示位置,此時杠桿處于不平衡狀態(tài)B.圖乙,在A、B處各去掉相同數(shù)量的鉤碼,杠桿仍然能保持平衡C.圖丙,彈簧測力計從a轉(zhuǎn)到b杠桿始終保持平衡,則拉力與其力臂的乘積不變D.圖丁,用3N的力在C點豎直向上拉杠桿,能使杠桿保持在水平位置平衡6.桿秤是一種中國傳統(tǒng)的稱量工具,凝聚著中國人民的智慧。如圖所示,O為桿秤提紐,lOA=8cm,秤砣質(zhì)量m=0.2kg,不掛重物和秤砣時,手提提紐,桿秤可水平平衡。用它稱魚,當秤砣置于B點時,桿秤再次水平平衡,此時測得lOB=32cm,則稱得魚的質(zhì)量為()A.0.05kg B.0.2kgC.0.6kg D.0.8kg7.下圖為某同學探究杠桿平衡條件時的情境,已知每個鉤碼的質(zhì)量為50g,當彈簧測力計與杠桿成30°角時,杠桿剛好在水平位置平衡,則此時彈簧測力計的示數(shù)為N。

能力提升8.如圖所示,作用在A點上的4個力中,力臂最長的是()A.F1 B.F2 C.F3 D.F49.小科在如圖筷子盒M處施力時,會有筷子從出口滾出。以下能正確表示按下筷子盒時杠桿示意圖的是()10.下圖為釣魚竿釣魚的示意圖,O為支點,請畫出F1、F2的力臂l1和l2。11.如圖所示,秤砣的質(zhì)量為0.5kg,秤鉤懸掛處A與秤紐O間的距離為6cm,掛上物體后,秤砣移至距O點24cm的B處時,秤桿正好水平,g取10N/kg。(1)求秤砣受到的重力。(2)求被稱物體的重力。(3)若秤桿長60cm,則這把秤最大能稱量物體的質(zhì)量是多少?思維拓展12.某同學在探究杠桿平衡條件的實驗中:(1)為了便于測量(選填“力”或“力臂”),應(yīng)使杠桿在水平位置平衡。為此應(yīng)將圖甲中平衡螺母向(選填“左”或“右”)調(diào)節(jié)。

(2)該同學通過如圖乙所示實驗裝置得到了1、2兩組實驗數(shù)據(jù),由表中數(shù)據(jù)推測出杠桿的平衡條件是:(用F1、F2、l1、l2表示)。

序號動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11.030.01.520.023.010.02.015.031.015.01.020.041.030.01.520.0(3)為了讓實驗結(jié)論更科學普遍,又利用圖丙實驗裝置在保持彈簧測力計位置和鉤碼個數(shù)不變的情況下,進行3、4兩次實驗,由表中數(shù)據(jù)分析可以看出,第次實驗數(shù)據(jù)存在問題,如果數(shù)據(jù)讀取沒有問題,出現(xiàn)這一問題的原因是