1、4.1 簡單機(jī)械一、教學(xué)任務(wù)分析本節(jié)學(xué)習(xí)杠桿、滑輪、*輪軸、*機(jī)械傳動、*斜面等簡單機(jī)械。生產(chǎn)生活中的任何復(fù)雜機(jī)械都是由簡單機(jī)械構(gòu)成的，因此，本節(jié)的學(xué)習(xí)在力學(xué)中有著重要的作用。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容需要以力的概念為基礎(chǔ)。以生活中的實例為基礎(chǔ)，以學(xué)生分組小實驗和教師點撥為基本方法，引導(dǎo)學(xué)生探究簡單機(jī)械的使用方法與工作原理，進(jìn)而能靈活應(yīng)用所學(xué)的知識解決生活中的實際問題。本節(jié)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動參與，在合作實驗、交流討論的過程中，加深對知識的理解，體驗合作學(xué)習(xí)的重要性。二、教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能（1）理解杠桿和杠桿平衡的條件。知道杠桿的支點；理解力臂的概念；理解杠桿平衡的條件：動力動力臂阻力阻力臂，能運用杠桿平衡

2、的條件進(jìn)行有關(guān)的運算；知道杠桿在生活中的應(yīng)用；學(xué)會“探究杠桿平衡的條件”，學(xué)會在同側(cè)力、異側(cè)力、力的方向不同等情況下使杠桿保持平衡的技能，記錄、處理數(shù)據(jù)，最后歸納得出結(jié)論。（2）理解滑輪。知道定滑輪不能省力，但可以改變用力方向，理解定滑輪不能省力的原理；知道動滑輪可以省一半力，理解動滑輪能省力的原理；知道滑輪在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，能用滑輪解決簡單的實際問題。*（3）知道輪軸和斜面。知道輪軸、斜面可以省力，知道輪軸、斜面可以省力的原理。*（4）知道機(jī)械傳動。知道常見的機(jī)械傳動方式，能識別不同的機(jī)械傳動方式。2.過程與方法（1）在將常見工具抽象成平直杠桿、滑輪與輪軸等簡單機(jī)械抽象成杠桿的過程中，感受

3、建模的科學(xué)方法。（2）經(jīng)歷“探究杠桿平衡的條件”過程，運用實驗歸納法得出結(jié)論；在比較各種杠桿的使用特點中，感受分類的科學(xué)方法。3.情感、態(tài)度與價值觀（1）通過了解杠桿、滑輪、輪軸、斜面、機(jī)械傳動等簡單機(jī)械與生產(chǎn)、生活的密切聯(lián)系，體驗到生活中處處存在物理。（2）通過“探究杠桿平衡的條件”“合作使用滑輪提升鉤碼”等活動，提高實驗?zāi)芰陀^察能力，養(yǎng)成團(tuán)隊協(xié)作的良好習(xí)慣。（3）通過了解中國古代墨經(jīng)對杠桿平衡條件的論述，了解天工開物中關(guān)于古代勞動人民使用簡單機(jī)械的情況等，激發(fā)民族自豪感。三、教學(xué)重點和難點重點：探究杠桿平衡的條件。難點：力臂概念的建立。四、教學(xué)資源1.學(xué)生實驗器材（每兩人一套）：釘有騎馬

4、釘?shù)哪景?、螺絲刀、小木塊、帶刻度的杠桿、彈簧夾、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺、切紙刀、鑷子、普通剪刀、線、滑輪、轆轤模型、水龍頭、小車、長木板、學(xué)習(xí)活動卡等。2.演示實驗器材：杠桿示教板、桿秤、一些水果等。3.課件：自制PPT幻燈片、flash課件等。 4.錄像：機(jī)器人、盾構(gòu)、汽車發(fā)動機(jī)工作的情景；杠桿、滑輪、輪軸、斜面、機(jī)械傳動等機(jī)械實際應(yīng)用的情景。五、教學(xué)設(shè)計思路本設(shè)計的內(nèi)容包括三個方面：一是杠桿的五要素、杠桿平衡的條件和杠桿的應(yīng)用；二是滑輪；三是滑輪組、輪軸、機(jī)械傳動、斜面等其它簡單機(jī)械。本設(shè)計的基本思路是：由“使用撬棒撬起重物、蹺蹺板”等活動引入杠桿，歸納出杠桿的支點、動力、阻力的概念；通

5、過示教板的演示，討論得出杠桿的力臂。由“用桿秤稱水果質(zhì)量”的活動引入杠桿的平衡狀態(tài)，猜想杠桿平衡的條件是什么；通過“探究杠桿平衡的條件” 實驗歸納出杠桿平衡的條件。出示切紙刀、鑷子、普通剪刀等工具，由作圖分析得出三類杠桿。由“升旗、起重機(jī)”的錄像引入滑輪，通過學(xué)生組裝滑輪提升重物，歸納出滑輪的兩種使用方法；通過將滑輪演化為杠桿的課件展示，理解滑輪工作的原理。*通過使用兩個滑輪提升重物，并用彈簧測力計測量提升重物時的拉力、用刻度尺測量提升重物時重物和繩子自由端上升的距離，歸納出滑輪組的使用方法。由“比力氣”這一小游戲引入輪軸，通過將輪軸抽象為杠桿的課件展示，感受建模的科學(xué)方法。通過閱讀教科書，知

6、道機(jī)械傳動的三種方式以及機(jī)械傳動在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用。由錄像“盤山公路”引入斜面，通過活動“用測力計拉著小車沿著豎直和斜面方向勻速直線運動”和“用測力計拉著小車沿長度不同的斜面拉上同一高度”，歸納得出斜面的公式。本設(shè)計要突出的重點是：通過學(xué)生的探究實驗，歸納出杠桿平衡的條件。方法是：通過教師演示用桿秤稱水果的質(zhì)量，得出杠桿的平衡狀態(tài)。通過學(xué)生演示用桿秤稱不同的兩堆水果質(zhì)量，引發(fā)學(xué)生猜想并主動探究，通過討論交流歸納出杠桿平衡的條件。本設(shè)計要突破的難點是：力臂概念的建立。方法是：通過學(xué)生使用螺絲刀撬起騎馬釘，感受怎樣做可以達(dá)到最省力的目的，引發(fā)學(xué)生思考：是否支點離力的作用點距離越大越省力？通過自

7、制示教板演示支點到力的作用點的距離發(fā)生了改變，但杠桿仍然平衡，引導(dǎo)學(xué)生觀察出支點到力的作用線的距離沒有改變，從而建立力臂的概念。本設(shè)計力圖多讓學(xué)生動手動腦，激發(fā)自主學(xué)習(xí)的興趣，感受物理知識的廣泛應(yīng)用。通過將滑輪、輪軸抽象成杠桿，感受建模的科學(xué)方法。完成本設(shè)計的內(nèi)容約需6課時。六、教學(xué)流程杠桿的平衡狀態(tài)情景演示實驗3情景演示實驗2力臂活動應(yīng)用情景演示實驗1情景錄像1情景錄像2活動學(xué)生實驗1支點、動力、阻力簡單機(jī)械情景課件演示2活動學(xué)生實驗6滑輪的使用特點活動學(xué)生實驗5情景課件演示1滑輪的工作原理情景演示實驗5輪軸的工作原理活動學(xué)生實驗7滑輪組的使用輪軸杠桿平衡的條件情景演示實驗4活動學(xué)生實驗2三

8、類杠桿活動學(xué)生實驗4情景錄像3活動學(xué)生實驗3滑輪活動應(yīng)用定滑輪動滑輪1.教學(xué)流程圖斜面公式情景錄像5斜面活動閱讀情景錄像4機(jī)械傳動的方式活動學(xué)生實驗82.教學(xué)流程圖說明情景 錄像1分別播放機(jī)器人、盾構(gòu)、汽車發(fā)動機(jī)工作的情景和使用起子、剪刀、滑輪等工作的情景，引入課題簡單機(jī)械。情景 錄像2播放用硬棒撬起石塊、使用鑷子、玩蹺蹺板的情景，歸納出杠桿的概念以及杠桿的支點、動力、阻力。活動 學(xué)生實驗1學(xué)生先只用螺絲刀將騎馬釘撬起，再用螺絲刀墊著小木塊將騎馬釘撬起，比較用力的方向有什么不同，怎樣用力更省力。情景 演示實驗1示教板演示，討論得出力臂概念?；顒?應(yīng)用畫出舂的杠桿示意圖。情景 演示實驗2教師演示

9、用桿秤稱量水果質(zhì)量，得出杠桿的平衡狀態(tài)。情景 演示實驗3由兩位學(xué)生演示用桿秤稱量兩堆質(zhì)量不同的水果的質(zhì)量，請學(xué)生根據(jù)剛才稱量的情景猜測杠桿平衡的條件可能是什么。活動 學(xué)生實驗2用帶刻度的杠桿、鉤碼、彈簧測力計、彈簧夾、鐵架臺等實驗器材研究杠桿平衡的條件。情景 演示實驗4出示切紙刀、鑷子和普通剪刀，請學(xué)生畫出它們的杠桿示意圖，由此歸納出杠桿的三種類型。活動 應(yīng)用畫出一些常用工具（如胡桃夾、鋼絲鉗、食品鉗、扳手、釣魚桿等）的杠桿示意圖，并判斷它們屬于哪種類型的杠桿。情景 錄像3播放起重機(jī)、升旗的情景，引入滑輪?；顒?學(xué)生實驗3觀察滑輪，得出滑輪的概念?；顒?學(xué)生實驗4使用鐵架臺、細(xì)線和一只滑輪提升

10、鉤碼，學(xué)生交流后歸納出滑輪的分類定滑輪和動滑輪?；顒?學(xué)生實驗5使用定滑輪和動滑輪提升鉤碼，分別用彈簧測力計測量拉力、用刻度尺測量鉤碼和繩子自由端上升的高度，學(xué)生交流后歸納出定滑輪和動滑輪的使用特點。情景 課件演示1播放定滑輪演變?yōu)榈缺鄹軛U、動滑輪演變?yōu)槭×Ω軛U的課件，引出定滑輪和動滑輪的工作原理。活動 學(xué)生實驗6用細(xì)繩以兩種方法連接兩個輕質(zhì)滑輪，將它們組成滑輪組。將彈簧測力計固定在細(xì)繩的一端緩緩提起鉤碼，記下測力計的讀數(shù)。比較兩種不同方法中將鉤碼提起的高度h和拉力通過的距離s之間的關(guān)系。由此得出滑輪組的使用。活動 學(xué)生實驗7兩人一組，一人手握螺絲刀柄，一人手握螺絲刀金屬桿，二人向相反方向扭，

11、看誰力量大。由此引入輪軸概念。情景 演示實驗5出示轆轤模型、自來水龍頭，請學(xué)生指出哪些部分是（外圍的）輪，哪些部分是（中間的）軸。情景 課件演示2播放輪軸演變?yōu)楦軛U的課件，引出輪軸的工作原理。情景 錄像4播放皮帶傳動、自行車中的鏈傳動、機(jī)械鐘表中的齒輪傳動等情景，引出機(jī)械傳動?；顒?閱讀書本閱讀書本P10頁，了解機(jī)械傳動最簡單的三種方式。情景 錄像5播放殘疾人的坡道、盤山公路、擱在卡車上的長木板等情景，引入斜面這一簡單機(jī)械。活動 學(xué)生實驗8用彈簧測力計拉著小車沿豎直方向和光滑斜面分別勻速拉到同一高度，比較測力計的讀數(shù)；用彈簧測力計拉著小車沿不同長度的光滑斜面勻速拉到同一高度，比較每次測力計的示

12、數(shù)。分析比較上述兩實驗的數(shù)據(jù)，歸納出斜面公式。3.教學(xué)的主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計可分為八個主要環(huán)節(jié)第一環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)情景引入課題，介紹杠桿的五要素。第二環(huán)節(jié)，通過演示實驗和學(xué)生實驗，探究杠桿平衡的條件。第三環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)情景引入三類杠桿。第四環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)情景引入滑輪概念，通過學(xué)生實驗，得出滑輪的應(yīng)用，結(jié)合課件，理解滑輪的工作原理。第五環(huán)節(jié)，通過學(xué)生實驗，得出滑輪組的工作特點。第六環(huán)節(jié)，創(chuàng)設(shè)情景引入輪軸的工作原理。第七環(huán)節(jié)，通過情景和學(xué)生閱讀書本，知道機(jī)械傳動的三種方式。第八環(huán)節(jié)，通過學(xué)生實驗，分析比較，得出斜面公式。七、教案示例第一課時（一） 引入 1情景1播放機(jī)器人、盾構(gòu)、汽車發(fā)動機(jī)工作的情景和使用起子、剪刀

13、、滑輪等工作的情景，說明機(jī)器人等復(fù)雜機(jī)械都是由簡單機(jī)械組合而成的。（二）新課2杠桿的概念播放用硬棒撬起石塊、使用鑷子、玩蹺蹺板的情景，思考這三個杠桿有什么共同之處。學(xué)生討論后總結(jié)為：（1）必須是硬棒；（2）都有一個繞著轉(zhuǎn)動的固定點；（2）都受到兩個力的作用，一個力促使杠桿轉(zhuǎn)動，一個力阻礙杠桿轉(zhuǎn)動。由此得出杠桿的概念：在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿。促使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫做動力；阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫做阻力。3杠桿的力臂（1）活動1 學(xué)生實驗學(xué)生先只用螺絲刀將騎馬釘撬起，再用螺絲刀墊著小木塊將騎馬釘撬起，比較用力的方向有什么不同，怎樣用力更省力，是否支點離力的作用點距離越大越省力。（2）情景3

14、演示實驗示教板上有一杠桿AB，O是杠桿的支點，支點右側(cè)每隔10厘米畫了一條虛線。取4個等質(zhì)量的鉤碼，三個掛在支點左側(cè)，作為阻力，一個掛在支點右側(cè)第三根虛線處，作為動力，杠桿剛好平衡，如圖1所示。將OB桿旋轉(zhuǎn)30，移動右側(cè)鉤碼，發(fā)現(xiàn)當(dāng)杠桿平衡時，右側(cè)的鉤碼仍在第三根虛線的位置，如圖2所示。在其他條件都不變的情況下，雖然支點到動力作用點的距離發(fā)生了改變，但只要支點到動力作用線的距離保持不變，杠桿仍保持平衡。由此引出力臂概念。AOB圖1AOBC圖2（三）鞏固閱讀教科書P5頁“你知道嗎？”，觀察古書天工開物中記載的搗谷的舂，并畫出舂的杠桿示意圖。（四）作業(yè)布置略。第二課時（一）引入1情景4教師演示用桿

15、秤稱量水果質(zhì)量。移動秤砣的位置，當(dāng)桿秤靜止時，秤砣所在位置的示數(shù)就是水果的質(zhì)量。由此引入杠桿的平衡狀態(tài)：使用杠桿時，如果杠桿靜止不動或繞支點勻速轉(zhuǎn)動，那么杠桿就處于平衡狀態(tài)。（二）新課2情景5由兩位學(xué)生演示用桿秤稱量兩堆不同質(zhì)量的水果。當(dāng)所稱量的水果質(zhì)量更大時，秤砣向遠(yuǎn)離支點方向移動，桿秤才能平衡。請學(xué)生根據(jù)這個情景猜測杠桿平衡的條件可能是什么。學(xué)生猜測可能與動力、阻力、動力臂、阻力臂有關(guān)。3學(xué)生實驗2用帶刻度的杠桿、鉤碼、彈簧測力計、彈簧夾、鐵架臺等實驗器材研究杠桿的平衡條件。（1）把杠桿的中點支在鐵架臺上，調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母使杠桿在水平位置平衡。將鉤碼掛在杠桿兩側(cè)的彈簧夾上，調(diào)節(jié)鉤碼的個數(shù)

16、或在杠桿上的位置，使杠桿在水平位置仍然平衡。記錄下力和力臂的數(shù)值。（2）把鉤碼掛在杠桿的彈簧夾上，在同一側(cè)用彈簧測力計豎直向上拉杠桿。改變鉤碼的個數(shù)或測力計在杠桿上的位置，使杠桿在水平位置仍然平衡。記錄下力和力臂的數(shù)值。（三）小結(jié)杠桿平衡的條件為：動力動力臂阻力阻力臂。上式表明，如果動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。實驗室的天平和桿秤都是利用杠桿平衡條件來測量物體的質(zhì)量的。關(guān)于杠桿的工作原理，我們的祖先早就研究過。墨經(jīng)中就有關(guān)于天平平衡的記載。閱讀教科書第5頁“你知道嗎？”，了解墨經(jīng)中的記載和長沙出土的古天平銅環(huán)權(quán)。（四）作業(yè)布置（1）鼓勵學(xué)生動手制作一個能稱頭發(fā)絲質(zhì)量的“小天平”

17、。（2）略。第三課時（一）引入1出示切紙刀、鑷子和普通剪刀，請學(xué)生畫出它們的杠桿示意圖。（二）新課2比較上述三個杠桿示意圖的動力、阻力和動力臂、阻力臂的大小。切紙刀工作時，動力臂大于阻力臂，動力小于阻力，稱之為省力杠桿；鑷子工作時，動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，稱之為費力杠桿；普通剪刀工作時，動力臂與阻力臂相等，稱之為等臂杠桿。由此歸納出三種類型的杠桿。（三）鞏固3畫出一些常用工具（如胡桃夾、鋼絲鉗、食品鉗、扳手、釣魚桿、天平等）的杠桿示意圖，并判斷它們屬于哪種類型的杠桿。（四）作業(yè)布置（1）完成學(xué)習(xí)活動卡。（2）略。第四課時（一）引入1情景7播放起重機(jī)、升旗等情景的錄像。人們提升重物常使用

18、一種簡單機(jī)械滑輪。（二）新課2滑輪學(xué)生觀察桌上擺放的滑輪實物，通過交流觀察情況，歸納得出結(jié)論：滑輪是周邊有槽、能繞軸轉(zhuǎn)動的小輪。3滑輪的分類學(xué)生利用一個滑輪和一根繩子把鉤碼提到高處。交流實驗情況，并歸納得出：有兩種方法可將鉤碼提到高處使用時，軸固定不動的滑輪叫做定滑輪；使用時，軸隨物體一起移動的滑輪叫做動滑輪。4兩種滑輪的特點（1）先用彈簧測力計測出兩個鉤碼的重力，再使用定滑輪提升兩個鉤碼，用測力計測出拉力，改變拉測力計的方向，觀察測力計的示數(shù)。交流實驗情況，并歸納得出：使用定滑輪提升重物時不能省力，但可以改變用力的方向。（2）使用動滑輪提升兩個鉤碼，用測力計豎直向上測出拉力，拉住測力計緩慢上

19、移，用刻度尺測出測力計上升的距離和鉤碼上升的距離。交流實驗情況，并歸納得出：使用動滑輪提升重物時，如果兩邊繩子平行，可以省力，但不能改變用力方向。5滑輪的工作原理播放定滑輪演變?yōu)榈缺鄹軛U的課件。定滑輪的軸是杠桿的支點，動力臂、阻力臂均等于滑輪的半徑，由此得出定滑輪可以看作一個等臂杠桿。播放動滑輪演變?yōu)槭×Ω軛U的課件。動滑輪的動力臂是滑輪的直徑，阻力臂是滑輪的半徑，動力臂是阻力臂的兩倍，由此得出動滑輪可以看作一個省一半力的杠桿。（三）小結(jié)與鞏固（1）閱讀的教科書P7、8頁滑輪。（2）通過本堂課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲？你感覺自己還有什么問題沒有解決？（四）作業(yè)布置略。第五課時（一）引入1問題：使用定

20、滑輪不可以省力但能改變用力方向；使用動滑輪可以省力但不能改變用力方向。那么，怎樣的機(jī)械既可以省力，又可以改變用力方向呢？由此引入滑輪組的概念定滑輪和動滑輪的組合叫做滑輪組。（二）新課2滑輪組用細(xì)繩以兩種方法連接兩個輕質(zhì)滑輪，將它們組成滑輪組。將彈簧測力計固定在細(xì)繩的一端緩緩提起鉤碼，將實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中。比較兩種不同方法中將鉤碼提起的高度h和拉力通過的距離s之間的關(guān)系。實驗鉤碼自重（牛）彈簧測力計拉力（牛）繩子股數(shù)n繞法a繞法b各小組交流實驗情況后，可以歸納得出：使用滑輪組時，重物由幾股繩子共同承擔(dān)，此時每股繩子的拉力只有重物重力的幾分之一。3小游戲兩人一組，一人手握螺絲刀柄，一人手握螺絲刀金屬桿，二人向相反方向扭，看誰力量大。比賽中，凡手持螺絲刀柄的一方都取勝了，并不是這些同學(xué)力量都大，而是因為他們利用了螺絲刀這簡單機(jī)械省力的原理，從而取勝對方。由此引入輪軸由（外圍的）輪和（中間的）軸組成的能繞軸心轉(zhuǎn)動的簡單機(jī)械叫做輪軸。