【第四节杠杆】第四节：杠杆

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第四节：杠  杆
教学目标
⒈知道什么是杠杆。能从常见的工具中辨认出杠杆。
⒉知道有关杠杆的一些名词术语。理解力臂的概念。会画杠杆的力臂。
⒊理解杠杆的平衡条件，并能用来解决简单的问题。
⒋杠杆的应用分三种情况及三种杠杆的特点，会举例说明。
教学重点 力臂的正确确定     三种杠杆的特点
教学难点 杠杆的平衡条件    运用杠杆的特点解决实际问题
教学方法     讲授法     实验探索法
教学用具 杠杆和支架、钩码、尺、线、弹簧秤   杆秤、托盘天平、镊子、钳子、筷子
课时安排 2课时

教学步骤
一、导入新课
人动物的区别在于人会利用、制造工具。生活中人们使用各种各样的工具来帮助人们完成工作。机械有复杂的，也有简单的。简单的机械是组成复杂机械的基础。我们今天研究其中的一种简单机械——杠杆。常用的简单机械有杠杆、滑轮、轮轴、斜面等。阿基米德说过：“给我一个支点和足够长的硬棒，我就能撬动地球。”为什么他可以产生这么大的力呢？原来他使用了杠杆。古代的埃及人在修建金字塔时也使用了杠杆来搬动巨大的石块。
二、新课教学 什么是杠杆？
㈠、⒈提问：如何用一根硬棒撬起一块很重的石块？
⒉学生讨论，教师总结并结合课本图13—2甲讲解。给出杠杆的定义。
⒊杠杆在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。
⒋观察和演示：抽水机的手柄、切纸的铡刀、剪刀都是杠杆。观察装置中哪个硬棒在力的作用下绕哪个固定点转动。
⒋定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。
㈡、描述杠杆的几个有关名词术语
⒈教师以讲什么是杠杆时所画的撬杠撬石头的板图为基础，边讲下列名词边在图中规范标画出三点、两力、两臂。并板书写出各名词及其定义。
①支点：杠杆（撬杠）绕着转动的点，用字母o标出。
②动力：使杠杆转动的力画出力的示意图，用字母f1或f动标出。
③阻力：阻碍杠杆转动的力画出力的示意图，用字母f2或用f阻标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。
④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母l1或l动标出。（简介力的作用线概念。）
力臂的画法：首先确定杠杆的支点，再确定力的作用线。然后使用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上，符号指明哪个线段是力臂，并写出字母l1或l动。力臂常用虚线画出。
⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母l2或l阻标出。
⒉练习：以课本图13—2丙，抽水机的柄为例（出示小黑板，图中暂不画出两个力臂），结合演示抽水机柄模型，由一名学生在板图上画出动力臂和阻力臂。要求用直尺三角板规范画出。其他学生在各自笔记本上练习。
三、研究杠杆的平衡条件
⒈杠杆的平衡：是指杠杆静止不转动或杠杆匀速转动。今天研究杠杆的平衡是指杠杆在水平位置静止不动的平衡。
⒉学生实验：杠杆的平衡条件
⑴实验目的：研究杠杆在什么条件下平衡，即研究杠杆的动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系；
⑵实验器材：杠杆和支架、弹簧秤、钩码、尺、线12
⑶实验步骤：
① 调节杠杆在水平位置平衡，通过调节杠杆的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；
② 把钩码挂在支点两侧，调节位置和钩码的多少，使杠杆重新平衡；
③ 记录实验数据。
实验次数 动力f1/n 动力臂l1/cm 动力×动力臂 阻力f2/n 阻力臂l2/cm 阻力×阻力臂

1      
2      
3      
④提问：步骤1，为什么调节杠杆两端的螺母使杠杆在水平位置平衡？步骤2，为什么在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码位置，使杠杆在水平位置重新平衡？
⑤提问：课本记录实验数值的表格中力和力臂的单位是什么？
表中“动力×动力臂”和“阻力×阻力臂”的单位是牛•厘米，通常用牛•米表示。（用刻度尺量长度，不要求读出估计数值。）
   ⑥学生实验，实验数值记录在课本表中教师巡回指导。实验完毕，整理好器材。
⒊总结：由多个小组报告，根据实验数值归纳出杠杆的平衡条件，及数学表达式。
① 杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
②上式的意义是：动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。例如用抽水机抽水时，加在抽水机手柄上的力是150牛，如果动力臂是60厘米，阻力臂5厘米，即动力臂是阻力臂的4倍，动力就是阻力的四分之一。由此可知抽水机的柄受到的阻力是600牛。
四、三种杠杆
⒈省力杠杆：用较小的动力克服较大的阻力。
⑴特点是动力臂大于阻力臂。
⑵优点：动力小于阻力。缺点：动力作用距离较长，费距离。
⑶例如：抽水机的柄，撬石头的撬杠、羊角锤等都是省力杠杆。
⒉费力杠杆：
⑴特点是动力臂小于阻力臂，动力大于阻力。
⑵优点：动力作用距离较短，省距离；缺点：动力大于阻力。
⑶例如：理发剪、镊子、钓鱼杆、扫把等。
⒊等臂杠杆：
⑴特点是动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。既不省力也不费力。
⑵例如：天平、跷跷板等。
⒋练习：组织学生分析图13—5各杠杆哪个是省力杠杆，哪个是费力杠杆。
●省力杠杆省力但是要多费作用距离，费力杠杆省了作用距离却要多用力；即省力又省距离的杠杆是没有的。
⒌天平和秤
⑴天平：观察托盘天平，找到支点。等臂杠杆重要的应用是天平。
讨论：用天平称物体质量，天平平衡时为什么砝码的质量就等于被称物体的质量？
天平是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知，动力等于阻力。动力和阻力就是砝码和被称物体对杠杆的压力，其压力的大小在杠杆水平平衡时等于它们各自的物重。根据物体受到的重力跟质量成正比的关系可知，砝码的质量等于被称物体的质量。
天平是支点在中间的等臂杠杆
⑵秤

杆秤、案秤是称物体质量的工具。杠秤、案秤是根据杠杆原理制成的。注意它是不等臂杠杆。杆秤、案秤用几个不重的砝码就能平衡秤盘中重得多的货物的道理。
讨论：为什么可以用质量较小的秤砣平衡质量较大的物体？称量不同物体质量时，改变什么物理量使秤重新平衡？
五、小结
⑴一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。
⑵杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。
⑶三种杠杆：省力、费力、等臂
⑷天平、秤：都是利用杠杆的平衡条件来工作的，天平是支点在中间的等臂杠杆。杆称是不等臂杠杆，称量不同物体质量时，改变力臂使秤重新平衡。
六、作业    练习册

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