人教版（2024）八年级下册物理第十二章《简单机械》教案（共4课时）

这是一份人教版（2024）八年级下册物理第十二章《简单机械》教案（共4课时），共21页。
人教版（2024）八年级下册物理第十二章《简单机械》教案（共4课时）第1节 杠杆教学目标1．物理观念：(1)知道杠杆及杠杆相关的概念。(2)知道杠杆的平衡条件及其表达式。(3)能从常见工具和简单机械中识别出杠杆并能进行分类。2．科学思维：(1)通过对实例进行分析，结合示意图建立杠杆的模型，掌握力臂的画法。(2)通过观察实验现象和分析实验数据，推理得出杠杆的平衡条件。(3)通过模型结合杠杆平衡的原理进行分析并能解决相关问题。3．科学探究：经历探究杠杆平衡条件的过程，学会分析实验现象、寻找数据间规律，从而归纳出实验结论的一般方法，提高实验探究能力和思维能力。4．科学态度与责任：(1)通过从生活中的实例中建立杠杆模型的过程，了解物理学中研究问题的方法，总结成功的经验。(2)通过探究杠杆的平衡条件，使学生勇于并乐于参与科学探究，增进交流与合作的意识，加强学生之间的相互协作精神。教学重难点教学重点：杠杆的平衡条件及杠杆的分类。教学难点：力臂的概念和画法；利用杠杆的平衡条件解决实际问题。教学用具铁架台、钩码、细绳、等分刻度的匀质木尺、多媒体课件等。教学过程情境导入情境展示 多媒体展示生产、生活中杠杆的应用。我国古代利用桔槔在井内汲水；在现代建筑工地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动。通过这些实例，有效地引起学生的注意，从而导入新课。新课教学探究点一　杠杆提问 观察如图所示的机械和工具，你能说一说它们有什么共同特点吗？学生讨论、交流，教师引导总结。总结 共同点：(1)硬；(2)在力的作用下绕某一点转动。概念引入 一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆。展示 多媒体展示撬棒的图片，引导学生认识杠杆的五要素。杠杆的五要素：支点：杠杆绕着转动的点叫支点，用O表示。动力：使杠杆转动的力，用F1表示。阻力：阻碍杠杆转动的力，用F2表示。动力臂：支点O到动力F1作用线的距离(l1)。阻力臂：支点O到阻力F2作用线的距离(l2)。补充 请同学们画出下图中力的力臂。教师巡回指导，注意发现比较典型的错误，反馈点拨。然后教师归纳总结。画力臂的步骤：(1)确定支点；(2)确定力的作用线；(3)过支点到力的作用线作垂线；(4)标垂足，定力臂。探究点二　杠杆的平衡条件提问 当杠杆在阻力和动力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。那么，杠杆在满足什么条件时才会平衡呢？实验 探究杠杆的平衡条件。实验思路：探究杠杆的平衡条件，需要找到动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系。实验时可以先保持左侧的两个量不变，改变右侧的两个量。然后再保持右侧的两个量不变，改变左侧的两个量。综合分析，找出动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系。实验过程：实验装置如图，先调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态。1．给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。这时杠杆两侧受到的作用力的大小等于各自钩码所受的重力的大小。2．把右侧钩码对杠杆施的力记为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力记为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的数值填入表中。3．保持阻力F2和阻力臂l2不变，改变动力F1，相应调节动力臂l1的大小，再做几次实验，把数值填入表中。4．保持动力F1和动力臂l1不变，改变阻力F2，相应调节阻力臂l2的大小，再做几次实验，把数值填入表中。实验结论：分析表中的数据，找出它们之间的关系。结论 实验结果表明，要使杠杆平衡，需要满足条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。或写为F1l1＝F2l2。探究点三　生活中的杠杆展示 多媒体展示生活中的其他杠杆。你能说说它们各自的动力臂和阻力臂有什么关系吗？　　　　学生讨论、分析，教师总结。结论 生活中的杠杆可以分为三类。(1)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，不省力也不费距离。如托盘天平、跷跷板等。(2)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。如撬棒、铡刀、小推车等。(3)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力但省距离。如铁锹、船桨、筷子等。自主学习 阅读教材P109“我国古代的杠杆”，与大家分享你知道的其他机械或杠杆。板书设计第1节　杠杆1．定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆。2．杠杆的五要素：(1)支点O。　(2)动力F1。　(3)阻力F2。　(4)动力臂l1。　(5)阻力臂l2。3．杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1l1＝F2l2。4．杠杆的分类：(1)等臂杠杆。(2)省力杠杆。(3)费力杠杆。教学反思杠杆在生活和生产中有着广泛的应用，学好这部分知识具有重要的实际意义。杠杆是一种重要的简单机械，也是学习滑轮、轮轴等其他一些简单机械的基础。大部分学生对生活中的杠杆比较熟悉，也很感兴趣；但对杠杆的五要素及杠杆的平衡条件还不清楚。通过本节课的学习，可以把学生的感性经验上升为理性认识。另外，让学生亲自经历探究杠杆平衡条件的全过程，有利于培养学生科学探究的能力。通过本节课的学习，还能使学生领悟到杠杆的理论知识来源于实践，反过来又指导实践；并且让他们知道杠杆在我国古代就有了许多巧妙应用，增强民族自豪感。第2节 跨学科实践：制作简易杆秤教学目标1．物理观念：通过制作简易杆秤，让学生深入理解杠杆的原理、质量的概念以及力与平衡的关系。2．科学思维：在制作和使用过程中，学生需要进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。3．科学探究：学生通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。4．科学态度与责任：培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。教学重难点教学重点：杆秤的工作原理；制作简易杆秤的方法和步骤；使用简易杆秤称量物体的质量。教学难点：理解杠杆平衡条件在杆秤中的应用；准确标注简易杆秤的刻度。教学用具木棍、一个小盆、钩码、砝码、细线若干、一把刻度尺、一支记号笔、多媒体课件等。教学过程情境导入情境展示 展示一些传统杆秤的图片或实物，让学生观察杆秤的结构和用途，并说一说杆秤是如何工作的，引出本节课的主题——制作简易杆秤。新课教学一、明确任务讲解 要制作杆秤，你需要完成以下任务。1．了解杆秤的组成及其工作原理。2．设计一个杆秤，能够用它称量身边常见的物体的质量。3．根据你设计的方案，选用合适的材料，制作一个杆秤。二、任务分解提问 杆秤由哪些部分组成？它的工作原理是什么？学生讨论、交流。教师总结：杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣(砝码)、秤盘、提纽等组成，如图。它的工作原理是杠杆的平衡条件。提问 如果要制作一个杆秤，我们需要注意哪些问题？学生讨论、交流。教师总结：秤杆最好是粗细和质地均匀的，秤砣的密度应大一些。提纽和秤盘的位置在秤杆的同一端但不要靠得太近。秤杆的零刻度和刻度线可以在制作好杆秤的基本结构后，通过量已知质量的物体方式来确定并标记，再均分。三、制作简易杆秤出示材料：一根长度约为40 cm的粗细均匀的木棍，一个小盆，一个20 g钩码，一个100 g砝码，细线若干，一把刻度尺，一支记号笔等。制作过程：1．在木棍的一端刻一个槽A，在距离槽A稍近处再刻一个槽B。把小盆挂在槽A处作为秤盘，在槽B处系一根细线作为提纽。2．用细线系一个20 g的钩码，作为秤砣。调节秤砣的位置使秤杆平衡，这时细线在秤杆上的位置为秤的定盘星(零刻度)O，用记号笔标记此位置。3．在秤盘中放100 g砝码，手提提纽，并调节秤砣的位置使秤杆平衡。此时，标记秤砣细线在秤杆上的位置C，并记为100 g。在定盘星O到C之间均匀地画上49条刻度线，每一格就表示2 g。这样一个简易杆秤就制作好了，如图。四、展示交流展示各小组制作的简易杆秤，并用制作好的杆秤称量一些物体的质量，再与用天平称量的结果进行比较。分享各自的体验和收获。小组开展讨论，从材料是否易得、组装制作的方便性、称量的准确性、耐用性等方面对自制杆秤进行评价，尝试对装置进行改进。学生相互交流，总结经验并进行反思。板书设计第2节　跨学科实践：制作简易杆秤一、明确任务二、任务分解三、制作简易杆秤四、展示交流教学反思在教学过程中，学生对制作简易杆秤表现出了浓厚的兴趣和积极性，通过动手实践，学生更好地理解了杠杆的原理，提高了动手能力和解决实际问题的能力。小组合作的方式培养了学生的团队合作精神和沟通能力，同时也让学生学会了分享和交流制作经验。在制作和使用过程中，部分学生遇到了一些问题，如刻度标注不准确、秤杆无法水平平衡等，教师需要及时给予指导和帮助，引导学生分析问题并解决问题。在教学中，可以进一步拓展学生的思维，引导学生思考如何将物理知识应用到更多的实际生活中，培养学生的创新意识和实践能力。第3节 滑轮教学目标1．物理观念：(1)知道定滑轮、动滑轮的概念及其特点。(2)知道滑轮组的概念，掌握滑轮组的特点。(3)了解轮轴和斜面的一些应用。2．科学思维：(1)在探究实验过程中掌握用观察、对比来研究问题的方法，探究得出定滑轮和动滑轮的特点。(2)通过学习轮轴和斜面工作特点，分析模型，进一步掌握用观察、对比、推理论证来研究问题的方法。3．科学探究：通过实验探究定滑轮和动滑轮的特点，提升信息处理的能力和科学探究能力。4．科学态度与责任：(1)对现实中的定滑轮和动滑轮的工作特点具有好奇心。(2)通过了解简单机械的应用，初步认识科学技术对人类社会发展的作用。教学重难点教学重点：定滑轮、动滑轮的特点和工作原理。教学难点：知道使用滑轮组时拉力与物重的关系。教学用具弹簧测力计、定滑轮、动滑轮、钩码、细绳、多媒体课件等。教学过程情境导入问题导入 当我们参加升旗仪式时，看到站在地面上的人向下拉绳子，国旗就徐徐升起了。你知道旗杆顶端有一个什么机械帮助把旗升上去的吗？你了解它的作用与实质吗？你还能举出它在其他方面的应用吗？引导学生有目的地思考、回答，从而引入课题。新课教学探究点一　定滑轮和动滑轮 观察课件中的滑轮图片。你能说出图片中的物体的共同特点吗？总结 中心有轴，周边有凹槽，可以绕轴自由转动的轮子叫作滑轮。使用时轴固定不动的滑轮叫作定滑轮；使用时轴随着物体一起运动的滑轮叫作动滑轮。提问 滑轮在使用时有什么样的特点？使用机械的作用在于省力或者省距离，那么定滑轮的作用是什么呢？演示实验 使用定滑轮提升钩码(如图)，请同学们回答以下问题：(1)钩码的重力和竖直拉动时绳端拉力大小各是多少？(2)钩码移动距离和绳子自由端移动距离各是多少？(3)钩码移动的方向和拉力的方向如何？总结 定滑轮的特点是不省力、不省距离，但可以改变力的方向。补充 定滑轮的实质是动力臂l1等于阻力臂l2的等臂杠杆，如图。所以无论怎么拉绳子，拉力大小都等于重力，绳端移动的距离也等于物体移动的距离，即F＝G，s＝h。提问 滑轮除了刚才的用法，还有其他用法来提升物体吗？使用定滑轮可以改变力的方向，那么动滑轮的作用是什么呢？演示实验 使用动滑轮提升钩码(如图)，请同学们回答以下问题：(1)钩码的重力和竖直拉动时绳端拉力大小各是多少？(2)钩码移动距离和绳子自由端移动距离各是多少？(3)钩码移动的方向和拉力的方向如何？总结 动滑轮的特点是可以省力，但会费更多的距离，而且不可以改变力的方向。补充 在竖直方向使用时，动滑轮的实质是动力臂l1等于2倍阻力臂l2的省力杠杆，如图。使用动滑轮可以省一半的力，但会多费一倍的距离，即F＝ eq \f(1,2) G，s＝2h。(当不计绳重、滑轮重及摩擦时)注意：若拉力不在竖直方向上，则不一定省一半的力。结论 使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向；使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向，而且费距离。探究点二　滑轮组提问 我们已经知道使用动滑轮可以省力，使用定滑轮可以改变力的方向。如果我们既想省力，又想改变力的方向，大家想想有什么好办法？学生讨论、思考，教师引导回答。总结 把定滑轮和动滑轮组合在一起，构成滑轮组。滑轮组既可以改变力的方向，又可以改变力的大小，用较小的力提升较重的物体。展示 展示由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组。提问 如图所示的两个滑轮组都是由一个定滑轮和一个动滑轮组成的，它们的组成方式有什么不同？使用它们提升相同的重物时，拉力是否相同？教师引导：提醒学生绳子的绕法是滑轮组使用的关键。学生讨论、回答：它们组装时，动滑轮上绳子的段数不同，最后提升相同的重物时，所用的拉力也不同。总结 使用滑轮组吊重物时，若动滑轮的自重、绳重和摩擦不计，动滑轮上有几段绳子承担物重，提升物体的力就是物重的几分之一，即F＝ eq \f(1,n)  G，n为动滑轮上承重的绳子的段数。自主学习 阅读教材P115“轮轴和斜面”，了解生活中其他简单机械的应用。举例说一说我国古代和现代在生产、生活中应用了轮轴和斜面等简单机械的例子。板书设计第3节　滑轮1．定滑轮：不省力，但可以改变力的方向。2．动滑轮：可以省力，但不能改变力的方向，而且费距离。3．滑轮组：既可以改变力的方向，又可以省力。F＝ eq \f(1,n)  G总(不计摩擦和绳子、滑轮重力)。4．轮轴和斜面。教学反思本节知识具有承上启下的作用：滑轮是继第一节“杠杆”之后学生学习的又一种重要的简单机械，滑轮实质上是杠杆的变形，可以通过杠杆平衡条件来分析；同时滑轮也是以后学习机械效率的基础。通过对滑轮特点的探究和分析，再次体会从具体到抽象的研究方法。首先从实物引入，通过让学生认识滑轮、利用滑轮、区分滑轮；然后让学生探究使用定滑轮和动滑轮的好处，并从理论上分析滑轮的实质。指出如果把定滑轮和动滑轮组合起来使用，就可以既省力又改变力的方向，接着研究使用滑轮组时拉力与物重的关系。最后通过图片、录像等多媒体资料介绍我国古代和现代对相关简单机械的利用情况，来拓宽学生的知识面，同时增强民族自豪感。第4节 机械效率教学目标1．物理观念：(1)知道有用功、额外功、总功及三者之间的关系。(2)了解机械效率，能利用机械效率的公式进行简单计算。(3)知道滑轮组机械效率的高低与物体重力的大小有关，知道提高机械效率的方法。2．科学思维：类比数学中的效率概念，推理得出机械效率的公式。3．科学探究：通过探究动滑轮是否省功，初步认识机械效率。4．科学态度与责任：(1)通过探究活动增强与其他同学合作的意识，培养学生严谨的科学态度。(2)在分析问题、解决问题的同时，体会成功的喜悦，激发探索科学的求知欲。(3)关注生产、生活中的各种机械的机械效率，具有用机械效率来评价机械的意识。教学重难点教学重点：理解有用功和额外功；探究滑轮组的机械效率。教学难点：理解机械效率。教学用具刻度尺、钩码、滑轮组两个、弹簧测力计、铁架台、多媒体课件等。教学过程情境导入情境展示 小明家最近买了一套在三楼的新房，想把洗手间、厨房装修一下，需把沙子运到三楼，有如图所示的三种方法。请同学们根据需要，选择机械帮助小明家解决这个问题，看看哪个小组的办法最好？你能说说图中三种方法各自的优缺点吗？新课教学探究点一　有用功和额外功演示实验 研究使用动滑轮是否省功。实验过程：1．如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地提升一定的高度，计算拉力所做的功。2．如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地提升相同的高度，计算弹簧测力计的拉力所做的功。结合实验的过程，思考以下问题：(1)在提升钩码的过程中，每种方法所做的功是否相同？(2)无论采取哪种方法都必须做的功是对什么做的功？(3)在两种方法中不想做但又不得不做的功分别是什么？学生思考、讨论、回答：两次做的功不相同，第二次做的功要多一些。对钩码做的功是必须做的，对动滑轮和绳子做的功是不想做但又不得不做的。总结 为达成工作目的而做的功，叫作有用功，用W有用表示。拉力所做的功，叫作总功，用W总表示。使用机械时，克服机械本身的重力以及摩擦力等因素的影响而多做的功，叫作额外功，用W额外表示。总功等于有用功与额外功之和，即W总＝W有用＋W额外。强调 使用任何机械都不能省功。探究点二　机械效率过渡 在保证所做有用功一定的情况下，人们总是希望额外功越少越好，即额外功在总功中所占的比例越小越好，也就是有用功在总功中所占的比例越大越好。概念引入 在物理学中，将有用功跟总功的比值叫作机械效率。如果用η表示机械效率，那么机械效率的表达式为η＝ eq \f(W有用,W总) 。注意：对于实际机械，由于总是有额外功存在，一定有η＜1。过渡提问 那么如何测量机械的机械效率呢？实验 测量滑轮组的机械效率。实验原理：η＝ eq \f(W有用,W总) 。实验思路：测量滑轮组的机械效率需要知道滑轮组工作时的有用功和总功，然后求出二者的比值。可以用弹簧测力计测量拉力和物体的重力，用刻度尺测出绳端和物体移动的距离，再通过计算得出机械效率。实验过程：1．用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。2．按照图示安装滑轮组，分别记下钩码和绳端(弹簧测力计挂钩底部)的位置。3．缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，读出拉力F的数值，用刻度尺测出钩码提升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。4．算出有用功W有用、总功W总、机械效率η，并填入表格。改变钩码的数量，重复上面的实验。提问 由表格中的数据，你还能知道什么？如何提高滑轮组的机械效率？总结 (1)①动滑轮重一定，物重越大，机械效率越高；②物重一定，动滑轮越重，机械效率越低。(2)提高滑轮组的机械效率的主要方法有：尽可能地增加物重；减小动滑轮重；减轻绳重和滑轮转轴处的摩擦等。自主学习 阅读教材P120相关内容，了解提高机械效率的现实意义。结合课本和查阅的资料，说一说你还知道哪些提高机械效率的方法。板书设计第4节　机械效率1．有用功、额外功、总功：(1)有用功：为达成工作目的而做的功。(2)额外功：我们不可避免而多做的功。(3)总功：拉力所做的功，等于有用功和额外功之和，W总＝W有用＋W额外。2．机械效率：(1)有用功与总功的比值叫作机械效率。(2)η＝ eq \f(W有用,W总) ，常用百分数表示，η