八年级全册第一节 科学探究：杠杆的平衡条件第1课时教案设计

第十章　机械与人

第1节　科学探究：杠杆的平衡条件

第一课时　杠杆及其平衡条件

教学目标

【知识与技能】

1．知道什么是杠杆．

2．理解支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂．

3．通过实验，探究杠杆的平衡条件及应用．

【过程与方法】

经历探究杠杆的平衡条件的实验过程，增强学生的动手能力及团队合作意识．

【情感、态度与价值观】

体验科学探究的乐趣，了解杠杆在生活中的应用．

重点难点

【重点】

探究杠杆的平衡条件．

【难点】

探究杠杆的平衡条件．

教学过程

知识点一　认识杠杆

【自主学习】

阅读课本P184－185，完成以下问题：

在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒称为杠杆.

【合作探究】

演示一　如下图所示的工具，你能发现它们有什么共同的特点吗？

答：它们都有一根能绕着固定点转动的硬棒．在物理学中，这种在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒称为杠杆．

演示二　杠杆的五要素

支点(O)：杠杆绕着转动的固定点．

动力(F1)：使杠杆转动的力．

阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力．

动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离．

阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离．

1．如何确定杠杆的五要素？

答：①找出支点的位置；②确定动力、阻力；③从支点作动力作用线、阻力作用线的垂线，标垂足，确定动力臂和阻力臂．

2．如图所示，杠杆OB可绕O点转动，在力F的作用下在水平位置平衡，画出力F的力臂l及杠杆的重力．

答：

【教师点拨】

1．一个物体能看作杠杆，应具备两个条件：

(1)要有力的作用．(2)能绕某固定点转动．

2．杠杆的形状可以各异，但必须是坚硬的，在力的作用下只发生不可见的形变．

3．力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离．

【跟进训练】

如图所示，画出力F的力臂l1和物体所受到5 N的重力示意图．

解：

知识点二　杠杆的平衡

【自主学习】

阅读课本P185－187，完成以下问题：

当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说此时杠杆处于平衡状态．

【合作探究】

实验　探究杠杆的平衡条件

提出问题

杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在怎样的关系呢？

猜想与假设

类似于二力平衡条件，杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂可能存在某些数学运算相等的关系．

假设一：F1＋l1＝F2＋l2

假设二：F1－l1＝F2－l2

假设三：＝

假设四：F1×l1＝F2×l2

设计实验与制订计划

如图所示的是一种用来探究杠杆平衡条件的实验装置．它由一根中部悬挂在支架上、两端分别有一调节螺母、上面有刻度的硬杆以及若干钩码组成．

实验时，分别改变支点两边悬挂钩码的个数和悬挂位置，探究杠杆平衡时动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系．

进行实验与收集证据

(1)把杠杆用细线挂在铁架台上，调节两端的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂)．

(2)给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡．这时杠杆两端受到的作用力等于各自所挂钩码的重力．把支点右边的钩码重量当作动力F1，支点左边的钩码重量当作阻力F2；测量出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把数值填入下表中．

(3)改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂的大小，再做几次实验.

交流与合作

数据分析：由表格中的数据可知，动力与动力臂的乘积恰好等于阻力与阻力臂的乘积．

实验评估

想一想，自己的探究过程和探究结果是否合理，猜想与所得的结果是否有差异．注意发现新的问题，吸取经验教训，改进探究方案．

1．每次杠杆平衡时，两边的力是否相等？

答：不一定相等．

2．力臂是否相等？

答：不一定相等．

3．力与力臂的乘积是否相等？

答：相等．

实验结论

杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂．即F1 l1＝F2 l2.

【教师点拨】

1．实验开始时调节杠杆平衡的方法：左高左调，右高右调．

2．进行多次实验的目的是避免出现偶然性，使结论更可靠，而不是为了减小误差．

3．实验中让杠杆在水平位置平衡，目的是便于直接从杠杆上读出力臂.

【跟进训练】

1．如图所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，在下列情况中，杠杆还能保持平衡的是(　C　)

A．左右钩码各向支点移一格

B．左右各减少一个钩码

C．左右各减少一半钩码

D．左右各增加两个钩码

2．如图所示，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个10 N的重物，加在B点的动力F1始终使OA在水平位置保持静止(杠杆重力及摩擦均不计)．

(1)当F1竖直向上时，F1的大小为5N.

(2)当F1由竖直向上的位置沿逆时针方向缓慢地转到水平向左的位置时，动力F1的大小变化是先变小后变大(选填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”)．

课堂小结

1．定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒称为杠杆．

2．杠杆的五要素

3．探究杠杆的平衡条件

练习设计

完成本课对应训练．