第十三章第四节 杠杆
周总峰
【学习目标】
1、知识与技能：
●认识杠杆，知道杠杆的五要素。
●知道杠杆的平衡条件及其杠杆的一些应用。
2、过程与方法：
●经历绘制杠杆示意图的过程，体会科学抽象的方法。
●经历探究杠杆平衡条件的过程，学习分析实验现象、寻找数据间规律，从中归纳出实验结论的一般方法。
3、情感态度与价值观：
●关心生活、生产、自然现象中杠杆的使用，乐于分析各种杠杆，具有利用杠杆方便自己工作的意识。
●认识科学探究中必须有合作精神。
【重点、难点】
●重点：杠杆的平衡条件及应用。
●难点：力臂的作图。
【实验器材】
钩码、杠杆、弹簧测力计、铁架台。
【课前预习】
1、 什么是杠杆？
2、 在生产和生活中你见到了哪些属于杠杆的工具？使用它们有什么好处？
【课内探究】
『新课导入』
教师用羊角锤把一枚钉子钉在一块木板上，谁能把它拔出来？（让学生推选的大力士来拔）怎样就能轻易把它拔出来？（用羊角锤）在生产和生活中，我们常常借助一些简单的工具或复杂的机械来完成很多人力所不能达到的工作。这节课我们就来学习有关机械的知识。
『课内探究一』：探究杠杆的共同特征，认识杠杆
1、让学生自读课本前三小段，了解杠杆是复杂机械中的一个基本元素。
2、小组讨论：教师展示图片，这些都是一些常见的杠杆，考虑一下它们的使用，它们有什么共同点？
小组讨论，说出它们的共同特征，得到杠杆概念：
就是杠杆。
3、自主学习：我国古代就有了使用杠杆的先例，虽然当时的生产力水平低下，但勤劳的人民用自己的聪明才智制造的这些简单工具，改善了生产条件，方便了生活。让学生观察课本图13.4--3和13.4—7，思考：为什么使用这些杠杆会给人们带来方便?这需要我们了解杠杆的五要素。学生阅读课本第64页的第2--7自然段，独立完成下列问题：
◆杠杆绕着转动的固定点叫 用字母 表示。
◆使杠杆转动的力叫 用字母 表示。
◆阻碍杠杆转动的力叫 用字母 表示。
◆支点到动力作用线的距离叫 用字母 表示。
◆支点到阻力作用线的距离叫 用字母 表示。
4、一试身手：作出下列几个杠杆的力臂（每个小组只做两个，结果展示在黑板上）
5、交流与合作：
通过作图，我知道了作力臂的步骤
我还知道了
『课内探究二』杠杆的平衡条件：
1、小组讨论：天平、杆秤都是我们熟悉的杠杆，它们在使用时都要达到平衡才行，当杠杆处于 状态时，我们就说杠杆平衡了。
2、猜一猜：回忆一下杆秤的使用情况，杠杆平衡的条件是什么？
3、自主探究：学生自学课本实验步骤分组进行实验。
想一想：让杠杆在水平位置平衡是为了
实验数据记录表格：
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实验次数 |
动力F1/N |
动力臂L1/m |
动力×动力臂 F1 L1/N·m |
阻力F2/N |
阻力臂L2/m |
阻力×阻力臂 F2 L2/N·m |
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1 |
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2 |
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3 |
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4、我的结论：
5、交流与评估：实验中出现的问题有
收获有
『杠杆的应用』
1、自主学习：学生自学课本第66页杠杆的应用部分，并把前面接触到的杠杆分类。
杠杆可以分为三类：
一是 杠杆：这类杠杆的 比 长，它能省 ，却费 。
我知道的这类杠杆有 。
二是 杠杆：这类杠杆的 比 短，它能省 ，却费 。
我知道的这类杠杆有 。
三是 杠杆：这类杠杆的 和 相等，它不能省 ，也不费 。这类杠杆的主要代表是 。
3、 小组讨论：学生自读《科学世界》进一步了解杠杆在生产和生活中的实际应用，并展开讨论：我还知道哪些地方使用了杠杆，它是什么杠杆？
『课堂小结』：
这节课我学到了
【当堂检测】
1．杠杆的平衡条件是：_________，它的数学表达式是：__________。
2．用杠杆撬一块质量为1t的石头，如果动力臂为200cm，阻力臂为20cm，那么至少要用________的动力才能把石头撬动。
3．关于力臂的说法正确的是（ ）
A．力臂是指从支点到力的作用点的距离B．力臂是指从支点到力的作用线的距离
C．杠杆的动力臂加上阻力臂一定等于杠杆的长度D．力臂一定在杠杆上
4．在下列工具中，省力的杠杆有（ ）
①虎口钳子 ②镊子 ③橇棒 ④铁皮剪刀
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①③④
5．两个小孩坐在跷跷板上恰好平衡在水平位置，此时（ ）
A．两个小孩的重力相等 B．两个小孩到支点的距离一定相等
C．两个小孩的质量一定相等 D．两个小孩的重力和他们各自到支点的距离的乘积相等
6．在探究杠杆平衡条件的实验中（如下图）。
（1）实验前发现杠杆左端下倾，应该将横梁右端的螺母向_______调节，使杠杆在_______位置平衡，这样做的好处是__________。
（2）若在A点挂4个25g的钩码，在B点应该挂_______个同样的钩码，杠杆可水平平衡；若在C处用弹簧测力计拉，则拉力的方向应该是_______，拉力的大小为________。
（3）实验时只有10个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂4个钩码时，怎样可以使杠杆在水平位置平衡？（至少设计两种方案）
图1 图2 图3
7．在抗洪时，解放军战士需要将一个质量为100kg的石磙推上一个台阶，已知石磙的半径为0.5m，台阶高0.2m，（1）画出（见图12.7）战士需要的最小推力的力臂；（2）该战士需要的最小推力的大小为________N。
8、在图3中作出使杠杆平衡的最小的力及力臂。（C点是力的作用点）。
【课后延伸】：
1、杠杆的平衡条件也被称为杠杆原理。它揭示了我们在使用杠杆类机械时所用到的力学规律。这是一条古老的定律，这条物理规律最早是由古西腊的学者阿基米德(公元前287-前212)总结出的。为了形象地说明它的价值，阿基米德曾说“只要给我一个支点，我就可以移动地球”。
2、 人体中的杠杆：
几乎每一台机器中都少不了杠杆，就是在人体中也有许许多多的杠杆在起作用。拿起一件东西，弯一下腰，甚至翘一下脚尖都是人体中的杠杆在起作用，了解人体的杠杆不仅可以增长物理知识，还能学会许多生理知识。
◆点一下头或抬一下头是靠杠杆的作用（见图），杠杆的支点在脊柱之顶，支点前后各有肌肉，头颅的重量是阻力。支点前后的肌肉配合起来，有的收缩有的拉长配合起来形成低头仰头，从图里可以看出来低头比仰头要省力。
◆当曲肘把重物举起来的时候，手臂也是一个杠杆（如图），肘关节是支点，支点左右都有肌肉。这是一种费力杠杆，举起一份的重量，肌肉要花费6倍以上的力气，虽然费力，但是可以赢得速度。
◆如果你弯一下腰，肌肉就要付出接近1200N的拉力。这是由于在腰部肌肉和脊骨之间形成的杠杆也是一个费力杠杆（如图）。所以在弯腰提物起立时，正确的姿式是尽量使重物离身体近一些。以避免肌肉被拉伤。
◆当你把脚尖翘起来的时候，是脚跟后面的肌肉在起作用，脚尖是支点，体重落在两者之间。这是一个省力杠杆（如图），肌肉的拉力比体重要小。而且脚越长越省力。
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