初中8年级物理教案：第01讲 杠杆

初中8年级物理教案：第01讲 杠杆

辅导教案 学员姓名： 学科教师：‎ 年 级： 辅导科目： ‎ 授课日期 ‎××年××月××日 时 间 A / B / C / D / E / F段 主 题 杠杆的认识和简单画图 教学内容 ‎（本次课的重点、难点以及达到怎样的情感目标）‎ 重点：1.杠杆的定义；‎ ‎ 2.杠杆的五要素；‎ ‎ 3.杠杆的作图规则与技巧；‎ 难点：1.支点的找取；‎ ‎ 2.力和力臂的画法；‎ ‎ ‎ ‎ 古希腊科学家阿基米德有这样一句流传很久的名言：“给我一个支点，我就能撬起整个地球！”这句话有着阿基米德严格的科学根据。‎ ‎（本节的引入面向学生的生活，学生在生活中使用过或看到过很多机械，由此引入对简单机械的研究，体现了从生活走向物理的课程理念。TR可根据首课的需要，活跃课堂气氛，下面的对话可以模拟成话剧形式，师生共同完成，为学生创设了一个问题情境，激发学生强烈的求知欲望。）‎ 话剧表演：‎ 师：我们在生活中、劳动中经常使用各种机械，同学们想一想你使用过哪些机械？或你看到别人使用过哪些机械？‎ 生1：我使用过铁锨、镊子、钳子、锤子。‎ 生2：我使用过剪刀、指甲刀、瓶盖起子、自行车。‎ 生3：我看见别人使用过播种机、悬耕犁、收割机、缝纫机。‎ 师：同学们想起很多人们常用的机械，这说明同学们平时很注意观察。在同学们说出的机械中有的比较复杂，有的比较简单。例如：镊子、钳子、锤子、剪刀、瓶盖起子等都属于简单机械，播种机、缝纫机等是复杂机械。复杂机械也是由简单机械组合而成的。（这一章我们学习的几种简单机械：杠杆、定滑轮、动滑轮等）‎ 那么这些简单机械同学们平时肯定用过，谁能说出它们的优势？‎ 生1：使用这些机械可以完成直接用手不能完成的工作。‎ 生2：使用这些机械都可以用一个较小的力获得一个较大的力。‎ 师：同学们的发现很好，那么谁能针对刚才的发现提出一个问题？‎ 生3：为什么使用这些机械时可以用一个较小的力获得一个较大的力呢？‎ 师：大家想知道吗？‎ 生（齐答）：想知道。‎ 师：今天我们学习的新知识“杠杆”就可以解释这一问题。 （教师板书：杠杆）‎ ‎（TR根据本次课内容，可分为1. 新课或专题讲解； 2. 典型例题； 3. 习题巩固三个模块）‎ ‎1、什么是杠杆？‎ (1) 定义:在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫杠杆.； ‎ 注：杠杆不一定是一根直棒,它可以是各种不同的形状.‎ 杠杆的实例：‎ 天平 ‎ 铡刀 筷子 火钳 ‎ 镊子 火钳 ‎ 镊子 图1‎ 用扳手开瓶盖 钓鱼竿 人的前臂 图2‎ ‎2、杠杆五要素: 支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂统称为杠杆五要素.‎ 支点:杠杆绕着转动的固定点叫做杠杆的支点.‎ ‎ （支点的位置可以是固定的，也可以是变化的，但一定是杠杆上的一点，或者是一个轴，转动总是绕这个点进行的．）‎ 动力:使杠杆转动的力.‎ ‎（在实际确定动力时,要看我们使用杠杆工作时为了达到预期目的,需要杠杆向哪个方向转动,能使杠杆向需要方向转动的力,不论是哪个物体施加的力,就是作用在杠杆上的动力.）‎ 阻力:阻碍杠杆转动的力.‎ ‎（和确定动力时的方法相同,由力的转动效果来决定,阻碍杠杆向需要方向转动的力就是阻力.）‎ 注意：在杠杆的使用过程中，动力与阻力的规定并不是非常明确的．这主要是从人们使用杠杆要达到某种目的的角度来分类的． 例如用杠杆撬石头，人用的力是动力，石头对杠杆的力是阻力．用铡刀割草，铡刀是一个杠杆，人用的力是动力，草对铡刀的力是阻力．当然由于杠杆应用的广泛性，在一些具体的应用中有时不能分辨哪个力是动力，哪个力是阻力，例如，天平是一个等臂杠杆，一端放砝码，另一端放被称物体，这时就不能分辨动力和阻力，说哪个是动力都未尝不可，事实上，这种情况下，不宜勉强分辨动力和阻力． ‎ 动力臂:从支点到动力作用线的距离叫做动力臂.‎ ‎（动力作用线就是通过动力作用点,沿动力的方向所画的直线.动力臂就是从支点到动力作用线所画的垂线长,也就是几何学中的点到线的距离,而决不是从支点到动力作用点的距离.）‎ 阻力臂:从支点到阻力作用线的距离叫做阻力臂.（同动力臂）‎ ‎3、杠杆的图示：（1）标出支点O；‎ ‎ （2）画出力线F1、F2；‎ ‎ （3）作出力臂L1、L2，注意画虚线，标直角符号 ；‎ 题型一：杠杆的认识 例1、下列关于杠杆的说法中，错误的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 杠杆可以是直的，也可以是弯的 ‎　‎ B．‎ 动力、阻力使杠杆转动方向相反，但他们的方向不一定 ‎　‎ C．‎ 支点可以在杠杆的端点，也可以在力的作用线之间 ‎　‎ D．‎ 杠杆的长度等于动力臂和阻力臂之和 考点：‎ 杠杆及其五要素．菁优网版权所有 分析：‎ 能绕固定点（支点）转动的硬棒叫杠杆，杠杆可以是直棒，也可以是弯曲的．‎ 解答：‎ 解：A、杠杆是硬棒，形状可以是直棒，也可以是弯曲的，故A正确；‎ B、动力、阻力是一个使杠杆转动、一个是阻碍杠杆转动；故使杠杆转动方向相反，但他们的方向不一定是相反的，故B正确；‎ C、杠杆绕着转动的点叫支点，支点一定在杠杆上，可以在杠杆上的任何位置，故C正确；‎ D、力臂是从支点到力作用线之间的距离，不是到力作用点之间的距离，所以动力臂与阻力臂之和不一定等于杠杆的长度，故D错误．‎ 故选D．‎ 点评：‎ 本题考查了学生对杠杆基本知识的认识，属于基础题目．‎ 例2、关于力臂的下列说法中正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 从支点到动力作用点的距离叫动力臂 ‎　‎ B．‎ 从动力作用点到阻力作用线的距离叫动力臂 ‎　‎ C．‎ 从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂 ‎　‎ D．‎ 从阻力作用点到动力作用点的距离叫阻力臂 考点：‎ 杠杆及其五要素．菁优网版权所有 分析：‎ 要解决此题需要掌握力臂的概念，知道力臂是从支点到力的作用线的距离．‎ 解答：‎ 解：力臂是从支点到力的作用线的距离，简单地说，就是“点到线”的距离；“点”是指支点，线是指力的作用线．‎ 所以动力臂是从支点到动力作用线的距离；阻力臂是从支点到阻力作用线的距离．‎ 由此分析可知：A、B、D错，只有C正确．‎ 故选C．‎ 点评：‎ 力臂是从支点到力的作用线的距离．注意虽然力的作用点相同，但力的方向不同，画出的力臂也不同．‎ 例3、关于杠杆的有关概念，下列说法中正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 动力作用点到支点的距离为动力臂 ‎　‎ B．‎ 力臂一定在杠杆上 ‎　‎ C．‎ 只要动力等于阻力，杠杆就平衡 ‎　‎ D．‎ 支点到动力作用线的垂直距离为动力臂 考点：‎ 杠杆及其五要素．菁优网版权所有 分析：‎ 杠杆是可以让某一固定点转动的硬棒．动力臂是从支点到动力作用线之间的距离．根据杠杆五要素的定义来分析本题．‎ 解答：‎ 解：A、动力臂是指支点到动力作用线的垂直距离，故A不正确．‎ B、力臂是支点到力的作用线的距离，不一定在杠杆上，故B不正确．‎ C、杠杆的平衡条件是动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，不是动力等于阻力，故C不正确．‎ D、动力臂就是指支点到动力作用线的垂直距离，故D正确．‎ 故选D．‎ 点评：‎ 本题是一道综合性较强的题目，在解题时要结合杠杆的五要素认真分析每一个选项．‎ 变式训练1：关于杠杆，下列中正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ 力臂就是杠杆的支点到力的作用点的距离 ‎　‎ B．‎ 杠杆的支点总在杠杆的中间 ‎　‎ C．‎ 力臂可以在杆上，也可以不在杠杆上 ‎　‎ D．‎ 杠杆只有静止时才能讨论其平衡问题 考点：‎ 杠杆及其五要素．菁优网版权所有 分析：‎ 杠杆的平衡是指杠杆处于静止或匀速转动状态时；‎ 根据杠杆的五要素的概念进行分析，即杠杆绕固定点转动的点为支点，使杠杆转动的力为动力，阻碍杠杆转动的力为阻力，支点到力的作用线的垂线段为力臂．‎ 解答：‎ 解：A、力臂是指从支点到力的作用线的垂线段，故A选项错误；‎ B、支点是杠杆绕某固定点转动的点，可以在杠杆的一端，故B选项错误；‎ C、力臂是指从支点到力的作用线的垂线段，力臂可以在杆上，也可以不在杠杆上，当杠杆在水平位置平衡时，力臂在杠杆上，所以C选项正确；‎ D、杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态；故D选项错误．‎ 故选C．‎ 点评：‎ 会根据杠杆的概念识别杠杆，会找出杠杆的五要素．‎ 变式训练2：如图，这款图钉来自一位初中生的创意，翘起部分为我们预留出施力空间，图钉作为杠杆，其支点是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ A点 B．‎ B点 C．‎ C点 D．‎ O点 考点：‎ 杠杆及其五要素．菁优网版权所有 分析：‎ ‎（1）杠杆的五要素包括：动力，使杠杆转动的力；阻力，阻碍杠杆转动的力；支点，指的是杠杆绕着转动的点；动力臂，从支点到动力作用线的距离；阻力臂，从支点到阻力作用线的距离．‎ ‎（2）根据该图钉的转动情况，可以确定其支点．‎ 解答：‎ 解：这个装置的目的是为了能把图钉拔出来，该图钉的工作过程是这样的：用力向上撬杠杆的A点，设备绕着C点顺时针转动，使图钉被拔出．由此可知作用在A点使杠杆顺时针转动的力是动力；作用在B点，阻碍图钉拔出的力是阻力；C点是支点．‎ 故选C．‎ 点评：‎ ‎（1）此题考查了杠杆的五要素．‎ ‎（2）要确定杠杆的支点，首先要明确其工作过程．‎ 题型二：杠杆画图 例4、如图甲所示为市民在公园锻炼上肢力量的画面．该器材相当于一根杠杆（杠杆自重不计），乙图为其简化图，锻炼时手在B点用力向上举手柄将A点的配重抬高，达到锻炼上肢的目的．请在乙图中画出动力臂L1、阻力F2及力臂L2．‎ 考点：‎ 力臂的画法．菁优网版权所有 分析：‎ 阻力是阻碍杠杆转动的力，和杠杆运动方向相反；力臂是指从支点向力的作用线的垂直距离．‎ 解答：‎ 解：由题意锻炼时手在B点用力向上举手柄将A点的配重抬高，手柄上的力的方向向下，可知阻力的方向是向下的；从支点分别向力的作用线作垂线，垂线段即为力臂，答案如下图：‎ 点评：‎ 力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点．②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线．③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂．‎ 例5、‎ 如图所示，AO为一竖直立于地面的电线杆，为了不使电线将电线杆拉倒，必须用钢缆BC将电线杆固定住．试画出对应的力臂L1、L2．‎ 考点：‎ 杠杆及其五要素；力臂的画法．菁优网版权 分析：‎ 过支点O作垂直于F1作用线的垂线，得动力臂L1；过支点O作垂直于F2作用线的垂线，得动力臂L2．‎ 解答：‎ 解：确定支点O，然后过支点O分别作垂直于力F1、F2作用线的垂线，即力臂L1、L2；如图：‎ 点评：‎ 本题考查了力臂的画法，注意规范作图．‎ 变式训练3：如图为用瓶起开启瓶盖的情景，关于该瓶起使用时的杠杆示意图正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ 考点：‎ 杠杆及其五要素．菁优网版权所有 分析：‎ 理解力臂的画法：是从支点到力的作用线的距离．‎ 解答：‎ 解：在使用瓶起时，支点在最前端，而AB的支点搞错，所以错误；‎ 动力F1方向向上，而阻力F2方向向下，所以C错误、D正确．‎ 故选D．‎ 点评：‎ 此题考查了有关杠杆支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂的判断，是一道基础性题目．‎ ‎　‎ 变式训练4：夹子是我们生活中经常用到的物品，如晾晒小件衣物所用的小竹夹，如图所示，当我们用力的捏开架子时，请画出一根杠杆所受的动力、阻力及动力臂．O为支点．‎ 考点：‎ 杠杆及其五要素．菁优网版权所有 分析：‎ 杠杆的五个要素：支点：杠杆绕着转动的点．‎ 动力：使杠杆转动的力．动力臂：从支点到动力作用线的距离．‎ 阻力：阻碍杠杆转动的力．阻力臂：从支点到阻力作用线的距离．‎ 解答：‎ 解：小竹夹绕O点转动，O为支点．‎ 使用小竹夹时，较长一端处为动力F1‎ 从支点O向F1作用线做垂线，是动力臂L1‎ 较短一端处为阻力F2，从支点O向F2作用线做垂线，是阻力臂L2．如图所示：‎ 点评：‎ 画力臂的方法：首先确定支点、动力、阻力．然后用虚线画出动力和阻力的作用线，再做出支点力的作用线的距离，最后标出动力臂和阻力臂．‎ ‎（1. 可针对学生不同的水平，选题时难易程度上要有区分；‎ ‎2. 可根据实际情况，通过竞赛的互动方式进行，并给予学生相应的鼓励与表扬）‎ ‎1、 如图所示，是一个指甲刀的示意图，它有三个杠杆ABC，OBD和OED组成，用指甲刀剪指甲时，杠杆ABC的支点是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ A点 B．‎ B点 C．‎ C点 D．‎ O点 ‎2、下列关于动力F1力臂的作图中，正确的是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎3、如图所示，动力F的力臂是（　　）‎ ‎　‎ A．‎ BC B．‎ OC C．‎ OB D．‎ OD ‎ 4、如图所示，杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态，L1为F1的力臂．请在图中作出F2的力臂L2及力F1。‎ ‎5、如果把铁锨看作费力杠杆，在图所示的A、B、C三点中，支点是　　点，动力作用点是　　点，阻力作用点是　　点．‎ ‎6、如图是用起钉器拔钉子的示意图，F的力臂是　　（用图中字母表示）．‎ ‎7、如图所示，是利用钓鱼竿钓鱼的示意图．O为支点，F1是手对鱼竿的作用力，请画出：F1的力臂．‎ ‎8、画出图中杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂．‎ ‎9、如图所示，请画出力F的力臂L．‎ ‎10、如图所示，用一根硬棒撬起一个石块，棒的上端A是动力的作用点，若用最小的力撬动石块，请标出此时杠杆的支点O并画出最小动力F及动力臂L．‎ 附加题：‎ ‎1、图（甲）是利用杠杆原理制成的搬运重物上楼的小车，其中M、M′两处为轴连接，图（乙）中的A、B、C描述了小车搬运重物（煤气罐）上楼的过程，请分别在A、C两幅图中确定杠杆的支点（用O表示）并画出动力臂（用L表示）．‎ ‎2、纪录片《舌尖上的中国》已经播出了两季，深受广大观众的欢迎，它向人们介绍了祖国各地的美食和风土人情．如图甲是山西的一种制作美食饸饹的画面，其中压制工具的手柄可以看成一个杠杆，图乙为其简化图，请在图乙中画出阻力臂L2、作用在A点的最小动力F1和动力臂L1．‎ ‎3、如图所示，课桌的重心在O点，若在课桌的C点用力F把桌腿B抬离地面，在抬起时另一桌腿A没有滑动，请在图中画出F相对于A点的力臂l1和重力G的示意图．‎ ‎（以学生自我总结为主，TR引导为辅，为本次课做一个总结回顾）‎ 1、 在 的作用下，可绕 转动的硬棒叫杠杆。‎ 2、 物体作用在杠杆上使杠杆转动的力叫做 ，阻碍杠杆转动的力叫做 ，杠杆绕着转动的固定点叫做 ，从 到动力作用线的 叫做动力臂，从支点到 叫做阻力臂。‎ 3、 从 到 的距离叫力臂，力的作用点 在杠杆上(选填“一定“或”“不一定”)。‎ ‎4、自己动手画一个杠杆，五要素也要画全。‎ ‎（ 建议作业量不宜过多，最好控制在学生30分钟内能够完成）‎ ‎1、作图：如图所示，人的手臂相当于一个杠杆，它的支点在O点．请画出图中铅球对手的作用力F的力臂L．‎ ‎　‎ ‎2、如图所示，杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态，L1为F1的力臂．请在图中作出F2的力臂L2及力F1．‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎3、如图所示的杠杆中，已知动力F1和阻力臂L2，请你作出动力臂L1和阻力F2．‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　4、如图所示，以O为转动轴的杠杆OA处于静止状态，作出拉力F的力臂L．‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎5、如图所示简易吊车正在吊起重为G的建筑材料，请在图中杠杆OB上分别画上动力臂l1，和阻力臂l2‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎　‎ ‎6、如图是渔民在小河捕鱼的一种方式，请画出此渔民扳渔网的杠杆示意图，画出支点、动力及动力臂、阻力及阻力臂 ‎　‎ ‎7、杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用．护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆，由图可知它的支点是　C　点（填“A”、B”或“C”），请在答题卷的图中画出动力臂L1．‎ ‎　‎ ‎8、画出杠杆的动力、动力臂，阻力、阻力臂．‎ 达标PK答案：‎ ‎1、解：因为杠杆ABC是围绕C点转动的，因此C点为杠杆ABC的支点．‎ 故选C．‎ ‎2、解：因为动力的力臂的做法是过支点作动力作用线的垂线段，而A ‎ B选项中线段与动力作用线不垂直，所以A、B选项错误；‎ 又因为D选项中，表示力臂的不是支点到动力作用线的距离，故D选项错误，C选项正确．‎ 故选C．‎ ‎3、解：动力F的力臂是从支点O向力的作用线作垂线，垂线段OD即为动力的力臂．如下图：‎ 故选D．‎ ‎4、略 ‎5、解：把铁锨看作费力杠杆，杠杆是绕着C点转动，所以C点即为费力杠杆的支点；右手的作用力使杠杆转动，所以动力作用点为B点；‎ A点受到的作用力阻碍杠杆的转动，所以点A位阻力作用点．‎ 故本题答案为：C、B、A．‎ ‎6、解：起钉器与地面的接触点是支点，从支点到力F的作用线的垂线段d3即为F的力臂．‎ 故答案为：d3．‎ ‎7、解：过支点O作F1作用线的垂线段（即动力臂L1）．‎ 如图所示：‎ ‎8、解：羊角锤绕O点转动，O为支点．‎ 羊角锤起钉子时，钉子和木头之间的摩擦力是阻力F2．‎ 从支点O向F2的作用线做垂线，是阻力臂L2．‎ 手握羊角锤的力是动力F1．从支点O向F1的作用线做垂线，是阻力臂L1．‎ 故答案为：‎ ‎9、解：用虚线延长力F的作用线，做O到力的作用线的距离．标出力臂L．如图所示：‎ ‎10、解：由图示可知，当杠杆与地面的接触点为支点时，作用在A点的动力力臂最大，此时动力最小，力垂直于杠杆向上，过支点O作最小力的作用线的垂线即为力臂L，如图所示．‎ 附加题答案：‎ ‎1、解：由图可知：A图中用力向下压，煤气罐向上运动，所以杠杆绕着轴MM′转动，所以支点在轴上．‎ B图中用力向上拉，煤气罐向上运动，所以杠杆绕着车轮与地面的接触点转动，所以支点为车轮与地面的接触点．‎ ‎2、解：①连接OA就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向向下，据此可画出最小的动力；‎ ‎②O为支点，点O到F2的垂线段就是F2的力臂，如图所示：‎ ‎3、解：过重心做竖直向下的力，即重力；‎ 过支点A做垂直于F作用线的垂线段l1，即F的力臂l1；如图所示：‎ 课后作业答案：‎ ‎1、解：如图所示，从O点到力F作用线的距离LF就是力臂．‎ ‎2、解：‎ ‎3、解：过支点O作垂直于F1作用线的垂线段，即L1；过L2的末端作用垂直于杠杆的阻力F2．如图所示：‎ ‎4、解：延长力的作用线，过支点O作垂直绳子对杠杆的拉力F作用线的垂线段（即力臂L）．‎ ‎5、解：‎ ‎6、解：由生活经验和图片可知，O是支点，动力F作用FA点，阻力G作用在B点．‎ 从支点向动力的作用线作垂线，作出动力臂为L1；从支点向阻力的作用线作垂线，作出阻力臂为L2；如图所示：‎ ‎7、解：如图所示，在拉力的作用下吊桥绕着点C转动，所以它的支点在C点； 动力作用在A点，方向沿绳子斜向上，过支点C做动力F作用线的垂线段，即为动力臂L1，如下图所示：‎ ‎8、解：绳子的拉力F作为动力，沿力F的方向作出F的作用线，由支点O向F的作用线做垂线，垂线段的长度为F的力臂，如下图中L1所示；沿力G的方向作出G的作用线，由支点O向G的作用线做垂线，垂线段的长度为G的力臂，如下图中L2所示：‎