八年级物理下册(教科版)第2课时 杠杆的类型及应用

1.杠杆
第2课时杠杆的类型及应用
【教学目标】
一、知识与技能
1.能根据一定的标准对杠杆的使用、特点以及作用效果等进行分类.
2.知道生活中杠杆的一些应用，进一步巩固学习杠杆的相关知识.
二、过程与方法能从常见的工具和机器中识别杠杆的种类，了解杠杆的应用.
三、情感、态度与价值观
关心生活生产及自然现象中杠杆的使用，乐于在周围生活中发现和分析各种杠杆，培养利用杠杆方便自己工作的意识.
【教学重点】杠杆的分类与识别.
【教学难点】能正确地在周围生活中发现和分析各种杠杆.
【教具准备】多媒体课件
【教学课时】1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师播放古代中国人修建万里长城（如图甲）、古埃及人修建金字塔（如图乙）的画面，播放现代机械表、电焊机器人的画面.
教师引导学生思考：中国人修建万里长城、古埃及人建金字塔时都利用了杠杆，这些杠杆有什么特点，又有什么作用呢？
学生积极讨论并发言：它们可以省力.
师大家先不要着急，等我们学完这节课后，你就知道了.
【进行新课】
杠杆的分类
教师实物演示：①用开瓶器开瓶盖；②用指甲剪剪指甲；③用羊角锤拔钉子；
④用镊子夹砝码；⑤用天平测质量.
教师用多媒体展示其各自对应杠杆的示意图，引导学生对它们进行分类，并分析它们的动力臂与阻力臂的大小关系、动力和阻力的大小关系.
学生思考、讨论、交流，得出结论：
例题1下列简单机械中，属于省力杠杆的是（）
A.筷子
B.理发剪
C.羊角锤
D.钓鱼竿
解析：A.筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B.理发剪在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；C.羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D.钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆.
答案：C
杠杆的应用
1.天平
教师提出问题：为什么当天平横梁平衡时m物＝m码？
学生讨论、交流得出结论：是因为天平杠杆的特点是l左＝l右（等臂）.由杠杆平衡条件F左×l左＝F右×l右知：Ｇ物＝Ｇ码.（让学生进一步理解天平的工作原理）
注意：生活中的其他质量工具虽然有的利用了杠杆原理，但却不是等臂杠杆，如杆秤和台秤，若把秤砣的重力产生的拉力作为动力，则它的横梁是一个省力杠杆.秤砣本身的质量一定小于砣面上标出的质量.
2.其他应用
例题2 三个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详，甲图中和尚们商量出新的挑水方案，胖和尚一人挑两小桶，瘦和尚和小和尚两人合抬一大桶，以下说法中不正确的是（）
A.乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将他的肩往后移动一点距离
B.乙图中水桶B向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将后面水桶B往前移动一点距离
C.丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以让瘦和尚往前移动一点距离
D.丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移动一点距离
解析：从图乙可知，右边水桶B向下沉，从杠杆的平衡条件F A L A=F B L B可知，水平时右边的力与力臂乘积较大，应减小右边的力与力臂的乘积或增大左边的力与力臂的乘积.A.胖和尚将他的肩往后移动一点距离，从而可以减小L B，使F B L B减小，即减小了右边的力与力臂的乘积，说法正确，不符合题意.B.胖和尚将后面水桶B往前移动一点距离，从而可以减小L B，使F B L B减小，即减小了右边的力与力臂的乘积，说法正确，不符合题意.C.从丙图中可看出，以小和尚的肩膀为支点O，水桶为阻力，瘦和尚的肩膀施加的力是动力，L2是阻力臂，L1
是动力臂，若让瘦和尚往前移动一点距离，则瘦和尚那边的力臂L1就变大，而F2L2的乘积不变，根据杠杆原理F1L1=F2L2可知：为了维持平衡，那么瘦和尚那边的力F1要变小，所以减轻了瘦和尚的负担，说法正确，不符合题意.D.若水桶向瘦和尚移动，则阻力臂L2就变大，而阻力F2和动力臂L1不变，根据杠杆原理F1L1=F2L2可知：为了维持平衡，那么瘦和尚那边的力F1要变大，所以增大了瘦和尚的负担，说法错误，符合题意.
答案：D
例题3 （安徽中考）身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900N的重物.已知扁担长为 1.8m，重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离OA=0.8m，如图所示.则（）
A.以哥哥的肩A为支点，可计算出弟弟承担的压力为400N
B.以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为4：9
C.以O为支点，可计算出兄弟二人承担的压力之比为9：5
D.以弟弟的肩B为支点，可计算处哥哥承担的压力为600N
解析：A、以哥哥的肩A为支点，由F1L1=F2L2可知，弟弟对杠杆的支持力：
由于压力和支持力是一对相互作用力，因此弟弟承担的压力为400N，故A正确；BC、以O为支点，由F1L1=F2L2可知，兄弟二人对杠杆支持力之比为：
由于压力和支持力是一对相互作用力，因此兄弟二人承担的压力之比为4：5或5：4；故BC错误；
D.以弟弟的肩B为支点，由F1L1=F2L2可知，哥哥对杠杆的支持力：
由于压力和支持力是一对相互作用力，因此哥哥承担的压力为500N，故D 错误.
答案：A
例题4 小聪用如图所示的装置估测书包重量，图中器材有细绳、重量可忽略的长硬棒、刻度尺、一瓶500mL的水（空瓶的质量忽略不计，g=10N/kg），下列说法中正确的是（）
A.这瓶水的质量为5kg
B.若连接水瓶的绳拉硬棒的力为动力，此杠杆为费力杠杆
C.手提细绳，若感触棒顺时针转动，则使棒顺时针转动的力是水瓶的重力
D.手提细绳硬棒水平静止时，量出OA=10cm、OB=60cm，书包重量为30N
解析：A.水的质量m=ρ水V=1g/cm3×500cm3=500g=0.5kg；故A错误；B.若连接水瓶的绳拉硬棒的力为动力，由图可知动力臂大于阻力臂，所以此杠杆为省力杠杆，故B错误；C.手提细绳，若感触棒顺时针转动，即G瓶L1＞G包L2，所以使棒顺时针转动的力是由于水瓶的重力而产生的对棒的拉力，故C错误；D.手提细绳硬棒水平静止时，则量出L2=10cm、L1=60cm，根据杠杆的平衡条件可得：G瓶L1＞G包L2，
∵G瓶=G水=mg=0.5kg×10N/kg=5N；
答案：D
例题5 人体内也存在杠杆.当人踮脚时是靠腓肠肌收缩，骨骼和腓肠肌状况如图所示，若某人重为500N且AO＝2BO，则双脚同时踮起时，两只脚的腓肠肌
的作用力是N.
解析：本题考查人体结构中的杠杆，人踮脚时，重力位于力与支点0之间，小腿的腓肠肌是提起人体重的力，足的大部分形成杠杆，跖趾关节起支点的作用.本题的杠杆可简化为下图所示.
由于人是双脚同时踮起，则每只脚需要承担250N的重力，由于AO＝2BO，由杠杆平衡条件可得：
答案：125
【教师结束语】
通过本节的学习，我们了解了杠杆可以分成三种：①省力杠杆（l１＞l２，F １＜F２，可以省力，但费距离）；②费力杠杆（l１＜l２，F１＞F２，不能省力，但省距离）；③等臂杠杆（l１＝l２，F１＝F２，既不省力，也不省距离），我们也熟悉了生活中一些常见的杠杆，并对它进行了分析，了解了它们的广泛应用，最后我们还学习了杠杆的应用，并做了相关练习，解决了实际生产、生活中的一些问题.好，谢谢大家！
【课后作业】
完成练习册中本课时对应练习
教材习题解答
家庭实验室
指甲剪是由三个杠杆组成的，如图所示，ABC杠杆中，B是支点，由图中不难看出动力臂大于阻力臂，故为省力杠杆；对OBD杠杆，O是支点，阻力作用于D点，动力作用于B点，故动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；对OED杠杆，O是支点，阻力作用于D点，动力作用于E点，故动力臂小于阻力臂，为费力杠杆.
自我评价
1.三把剪刀的支点均在中轴上，普通剪刀前后等距，所以它是等臂杠杆，既不省力也不省距离；铁匠剪刀是前短后长，是省力杠杆，但费距离；理发剪刀是前长后短，是费力杠杆，省距离.
2.1.5 N 【解析】由题图知，动力臂为2个单位长度，阻力臂为6个单位长度，阻力为0.5 N，根据杠杆平衡条件知：F×2=0.5 N×5，所以F=1.5 N.
3.大孩力臂短，小孩力臂长.大孩要向后坐，增大力臂才能把跷跷板压下去.
【解析】通过观察题图，并根据杠杆平衡条件作答.
1.在对杠杆进行分类时，教师可以举学生生活中熟悉的三种类型杠杆，如省力杠杆：钢丝钳；费力杠杆：筷子等；臂杠杆：天平.画出它们的示意图并让学生指出这三种杠杆的支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂.作杠杆示意图时，应该要求学生画得规整，力和力臂尽量按实际比例，标明杠杆的五要素，养成良好的作图习惯.
2.教学过程中学生可能会说省力杠杆是最好的杠杆，费力杠杆不好，教师可以通过分析用钓鱼竿钓鱼、缝纫机踏板、筷子等，让学生知道费力杠杆费了力却省了距离，使工作方便；而省力杠杆虽然省力但费了距离等.。