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第十章 机械与人本章是在前面学习过力学的基础上，研究杠杆、滑轮等简单机械，并进一步研究做功了吗、做功的快慢、机械效率及合理利用机械能.通过本章学习，让学生能正确、合理使用杠杆、滑轮，以达到改变力的大小与方向的目的；知道机械功和功率概念的由来，并能从生活、生产中的实例说明机械功和功率的含义；还要能从实例中把做功的过程与能量转化的过程结合起来思考，尤其是机械能的转化与守恒的思想观念的确立.无论是概念还是规律，均要与生活、生产劳动实际结合起来去认识、理解和应用.本章共分6节1.第一节“科学探究杠杆的平衡条件”，在教学中不仅要使学生通过探究活动得到结论性、规律性的知识，而且要通过探究活动掌握初步的科学探究方法，其中重点要学习设计实验的表格，学习收集数据并用图像处理实验数据的方法，学习控制变量法，学习怎样提出科学的猜想.2.第二节“滑轮及其应用”，本节讲述了定滑轮、动滑轮的概念、特点和实质，并进一步学习了滑轮组的特点和组装.本节也有一个重要的实验探究“比较定滑轮和动滑轮的特点”，这个实验探究让学生边思考边操作，自己摸索，学会安装滑轮，总结出两种滑轮的特点.3.第三节“做功了吗”，让学生理解做功的两个必要因素，掌握功大小的计算，让学生初步了解力对物体做功可以改变物体的能量.4.第四节“做功的快慢” ，首先通过熟悉的实例引导学生感受到做功的快慢问题，再用速度的概念类比得到功率的概念，结合速度的公式、单位，讲述功率的公式和单位，再通过例题帮助学生掌握功率的计算.5.第五节“机械效率”，本节是在学习了功、功率的计算的基础上，引导学生理解有用功、额外功、总功的概念并掌握机械效率的计算，知道实际提高机械效率的方法.6.第六节“合理利用机械能”，本节内容先讲述功能和能的关系，然后通过大量的实例让学生真实感受到功能，势能的存在，理解动能、势能的概念，明白动能，势能的大小与哪些因素有关.通过观察、分析实验现象，说明能量如何转化.让学生通过分析，自己得出动能、势能、弹性势能可以相互转化的结论.【教学目标】1.在知识与技能方面（1）认识杠杆，知道有关杠杆的几个概念，知道杠杆的平衡条件及杠杆的一些应用.（2）认识定滑轮、动滑轮和滑轮组，并知道它们的作用，会根据要求使用和组装滑轮组，了解其他简单机械的一些应用.（3）知道机械功和功率的概念.（4）理解动能和势能的概念，能用实例说明物体的动能和势能以及它们的相互转化.2.在过程与方法方面（1）经历探究杠杆平衡条件的过程，学习分析实验现象、寻找规律并从中归纳出实验结论.（2）经历探究定滑轮，动滑轮特点的过程，进一步掌握用观察对比来研究问题的方法.（3）利用生活经验的具体事例认识功、功率和机械能等.（4）用控制变量法探究机械效率、动能、势能的各种相关因素.3.在情感态度与价值观方面（1）通过观察分析生活中的简单机械，初步认识科学技术对人类社会发展的作用.（2）引导学生积极主动参与探究活动，加强交流合作的意识.（3）培养学生将科学应用于日常生活和社会实际的意识.【教学重点】杠杆的平衡条件、做功的两个必要因素、理解机械效率、功率的概念和计算、影响动能和势能大小的因素、动能和势能的相互转化.【教学难点】力臂的画法、滑轮组省力情况的判断与设计、影响机械效率的因素、功率的计算、能量的相互转化第一节 科学探究杠杆的平衡条件第1课时 认识杠杆、杠杆的平衡【教学目标】一、知识与技能1.认识杠杆，了解关于杠杆的五要素（支点、动点、阻力、动力臂、阻力臂），能求作力臂.2.理解杠杆的平衡条件，并会进行相关计算.二、过程与方法1.通过观察和实验，了解杠杆的结构，具有一定的观察能力、分析和概括能力.2.经历探究杠杆平衡条件的过程，学习分析实验现象，寻找数据间的规律，从中归纳出实验结论的一般方法.三、情感、态度与价值观1.关心生活、生产中杠杆的应用.2.培养学生探究合作交流和精神，以及在交流与讨论中所持的正确态度.【教学重点】杠杆的平衡条件，杠杆的结构.【教学难点】力臂的概念及画法，变形杠杆的分析.【教具准备】多媒体课件、杠杆、钩码.【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，加强学生对知识的巩固.【新课引入】教师播放视频关于撬棒、开瓶器、跷跷板、镊子、剪刀等物品在生产、生活中工作的情景，然后引导学生观察，并提出问题在生产、生活中，这些工具起到了什么作用它们有什么共同特点要找到答案，下面我们就来学习第一节第1课时“认识杠杆、杠杆的平衡”.【课堂导学】【预习指导】阅读课本P184P187页的文字内容和插图，在基本概念、定义、规定及规律上，用红笔做上记号，并完成学案中“课前预习”部分.各小组内部交流讨论，提出预习疑问.【交流展示】1.各小组代表举手发言，报告“课前预习”答案，教师评价订正.2.学生质疑，教师指导释疑.【拓展探究】知识点1 认识杠杆学生小组内部讨论交流，回答下列问题师1.观察教材图101 生活中的机械，说出它们有什么共同特征生1.都受力的作用，都是硬棒，都有固定转动轴.师生互动归纳在力的作用下，有绕某一固定点转动的硬棒，物理学中叫做杠杆.师2.观察分析课本图102 用棒撬动物体（a）（b），指出杠杆的五个要素及其含义生2.支点杠杆绕着转动的固定点，常用O表示.动力使杠杆绕支点转动的力，常用F1表示.阻力阻碍杠杆转动的力，常用F2表示.动力臂从支点到动力作用线的距离，常用l1表示.阻力臂从支点到阻力作用线的距离，常用l2表示.师生互动归纳总结出力臂的画法首先确定杠杆的支点，再确定力的作用线，然后画出从支点到力的作用线的垂线段，即为所求，垂足要落在力的作用线上，符号指明哪条线段是力臂.可以将力臂的画法简洁记忆为一找点（支点），二画线（力的作用线），三作垂线段（支点到力的作用线的垂线），四标明字母（用字母标出杠杆的五要素）.知识点2 杠杆的平衡（一）学生小组内部讨论交流，教师巡视指导，回答下列问题师1.什么是杠杆的平衡生1.杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动的状态都叫杠杆平衡.师2.探究杠杆平衡条件的实验中，必须使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是什么生2.避免杠杆自重对实验的影响;便于从杠杆上直接读出力臂.师3.实验中要改变钩码的个数和悬挂位置，进行多次实验，这样做的好处是什么生3.便于找到普遍规律，使结论更可靠，避免偶然性.（二）学生分组实验，教师巡视指导，并针对性地点拨。多媒体展示（1）小组讨论提出问题，作出猜想；（2）讨论并设计合理的实验方案 ；（3）进行实验，收集数据；（4）对数据进行分析，得出结论；（5）讨论实验中出现的问题，进行评估.设计表格（供参考）师同学们能否找到一个规律来生动力动力臂阻力阻力臂师生互动归纳总结杠杆的平衡条件动力动力臂阻力阻力臂.用字母表示，这个公式可以写成F1l1F2l2 ，这个关系式也可以写成下面的形式F1/F2l2/l1 .它表明当阻力与阻力臂一定时，所用的动力和动力臂成反比。即动力臂越大，所用的力就越小，这也就可以解释为什么我们可以用较小的力产生较大的力了.课堂小结教师指导学生归纳总结本节课学到了什么.1.杠杆的定义一根硬棒，在力的作用下如果能绕固定点转动，这根棒就叫杠杆.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F1l1F2l2课后作业1.请同学们完成课本P189-P190页作业1、2、6.2.请同学们完成本课时对应的练习.教材习题解答（P189-P190）1.略2.不能 （a）图杠杆是平衡的，原因是两力的力和力臂的乘积相等，即2G2lG4l；（b）图中分别加挂一个等重的物体后，左侧的力和力臂的乘积为（2GG物）2l2（2GG物）l，右侧的力和力臂的乘积为（GG物）4l4（GG物）l，2（2GG物）l4（GG物）l，所以杠杆不能平衡.6.不平衡 右端 下沉（一）认识杠杆1.定义在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒.2.杠杆的五要素支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂（二）杠杆的平衡1.平衡状态当杠杆在动力和阻力的作用下静止时（或绕支点匀速转动），我们就说此时杠杆处于平衡状态.2.平衡条件动力动力臂阻力阻力臂，即F1l1F2l2.1.这节有一个重点也是难点找支点和作力臂，这里既牵扯到数学中点到直线的距离，又涉及到物理中力的作用点和力的示意图，学生感到非常困难.突破重难点的方法，通过实例演示，引导学生分析，提炼方法步骤一（支）点二力和方向，延长力的作用线，过（支）点作垂线（段）.画力臂并比较力臂大小是下一课时杠杆分类的基础一定要多练并让学生过关2.在杠杆的平衡条件的探究实验中，引导学生猜想杠杆的平衡条件可能与力臂的大小和力的大小有关，这样学生不至于盲目猜想，既调动了学生的积极性、主动性，同时又使学生进行合理的科学猜想，快速进入探究的课题在分析数据时，教师既要放开主动权，又要参与引导，如提醒学生可以先把数据分开来考虑把四个数据按物理量分成两组进行分析，接着把有特色的数据放在一起研究，最后把所有的数据统一起来，运用数学工具加、减、乘、除等简单计算方法，讨论，寻找规律，形成科学的结论，这样不仅营造宽松环境，而且培养了学生敢想敢说的精神及分析概括问题的能力7
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