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- 2021-10-27 发布
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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:
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