12.1《杠桿》（教學(xué)設(shè)計(jì)）-人教版（2024）初中物理八年級(jí)下冊(cè)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱(chēng)）12.1《杠桿》（教學(xué)設(shè)計(jì)）-人教版（2024）初中物理八年級(jí)下冊(cè)教學(xué)內(nèi)容人教版（2024）初中物理八年級(jí)下冊(cè)第12.1節(jié)《杠桿》

本節(jié)課主要內(nèi)容包括：杠桿的定義、杠桿的分類(lèi)、杠桿的五要素（動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂、力矩）、杠桿的平衡條件，以及杠桿在實(shí)際生活中的應(yīng)用。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解杠桿的工作原理，掌握杠桿的平衡條件，并能運(yùn)用杠桿原理解決實(shí)際問(wèn)題。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、分析，使學(xué)生理解杠桿原理，提高實(shí)驗(yàn)操作技能。增強(qiáng)學(xué)生的物理思維，通過(guò)分析杠桿問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理和抽象思維能力。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生將物理知識(shí)與實(shí)際生活相結(jié)合，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-杠桿的五要素：動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂、力矩。重點(diǎn)在于讓學(xué)生理解每個(gè)要素的含義及其在杠桿中的作用。例如，通過(guò)演示動(dòng)力臂和阻力臂的長(zhǎng)度變化對(duì)杠桿平衡的影響，使學(xué)生直觀地感受到力臂對(duì)杠桿平衡的重要性。

-杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。強(qiáng)調(diào)這一條件的普遍適用性，并通過(guò)實(shí)例讓學(xué)生理解在什么情況下杠桿能夠平衡。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-動(dòng)力臂和阻力臂的識(shí)別：學(xué)生在實(shí)際操作中可能難以準(zhǔn)確判斷動(dòng)力臂和阻力臂的長(zhǎng)度，需要通過(guò)多次練習(xí)和教師的指導(dǎo)來(lái)提高識(shí)別能力。例如，通過(guò)對(duì)比不同長(zhǎng)度的杠桿，讓學(xué)生理解動(dòng)力臂和阻力臂的相對(duì)位置。

-力矩的計(jì)算：學(xué)生可能對(duì)力矩的計(jì)算公式感到困惑，需要通過(guò)具體的實(shí)例來(lái)幫助學(xué)生理解力矩的計(jì)算方法。例如，通過(guò)計(jì)算撬棍撬起物體的力矩，讓學(xué)生理解力矩與力和力臂的關(guān)系。

-復(fù)雜杠桿問(wèn)題的解決：在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，學(xué)生可能面臨多杠桿共同作用的情況，需要學(xué)會(huì)分析各杠桿之間的關(guān)系，并運(yùn)用杠桿平衡條件進(jìn)行計(jì)算。例如，在分析滑輪組時(shí)，學(xué)生需要理解定滑輪和動(dòng)滑輪的力臂和力的作用，以及它們?nèi)绾喂餐绊懻麄€(gè)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)。教學(xué)資源-軟硬件資源：杠桿模型教具、滑輪組模型、彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、白板或黑板、粉筆或白板筆。

-課程平臺(tái)：多媒體教學(xué)軟件、在線物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

-信息化資源：物理教學(xué)視頻、動(dòng)畫(huà)演示杠桿原理、在線互動(dòng)習(xí)題庫(kù)。

-教學(xué)手段：實(shí)物演示、小組合作探究、課堂討論、實(shí)驗(yàn)操作、多媒體輔助教學(xué)。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

-教師展示生活中常見(jiàn)的杠桿實(shí)例，如剪刀、鉗子、撬棍等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些工具的工作原理。

-提問(wèn)：“你們知道這些工具是如何工作的嗎？它們有什么共同點(diǎn)？”

-引出本節(jié)課的主題：“今天我們將學(xué)習(xí)杠桿原理，探究這些工具背后的科學(xué)道理。”

2.新課講授（用時(shí)15分鐘）

-（1）杠桿的定義和分類(lèi)

-教師講解杠桿的定義，通過(guò)實(shí)物模型展示杠桿的基本構(gòu)造。

-講解杠桿的分類(lèi)，如第一類(lèi)杠桿、第二類(lèi)杠桿、第三類(lèi)杠桿，并舉例說(shuō)明。

-（2）杠桿的五要素

-詳細(xì)講解杠桿的五要素：動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂、力矩。

-通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示，展示力臂和力矩的變化對(duì)杠桿平衡的影響。

-（3）杠桿的平衡條件

-介紹杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。

-通過(guò)實(shí)例分析，如撬棍撬物體、滑輪組提升重物等，讓學(xué)生理解平衡條件的應(yīng)用。

3.實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)15分鐘）

-（1）動(dòng)手操作，探究杠桿原理

-學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使用杠桿模型和彈簧測(cè)力計(jì)，探究動(dòng)力臂和阻力臂對(duì)杠桿平衡的影響。

-教師巡回指導(dǎo)，糾正操作錯(cuò)誤，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

-（2）小組討論，分析實(shí)際問(wèn)題

-學(xué)生分組討論，分析生活中常見(jiàn)的杠桿應(yīng)用，如自行車(chē)剎車(chē)、汽車(chē)方向盤(pán)等。

-每組選取一個(gè)實(shí)例，講解其工作原理，并運(yùn)用杠桿平衡條件進(jìn)行解釋。

-（3）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證平衡條件

-學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證杠桿的平衡條件。

-教師指導(dǎo)學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論。

4.學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

-（1）如何判斷動(dòng)力臂和阻力臂的長(zhǎng)度？

-學(xué)生舉例回答：觀察杠桿的支點(diǎn)位置，支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離為動(dòng)力臂長(zhǎng)度，支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離為阻力臂長(zhǎng)度。

-（2）杠桿平衡條件在生活中的應(yīng)用有哪些？

-學(xué)生舉例回答：自行車(chē)剎車(chē)、汽車(chē)方向盤(pán)、剪刀等。

-（3）如何提高杠桿的工作效率？

-學(xué)生舉例回答：增加動(dòng)力臂長(zhǎng)度、減小阻力臂長(zhǎng)度等。

5.總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

-教師總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)杠桿的五要素、杠桿的平衡條件及其在生活中的應(yīng)用。

-提問(wèn)：“通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，你們對(duì)杠桿有了哪些新的認(rèn)識(shí)？”

-學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。

-布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成以下任務(wù)：

-閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，加深對(duì)杠桿原理的理解。

-完成課后習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

-選擇一個(gè)生活中的杠桿應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)行深入分析，并撰寫(xiě)一篇小論文。知識(shí)點(diǎn)梳理1.杠桿的定義

-杠桿是一種簡(jiǎn)單機(jī)械，由一個(gè)固定點(diǎn)（支點(diǎn)）和兩個(gè)力（動(dòng)力和阻力）作用在杠桿上的部分組成。

-杠桿可以繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.杠桿的分類(lèi)

-第一類(lèi)杠桿：動(dòng)力臂大于阻力臂，如撬棍、鉗子。

-第二類(lèi)杠桿：動(dòng)力臂小于阻力臂，如剪刀、鑷子。

-第三類(lèi)杠桿：動(dòng)力臂等于阻力臂，如天平、剪刀架。

3.杠桿的五要素

-動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。

-阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力。

-動(dòng)力臂：從支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離。

-阻力臂：從支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。

-力矩：力與力臂的乘積，表示力對(duì)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。

4.杠桿的平衡條件

-動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂

-當(dāng)杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力和阻力的乘積相等。

5.杠桿的實(shí)際應(yīng)用

-生活中常見(jiàn)的杠桿應(yīng)用：剪刀、鉗子、撬棍、自行車(chē)剎車(chē)、汽車(chē)方向盤(pán)、天平等。

-杠桿原理在工程和機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：起重機(jī)、滑輪組、機(jī)械臂等。

6.杠桿的平衡條件在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用

-分析杠桿平衡條件，解決實(shí)際問(wèn)題，如計(jì)算杠桿的平衡力、確定杠桿的支點(diǎn)位置等。

7.杠桿的效率

-杠桿的效率是指輸出功與輸入功的比值。

-杠桿的效率與動(dòng)力臂和阻力臂的長(zhǎng)度有關(guān)。

8.杠桿的省力原理

-當(dāng)動(dòng)力臂大于阻力臂時(shí)，杠桿可以省力。

-省力杠桿的特點(diǎn)是輸出功大于輸入功。

9.杠桿的費(fèi)力原理

-當(dāng)動(dòng)力臂小于阻力臂時(shí)，杠桿需要費(fèi)力。

-費(fèi)力杠桿的特點(diǎn)是輸出功小于輸入功。

10.杠桿的等臂原理

-當(dāng)動(dòng)力臂等于阻力臂時(shí)，杠桿的輸出功等于輸入功。

-等臂杠桿的特點(diǎn)是輸出功等于輸入功。

11.杠桿的平衡條件與力的合成

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力的合成，即動(dòng)力和阻力的合力。

12.杠桿的平衡條件與力的分解

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力的分解，即將力分解為垂直于杠桿的分量和沿杠桿方向的分量。

13.杠桿的平衡條件與力矩的合成

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力矩的合成，即動(dòng)力力矩和阻力力矩的代數(shù)和。

14.杠桿的平衡條件與力矩的分解

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力矩的分解，即將力矩分解為垂直于杠桿的分量和沿杠桿方向的分量。

15.杠桿的平衡條件與力的平衡

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力的平衡，即動(dòng)力和阻力的大小相等。

16.杠桿的平衡條件與力的作用點(diǎn)

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力的作用點(diǎn)，即動(dòng)力和阻力作用點(diǎn)的位置。

17.杠桿的平衡條件與力的方向

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力的方向，即動(dòng)力和阻力的方向。

18.杠桿的平衡條件與力的作用線

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力的作用線，即動(dòng)力和阻力的作用線。

19.杠桿的平衡條件與力的傳遞

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力的傳遞，即動(dòng)力和阻力如何通過(guò)杠桿傳遞。

20.杠桿的平衡條件與力的相互作用

-在分析杠桿平衡條件時(shí)，需要考慮力的相互作用，即動(dòng)力和阻力如何相互作用以實(shí)現(xiàn)平衡。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.完成課本第12.1節(jié)《杠桿》的課后習(xí)題，包括選擇題、填空題和計(jì)算題，以鞏固對(duì)杠桿基本概念和原理的理解。

2.選擇一個(gè)生活中的杠桿實(shí)例，如自行車(chē)剎車(chē)、汽車(chē)方向盤(pán)等，進(jìn)行詳細(xì)分析，包括杠桿的類(lèi)型、五要素的應(yīng)用以及杠桿平衡條件的應(yīng)用。

3.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證杠桿的平衡條件，記錄實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。

4.撰寫(xiě)一篇短文，題目為“杠桿原理在生活中的應(yīng)用”，要求結(jié)合實(shí)際，探討杠桿原理在提高工作效率和生活便利性方面的作用。

作業(yè)反饋：

1.及時(shí)批改學(xué)生的作業(yè)，對(duì)作業(yè)中的錯(cuò)誤進(jìn)行標(biāo)注，并給出正確的答案或解釋。

2.對(duì)于選擇題和填空題，重點(diǎn)檢查學(xué)生對(duì)基本概念的記憶和理解程度，如杠桿的分類(lèi)、五要素的定義等。

3.對(duì)于分析題和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，評(píng)估學(xué)生是否能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境，是否能夠合理分析問(wèn)題并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

4.對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，檢查學(xué)生是否按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，數(shù)據(jù)記錄是否準(zhǔn)確，分析結(jié)果是否合理。

5.在反饋中，針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤和不足，給出具體的改進(jìn)建議，如：

-對(duì)于概念混淆的學(xué)生，建議重新閱讀課本相關(guān)章節(jié)，并做筆記總結(jié)。

-對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范的學(xué)生，建議觀看教學(xué)視頻或圖片，學(xué)習(xí)正確的操作方法。

-對(duì)于分析能力較弱的學(xué)生，建議多參與課堂討論，多練習(xí)分析實(shí)際問(wèn)題。

6.對(duì)于完成度較高的作業(yè)，給予肯定和鼓勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

7.定期組織學(xué)生進(jìn)行作業(yè)交流，讓學(xué)生分享自己的學(xué)習(xí)心得和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，促進(jìn)相互學(xué)習(xí)和共同進(jìn)步。典型例題講解1.例題：

一根杠桿的阻力臂是動(dòng)力臂的兩倍，如果動(dòng)力是30N，那么杠桿需要施加多大的動(dòng)力矩才能保持平衡？

解答：

根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。

由于阻力臂是動(dòng)力臂的兩倍，設(shè)動(dòng)力臂為L(zhǎng)，則阻力臂為2L。

動(dòng)力矩=動(dòng)力×動(dòng)力臂=30N×L。

阻力矩=阻力×阻力臂=阻力×2L。

為了保持平衡，動(dòng)力矩=阻力矩。

30N×L=阻力×2L。

阻力=15N。

因此，杠桿需要施加15N的動(dòng)力矩才能保持平衡。

2.例題：

一個(gè)滑輪組的總重為200N，動(dòng)滑輪的重為50N，使用這個(gè)滑輪組提升重物時(shí)，如果繩子自由端拉力為100N，求滑輪組的機(jī)械效率。

解答：

機(jī)械效率=(輸出功/輸入功)×100%。

輸出功=總重×提升高度。

輸入功=繩子自由端拉力×繩子移動(dòng)的距離。

由于滑輪組中動(dòng)滑輪的重也參與了提升過(guò)程，輸入功還應(yīng)包括動(dòng)滑輪的重力所做的功。

輸入功=100N×繩子移動(dòng)的距離+50N×繩子移動(dòng)的距離。

假設(shè)繩子移動(dòng)的距離是提升高度的兩倍（因?yàn)榛喗M有兩個(gè)繩子承擔(dān)重物的力），則：

輸入功=100N×2h+50N×2h=300N×h。

輸出功=(200N+50N)×h=250N×h。

機(jī)械效率=(250N×h/300N×h)×100%=83.33%。

3.例題：

一個(gè)杠桿的阻力臂是動(dòng)力臂的三倍，動(dòng)力是60N，阻力是180N，求杠桿的平衡點(diǎn)距離支點(diǎn)的距離。

解答：

動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。

60N×動(dòng)力臂=180N×阻力臂。

動(dòng)力臂/阻力臂=180N/60N=3。

由于阻力臂是動(dòng)力臂的三倍，設(shè)動(dòng)力臂為L(zhǎng)，則阻力臂為3L。

平衡點(diǎn)距離支點(diǎn)的距離=動(dòng)力臂/(動(dòng)力臂+阻力臂)。

平衡點(diǎn)距離支點(diǎn)的距離=L/(L+3L)=L/4L=1/4。

因此，平衡點(diǎn)距離支點(diǎn)的距離是動(dòng)力臂的1/4。

4.例題：

一個(gè)杠桿的阻力是100N，動(dòng)力臂是0.4米，為了使杠桿平衡，動(dòng)力需要施加多大的力？

解答：

動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。

動(dòng)力=阻力×阻力臂/動(dòng)力臂。

動(dòng)力=100N×0.4米/0.2米。

動(dòng)力=200N/0.2米。

動(dòng)力=1000N。

因此，動(dòng)力需要施加1000N的力才能使杠桿平衡。

5.例題：

一個(gè)杠桿的動(dòng)力是80N，阻力是120N，動(dòng)力臂是0.3米，求阻力臂的長(zhǎng)度。

解答：

動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。

80N×0.3米=120N×阻力臂。

阻力臂=(80N×0.3米)/120N。

阻力臂=24N·m/120N。

阻力臂=0.2米。

因此，阻力臂的長(zhǎng)度是0.2米。板書(shū)設(shè)計(jì)1.杠桿的定義

①杠桿

②簡(jiǎn)單機(jī)械

③由支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂組成

④可繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)

2.杠桿的分類(lèi)

①第一類(lèi)杠桿：動(dòng)力臂>阻力臂（省力杠桿）

②第二類(lèi)杠桿：動(dòng)力臂<阻力臂（費(fèi)力杠桿）

③第三類(lèi)杠桿：動(dòng)力臂=阻力臂（等臂杠桿）

3.杠桿的五要素

①動(dòng)力：使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力

②阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力

③動(dòng)力臂：支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)