11.1杠杆
教学目标
【知识与能力】 1.知道什么是杠杆。
2.理解支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂。 3.知道杠杆平衡的条件。
4.能根据实际需要正确选择和使用杠杆。 【过程与方法】
1.通过举例认识杠杆，会分析杠杆的几个概念。 2.经历“探究杠杆平衡条件〞的过程。 【情感态度价值观】
体验科学探究的乐趣，了解杠杆在生活中的应用。
教学重难点
【教学重点】
1.认识杠杆，知道杠杆的五要素。
2.探究杠杆的平衡条件，知道杠杆的一些应用。 【教学难点】 会画力臂。
课前准备
课件、多媒体设备、杆杆平衡实验装置、钩码等。
教学过程
情景导入
通过浮力的学习，同学们已经知道了阿基米德是古希腊伟大的科学家，他在物理学方面的主要奉献有两项：浮力问题与杠杆平衡问题。阿基米德有句名言：“给我一个支点，我可以撬动地球。〞
置疑：阿基米德说这句话的根据是什么 ? 你认为这可能吗？
阿基米德用来撬动地球的工具就是杠杆，也就是这节课要研究的问题。
多媒体展示：古埃及人建造金字塔时利用简单机械搬动巨大石块；我国古代利用桔槔在井上汲水；在现代建筑工地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动；让学生找出它们的共同特点。通过这些实例，有效地引起学生的注意，从而导入新课。
教学活动
一、杠杆
要求学生阅读教材P72，观察“生活中常见的杠杆〞，如图11-1-3所示。 要求学生举出其他生活中的杠杆。 学生分析、讨论，举例。
找出图中杠杆的共同特征——都绕一固定点转动。
教师出示羊角锤，分析使用时有一固定点。要求学生分析其余杠杆的固定点。
得到杠杆概念：在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬杆，叫杠杆。
“硬杆〞指在力作用下不易发生形变的受力的杆状物体，可以是直的也可是弯的，形状也可以是各种各样的，可是方的、圆的等。
要求学生再举其他例子。例如：用来拧螺母的扳手可以使我们轻易地将螺母拧紧或拧松；订书机可以很方便地把纸装订在一起。 二、杠杆的平衡条件
出示杆秤，对杆秤进行分析，画出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 使用杆秤称水果，要求称不等量的水果，请一位学生上来演示。 置疑：你为什么要这样称？对，我们要使杠杆到达平衡。 杠杆的平衡与哪些因素有关，有什么样的关系？
与动力、阻力、动力臂、阻力臂有关。 1.杠杆平衡。
当动力和阻力对杠杆的转动效果相互抵消时，杠杆将处于平衡状态，这种状态叫作杠杆平衡。
阅读教材P73，观察：杠杆平衡。如图11-1-6。
〔1〕如图〔a〕是一个平衡的杠杆，移动一边钩码的悬挂点，会产生什么现象？
〔2〕如图〔b〕所示，用带杆的滑轮向左或向右推动右边挂钩码的悬线，改变作用力的方向，这时会产生什么现象？
结论：杠杆的平衡不仅与动力和阻力的大小有关，还与力的作用点及力的作用方向有关。 2.杠杆五要素。
认识杠杆的几个概念：
〔1〕支点 ( O ) ：杠杆绕着转动的固定点。 〔2〕动力 ( F1 ) ：使杠杆转动的力。 〔3〕阻力 ( F2 ) ：阻碍杠杆转动的力。
〔4〕动力臂 ( Ｌ1 ) ：支点到动力作用线的距离。 〔5〕阻力臂 ( Ｌ2 ) ：支点到阻力作用线的距离。
力臂是支点到力的作用线的距离，作力臂的步骤： 〔1〕找准支点；
〔2〕沿力的方向作出力的作用线； 〔3〕从支点向力的作用线画垂线； 〔4〕标出力臂。
教师列举杠杆撬石块的例子分析五个概念。画出杠杆撬石块中的各种物理量。如下列图。 支点是杠杆绕着转动的固定点，在分析支点时，我们可以假想杠杆发生转动，杠杆围绕哪一点转动，哪一点就是支点。如下列图，我们假设杠杆在动力作用下做逆时针转动，其中O点是不动的，所以O点就是支点。
力的作用线就是从力在杠杆上的作用点起，沿力的方向所画的直线，如下列图，动力的作用线是从A点起沿F1方向的直线。
从支点O向动力F1的作用线所画的垂线就是动力臂Ｌ1，从支点O向阻力F2的作用线所画的垂线就是阻力臂Ｌ2了。画力臂实际上就是作一个点到一条线的垂线，只要把平面几何中作“点到直线的距离〞的方法迁移过来，就不难解决力臂作法这一难点。
必须明确：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，而不是支点到力的作用点的距离，如下列图，不能把OA和OB作为动力臂和阻力臂。
例题：在黑板上画出各杠杆的示意图，画出它们的支点、动力和阻力。如：铡刀、瓶盖起子、独轮车、铁锹等。
由4名学生分别画出它们的动力臂和阻力臂，巡回指导，最后进行讲评。
可选择分析一些实际杠杆，如：抽水机、汽车刹车踏板、胳膊、缝纫机踏板等。 3.实验探究：杠杆的平衡条件。
我们把刚刚杠杆所处的状态叫杠杆的平衡，所谓杠杆的平衡就是杠杆处于静止状态，那么杠杆的平衡跟哪些因素有关呢？
阅读教材P74，实验探究：杠杆的平衡条件。如图11-1-8。 〔1〕猜想： 〔2〕设计实验： 〔3〕进行实验：
①把杠杆用细线挂在铁架台上，调节两端的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂)。
②给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡。这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重量。
把支点右边的钩码重量当作动力F1，支点左边的钩码重量当作阻力F2；量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；把相应的数值填入表中。 ③改变力和力臂的数值，再做两次实验。
实验 次数 1 2 3 动力 F1/N 动力臂 L1/m 阻力 F2/N 阻力臂 L2/m 〔4〕分析论证，得出结论：根据表中的数据进行分析，例如可以对它们进行加、减、乘、除等运算，找出它们之间的关系。
杠杆的平衡条件： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 或写成：F1L1＝F2L2
它的含义：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。 三、杠杆的分类
根据支点相对于动力和阻力作用线的位置关系，杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。请同学们分析、讨论它们的特点。 1.省力杠杆。
多媒体展示：撬棒撬石头示意图。
请同学们根据杠杆示意图发现它有什么特点？再根据杠杆平衡条件判断一下？ 归纳总结：省力杠杆：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。 请同学们答复在日常生活中有哪些省力杠杆？
出示省力杠杆：铡刀(图)、瓶盖起子(图)、独轮车(图)等。 2.费力杠杆。
多媒体展示：铁锹挖土。
请同学们根据杠杆示意图发现它们有什么特点？再根据杠杆平衡条件判断一下？ 归纳总结：费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力但省距离。 请同学们答复在日常生活中有哪些费力杠杆？ 出示费力杠杆：筷子、镊子等。
简介筷子：筷子，被外国人誉为“东方的文明〞。是中华民族的国粹。它的使用，标志着中华民族文明的进步。美国哈佛大学一位人类学家认为，中国最古老的筷子的出现，大约是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早几百年。 3.等臂杠杆。
多媒体展示：跷跷板。
特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。
等臂杠杆最重要的应用是天平，还有跷跷板等。天平、跷跷板是支点在中间的等臂杠杆。 多媒体展示：人体内许多地方的骨骼、关节构成的杠杆。
教师结合一些具体的动作(例如举、拿、抬、踢等)来讲解这些杠杆是如何工作的。 由杠杆的平衡关系，杠杆的类别可概括为：
杠杆类型 力臂的大小关系 力的大小关系 力的作用点移动距离的大小关系 省力杠杆 L１>L２ F1s２ 费距离 费力杠杆 L１F２ s1所谓省距离或费距离指的是动力作用点移动距离ｓ１，相对于阻力作用点移动距离ｓ2 而言的。杠杆平衡条件说明，当动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力是省力杠杆。如下列图，当动力作用点移动ｓ1 距离时，阻力作用点移动ｓ2 距离，且ｓ1 >ｓ2 ，因此使用撬棒撬石头省力而费距离。要求学生举例，并进行分类。
阅读教材P76，讨论交流：研究杆秤。如图11-1-10。
杆秤曾是我国应用最广泛的称重工具，这是一种典型的杠杆。试分析它的工作原理，并比较它和天平的优缺点。
学生分析、讨论。 教师纠正、总结。
教师介绍我国2000多年前《墨经》中对杠杆原理的利用——捣谷的舂和井上汲水的桔槔〔如图11-1-11〕。让学生产生国家认同感，为我国这样悠久的文化历史感到自豪，为我国古代劳动人民的智慧结晶感到骄傲。
板书设计
1.杠杆
第二课时
【教学目标】
1.知道声音是如何产生的，知道声音的传播需要介质，知道声音在不同介质中传播速度不同.
2.了解人的发声和听声能力，知道超声波和次声波的概念.
3.知道声音的三个特征及其决定因素，能利用声音的波形图来区别不同的声音. 4.知道噪声的定义和噪声的危害，掌握控制噪声的方法.
5.知道共鸣、回声这些声现象的原因，了解超声波、次声波在现代科技中的应用.
【教学方法】
1．运用比较法：区别音调、音色、响度之间的区别和联系，区别乐音和噪声；区别超声波和次声波.
2．运用归纳法：归纳控制噪声的途径、归纳超声波和次声波的应用.3.运用转化法：探究声的产生时，可以借助一些道具扩大实验现象.
【教具准备】实物投影仪、多媒体. 【教学课时】1课时 【稳固复习】
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局部难题讲解〕，加强学生对知识的稳固.
【本章总结】
1.知识结构〔用多媒体展示并总结〕 2.例题讲解〔用多媒体展示〕 声音的产生与传播
例题1如下列图，扬声器播放音乐时，放在纸盆上的小纸片会不断地跳动.这个实验是用来探究()
A.声音产生的原因 B.声音传播的条件 C.音调是否与频率有关 D.乐音与噪声的区别
解析：扬声器播放音乐时,纸盆上的小纸片不断地跳动,说明发声时纸盆在振动,间接地说明声音是由物体振动产生的,应选项A正确.
答案：A
例题2某测量员是这样利用回声测距离的，他站在两平行峭壁间某一位置鸣，经过1s第一次听到回声，又经过0.5s再次听到回声，回声测距是利用了声波的_______.声速为340m/s，则两峭壁间的距离为_______m.
答案：反射425
声音的特征——音调、响度和音色
例题3如以下列图，是用示波器显示的不同乐器发出不同声波的波形图，其中频率最大的是〔〕
解析：物体单位时间内振动的次数叫频率，振动波形越密集说明其振动频率越大，所以此题应选B.
答案：B
例题4〔南京中考〕关于声音，以下说法中正确的选项是〔〕
A.我们能区分出小提琴和二胡的声音，是因为它们发出声音的音调不同 B.我们无法听到蝴蝶飞过的声音，是因为它发出声音的响度太小 C.敲锣时用力越大，它发出声音的响度越大 D.歌唱演员引吭高歌，其中的“高〞是指音调高
解析：音色即声音的品质，是声音的一个重要特征，音色是由发声体本身决定的，不同发声体发出的声音的音色不同，我们能区分出小提琴和二胡的声音，是因为它们发出声音的音色不同，故A错误.音调指声音的上下，响度指声音的大小，音调和响度取决于不同的条件，它们之间没有联系.蝴蝶飞行时翅膀振动频率小，低于20HZ，不在可听声范围内，所以我们无法听到蝴蝶飞过的声音，故B错.演员引吭高歌，发出的声音大，即响度大，故D错误.敲锣时用力越大，振动的振幅越大，发出声音的响度越大，故C正确.
答案：C 声音与现代科技
例题5超声波是人耳听不见的声音，但它有着广泛的应用，在以下设备中，利用超声波工作的是〔〕
A.验钞机 B.微波炉 C.电视遥控器
D.潜水艇上的声呐系统
解析：声音的频率范围很宽，20~20000Hz范围内的声音能引起人的听觉，低于20Hz的称为次声波，高于20 000Hz的称为超声波，人们虽然听不到超声和次声，但因它们具有特殊性质，因而有特殊用途.超声波方向性好，经常用来回声测距，另外超声波还可以做“B超〞、清洗、碎石等.
答案：D
例题6以下利用了超声波的反射来获取信息的是〔〕 A.大象的“声音〞交流 B.蝙蝠的“回声〞定位
C.外科医生对结石病人的“超声〞排石 D.站在天坛说话，会感到声音特别洪亮
解析：大象发出的声音有局部是我们可听见的声音，有局部是我们听不见的次声波，但大象不能发出超声波；蝙蝠的“回声〞定位利用了超声波的反射来获取信息的；外科医生对结石病人的“超声〞排石，是利用超声波的能量将结石震碎，从而排出体外；站在天坛说话，会感到声音特别洪亮，是利用声音的反射，即回声与原声间隔不到0.1s，回声与原声混合，使原声加强.
答案：B
噪声的危害和控制
例题7夏天，教室外蝉的叫声影响了同学们的学习，蝉能发声是由其腹部下方一层薄薄的发音膜_______引起的.老师把教室的门窗关起来，大家听到的声音明显减小，这是在声音_______过程中减弱噪声.
解析：声音是由物体的振动产生的；减弱噪声的途径主要有：在声源处减弱，在传播过程中减弱，在人耳处减弱.关闭窗户，阻断了蝉声的传播，属于在传播过程中减弱噪声.
答案：振动传播
例题8贵阳市为创立全国文明城市,采取一系列的措施,如为改善环境,增大了城市绿化面积;为减少交通事故,开展“文明过马路〞活动；为_________，禁止汽车在城区内鸣笛.
解析：禁止鸣笛是阻止声音的产生,以减小声音对居民的干扰,减弱噪声.
答案：减少噪声 课后作业
完成练习册中课后习题，并预习下一节完成练习册中课前预习局部.
