特点是用较小的动力可以克服较大的阻力，使用时动力作用点移动的距离就要相应增加，即省力的代价是费距离。
撬棒、拔钉榔头、脚刹车的踏板装置、起瓶盖用的起子都属于这类杠杆。
（2）费力杠杆：
如图11-4所示，其动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力，即l1F2。
特点是用较大的动力去克服较小的阻力，但作用时可使动力作用点移动较小的距离，即费力的收获是距离、节约时间，钓鱼竿、铁锹、缝纫机脚踏板、镊子都属于这类杠杆。
（3）等臂杠杆：
如图11-5所示，其动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力，即l1=l2，F1=F2。
特点是既不省力也不费力，但使用方便。
常用的托盘天平是等臂杠杆，所以用天平测物体质量时，砝码的读数就是物体质量。
普通剪刀也近似是等臂杠杆。
各类杠杆各有利弊，在选用时应从有利于生产、生活出发，根据实际需要来选定杠杆的形状和类型，这也是设计和使用更复杂的机械的基本思想。
要注意有的杠杆可以省力，有的杠杆可以省距离，这下你感受到杠杆的魅力了吧！
但是省力又同时省距离的杠杆是没有的，即熊掌和鱼不可兼得。
二、教学目标
1．知识与技能
认识杠杆，会画杠杆示意图，知道杠杆平衡的条件，能根据实际需要正确选择和使用杠杆。
2．过程与方法
通过观察，了解杠杆的结构。
通过实验，经历“探究杠杆的平衡条件”的过程。
通过分类，把握分类的基本原则。
3．情感、态度与价值观
通过独立探究、讨论交流，培养科学态度和实事求是的精神。
通过了解杠杆的各种用途，进一步认识物理是有用的，从而提高学习物理的兴趣。
三、活动帮助
1．课前准备
（1）准备筷子、汽水瓶、各种起子。
（2）准备罐头、螺丝刀、钉有钉子的木块、羊角锤。
（3）准备杆秤、水果。
（4）准备支架、杠杆、钩码、弹簧测力计、刻度尺。
（5）准备各种剪刀、钳子、镊子、钓鱼竿、托盘天平。
2．活动目的
（1）探究杠杆的共同特征。
（2）探究动力作用的效果跟哪些因素有关？
（3）探究杠杆的平衡条件。
（4）探究杠杆的特点。
3．方法点拨
（1）认识杠杆。
活动一：
使用筷子吃饭这是中国人发明的特殊的生活方式。
同学们从小就会使用筷子，为什么筷子能把食物从碗中取出送入口中呢？
请你仔细观察、分析筷子的使用，是否会发现在使用过程中筷子的两端总是以你的中指为轴在转动，当你夹起食物时大拇指是否在向下用力？
活动二：
同学们利用自带的工具分别打开汽水瓶盖和罐头盖，请仔细观察这些工具是如何工作的。
如要打开一瓶罐头，是不是要把螺丝刀靠在罐子的边缘作为支撑，并把螺丝刀的顶端戳进盖子的下端，然后在柄端施加一个向下的压力，这时螺丝刀的顶端在支点的支撑下往上翘起，于是盖子就被掀起。
活动三：
用羊角锤去拔木块上的钉子，仔细观察羊角锤是怎样拔出钉子的。
并说明羊角锤在拔钉子的过程中是怎样运动的。
通过上述活动，注重分析杠杆的基本条件：
①都受力的作用；②都是“硬棒”，不能用铁丝、绳子代替；③都有固定转动轴。
在此基础上，认识杠杆的几个概念：
支点（O）、动力（F2）、阻力（F2）、动力臂（l1）、阻力臂（l2）。
（2）研究动力效果与哪些因素有关？
将杠杆装到支架上，在杠杆支点左边两格处挂两个钩码，作为阻力。
活动一：
在杠杆支点右边一格处、二格处、三格处分别用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置平衡，比较三次拉力的大小。
活动二：
在杠杆支点右边两格处用弹簧测力计拉，改变拉力方向多次，观察每次杠杆水平平衡时，比较动力大小。
活动三：
在杠杆支点右边不同位置，用弹簧测力计沿不同方向拉，利用三角板，确保每次拉时，从支点到力的作用线的垂直距离相等，比较动力大小。
分析三次活动结果，动力作用的效果与力的大小、方向、作用点有关吗？
力的作用点和力的方向，对力的作用效果的影响，可以用支点到力的作用线的垂直距离来替代吗？
研究杠杆时，为什么要引入力臂概念，你现在明白了吗？
（3）研究杠杆的平衡条件。
活动一：
观察杆秤称水果的过程，你认为杆秤是杠杆吗？
它的固定点在哪里？
杆秤是怎样平衡的？
猜猜看，杠杆的平衡与哪些因素有关？
活动二：
①将杠杆装到支架上，观察杠杆是否静止在水平位置。
若不在水平位置平衡，可调节杠杆两边的螺母，使杠杆在水平默默平衡。
这样做的原因：
读取力臂方便。
②用弹簧测力计测出一只钩码的重力大小。
③在杠杆支点的左边挂一定数量的钩码，在杠杆支点的右边也挂上钩码，直至杠杆平衡。
④改变钩码的数量或改变钩码挂在杠杆上的位置，让杠杆重新在水平位置平衡，重复多做几次平衡实验，得到不同数据。
⑤让杠杆械端受到的力作为阻力，杠杆右端受到的力作为动力，每一次实验，都要把数据记录在下的表格中。
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
2
3
4
⑥用弹簧测力计继续研究。
请同学们仔细观察、分析实验数据，能否发现杠杆平衡时所遵循的规律。
你可以把动力、动力臂作为一组，阻力、阻力臂作为一组，将每组数据分别加一加、减一减、乘一乘、除一除，看看杠杆平衡时它们之间有什么关系？
若在记录数据时。
使用两个想象中的单位：
一是把“一只钩码重”作为力的单位，二是把杠杆上“一格长”作为力臂单位，表格中的数据将如何变化？
本实验中，你是如何控制变量的？
为什么还要用弹簧测力计继续研究？
若某次数据符合“动力+动力臂=阻力+阻力臂”，你能否得出杠杆的平衡条件是“F1+l1=F2+l2“？
（4）探索杠杆的类型
活动一：
请一位力气大的男生直接用手把汽水瓶盖打开，能成功吗？
再请一位力气小的女生用起瓶器打开瓶盖。
想一想，使用起瓶器有什么好处？
活动二：
同学们分组交流：
如图11-6所示，使用图中各种杠杆，分析、比较用力大小，移动距离多少，这些杠杆有什么特点？
当我们想用一个较小力克服一个较大的力时，我们需要选用哪种杠杆？
当我们想通过一个较小距离就可以得到一个较大距离时，我们需要选用哪种杠杆？
四、教学过程：
1．在演示开瓶扳手开瓶时，可提醒学生有两种开法，并可在授完杠杆平衡条件后，放手让学生讨论哪种开法更省力。
2．在介绍杠杠的应用时，可适当拓宽。
可以根据杠杆的平衡条件让学生讨论：
动力臂大于阻力臂，省力。
如手推车、老虎钳、铁皮剪刀等。
动力臂小于阻力臂，费力。
如：
裁衣剪刀、筷子、扫帚等。
关于信息库中内容的处理：
1．中国古人对杠杆的应用和研究：
这部分内容主要是介绍我国古人应用杠杆的悠久的历史，旨在介绍中华民族的文明史，培养学生的爱国主义情感，教学中可让学生看书，并作简单介绍。
2．航天飞机上的机械臂：
介绍机械臂的作用，培养学生热爱科学、献身科学的精神。
五、作业设计：
能正确画出杠杆示意图是本节的基本要求，因此课外练习中要设计各种类型的杠杆让学生练习。
第二节滑轮
一、教材分析
重点、难点剖析
1．定滑轮的实质
滑轮是一种简单机械，它通常是由一个带凹槽的轮子绕上绳索、缆绳或链条组成的。
在旗杆顶上就有一个滑轮，如图11-7所示。
这个滑轮是固定在旗杆顶上的，所以叫定滑轮。
定滑轮是一个什么样的简单机械呢？
如图11-8所示，甲图是一个等臂杠杆的示意图。
现在把等臂杠杆进行如下的等效变换：
先把直棒加宽变形成一个圆轮，支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂均保持不变（图乙），再把圆轮的边缘挖一个槽，这就变成了一个滑轮，最后把它固定使用就成了定滑轮（图丙）。
使用定滑轮时，把重物系在绳的一端，将绳绕过滑轮的槽，在槽的另一端用力拽绳子，如图丁所示。
无论你横着、斜着或竖直向下拉绳子，通过凹槽里绳子的作用，都可将你的拉力转变成向上的拉力，从而把重物提起来。
从图丙可知，定滑轮是绕轴转动的，轴是定滑轮的支点。
动力臂与阻力臂等长，均等于滑轮半径。
由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，动力等于阻力。
由此可见，定滑轮的实质是一个等臂杠杆，使用它既不省力也不省距离，但改变了用力方向，使工作更方便。
定滑轮在实际生活中有着广泛的应用：
如船员向下用力，可以升起船帆；向下拉动窗帘的引线，可以使窗帘闭合或拉开；建筑工人站在地面上从不同角度用力，都可以将不太重的建筑材料提升到高处。
2．动滑轮的实质在生产和生活中，人们发现将滑轮的使用方法改变一下，就可以起到省力的作用。
如图11-9所示，甲图是将滑轮连在想移动的物体上，用手拉绳时，滑轮和重物一起上升，这样使用的滑轮叫动滑轮。
甲图中将要移动的物体现在由绕在滑轮上的左、右两段绳子牵拉着，可见，使用动滑轮可以小一半力。
动滑轮的这一特点可以根据杠杆平衡条件证明。
从图乙可知，动滑轮随时绕悬绳与滑轮的接触点转动，此点即为动滑轮的支点。
再将动滑轮加工
压缩变形成一根直棒，支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂均保持不变（图丙），这样动滑轮就成了变形的杠杆（图丁）。
若拉线都是平行的时候，动力臂为轮的直径，阻力的二分之一，即使用动滑轮可省一半力。
由此可见，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用时可省一半力，但要多移动一倍距离（即把重物提升1m，你就得拉绳子2m），且不能改变力的方向。
3．滑轮组的特点
定滑轮虽然不省力，但可以改变用力的方向，给人们带来方便；动滑轮不能改变用力方向，但可以省力，省力情况是人们最为关心的。
有没有办法使两者的优势都得以充分地发挥呢？
我们可以把定滑轮和动滑轮连在一起，组成滑轮系统，也就是滑轮组，用滑轮组拉物体会更省力。
使用滑轮组可以省多少力呢？
使用滑轮组时，由于环绕滑轮组的绳子不仅很长，而且被动、定滑轮分为好几段，多圈绕合的几段绳子共同承担吊物重，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重量的几分之一。
如图11-10所示。
也就是，拉动一段绳子，就可以节省数倍的力量。
使人们的起重、运输等工作更加轻松。
在分析滑轮组省力情况时，若只要数出有几段绳子吊着动滑轮就能算出省力到几分之一。
同学们在实际使用时，往往不会判断物重由几段绳子承担，可用下列两种方法判断：
（1）一条绳子串绕在滑轮组上以后，被定滑轮、动滑轮分成几段，除了手拉的一段需要判断是否承受物重以外，其余各段都承担物重。
手拉的一段如果由定滑轮引出，不承担物重；手拉的一段由动滑轮直接引出，就承担物重。
（2）在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线将它们隔离开，数出绕在动滑轮上的绳子段数即可。
使用滑轮组可以省力，却是费了距离的结果。
对滑轮组来说，省力到几分之一，费距离到原来的几倍。
二、教学目标
1．知识与技能
认识定滑轮和动滑轮，知道定滑轮、动滑轮、滑轮组的作用，能识别生活和生产中常见的滑轮，会根据要求使用和组装滑轮组。
2．过程与方法
通过观察，了解定滑轮和动滑轮的结构。
通过探究，了解定滑轮和动滑轮的特点。
3．情感、态度与价值观
通过探索性实验，提高观察能力、实验操作能力和比较、分析、概括的能力，培养严肃认真、实事求是的科学态度。
三、活动帮助
1．课前准备
探究小组准备如下器材：
杠杆、两只单滑轮、两只双滑轮、弹簧测力计、铁架台、细绳、钩码若干。
2．实验目的
探究为什么要使用滑轮？
探究定滑轮和动滑轮的特点。
探究滑轮组的特点。
3．方法点拨
研究为什么要使用滑轮。
活动：
用杠杆提升两只钩码。
观察：
钩码被提升的高度。
比较：
钩码两次被提升的高度。
分析：
钩码被提升的高度取决于什么因素？
思考：
从“重物被提升的高度”来看，使用滑轮有什么优势？
综合以上情况，利用杠杆提升物体的高度有限（不超过臂长），滑轮巧妙地运用了杠杆原理，把杠杆演化为可以连续转动的轮子，从而将重物提升到很高的地方。
探究滑轮的特点
活动一：
用弹簧测力计直接测出钩码的重力和各种滑轮的重力，将钩码和提升滑轮的总重作为各个滑轮的阻力，把这个数据记录在数据表中。
活动二：
按图11-11安装一个定滑轮，通过向下拉弹簧测力计来提升钩码，观察弹簧测力计的示数，把这个数据记录在数据表中。
改变拉力的方向，弹簧测力计的示数会变吗？
活动三：
按11-12安装一个动滑轮，通过向上拉弹簧测力计来提升钩码，观察弹簧测力计的示数，把这个数据记录在数据表中。
活动四：
按图11-13甲、乙、丙安装滑轮组，观察每次弹簧测力计的示数，分别把这些数据记录在数据表中。
实验数据记录表
滑轮组成
动力F1/N
阻力
F2/N
承担物重的绳子段数n
F1和F2
的关系
一个定滑轮
一个动滑轮
一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
两个定滑轮和一个动滑化组成的滑轮组
两个定滑轮和两个动滑化组成的滑轮组
讨论交流：
①使用定滑轮时，拉力的方向和物体移动的方向有什么关系？
弹簧测力计的示数与钩码重有什么关系？
②使用动滑轮时，拉力的方向和物体移动的方向有什么关系？
弹簧测力计的示数与总重有什么关系？
③使用滑轮组时，拉力的大小与总重及承担总重的绳子段数有什么关系？
归纳：
①定滑轮的使用特点。
②动滑轮的使用特点。
③滑轮组的使用特点。
思考：
①若要使拉力等于总重的五分之一，应怎样使用滑轮组？
并画出滑轮组。
②按图11-13丙的方式组成滑轮组有一个弱点，就是当滑轮数增加时，在空间占据的长度较长，操作时有时不太方便，你能否将图中滑轮的连接方式改变一下，减少它的空间长度？
把你的想法与同学或老师交流一下，也可以到实验室里观察各种各样的滑轮组。
四、教学过程：
在做图11-7所示的实验时，可改变拉力F的方向（即向各个方向拉绳），比较F的大小。
关于生活•物理•社会
这里介绍的轮轴和斜面在生产生活中的应用很广，要作介绍，其中轮轴是杠杆类的简单机械，可根据杠杆的平衡条件作较为详细的介绍，并设计一些相应的简单的习题。
而斜面应在学习了功以后，作详细的介绍。
第三节功
一、教材分析
重点、难点剖析
1．“功”的概念是怎样建立的
机械使我们能够做到我们原本做不到的事情。
例如：
有的机械可以增大我们工作上所用的力（即省力），有的机械可使我们工作得更快（即省距离）。
那么，能不能设计出一种更好的简单机械，它既省力，又能省移动距离，这是科学技术史上一个很重要的问题。
经过长期的实践和研究，人们发现既省力又省距离的机械是没有的，下面就讨论这一问题。
现在要把重力为G的物体提升一个高度h。
如果我们直接用手把它匀速提升，手用力为G，手移动的距离为h，则力和距离的乘积为Gh。
如果我们用轻质动滑轮匀速提升重物，由于动滑轮能省一半力，手用的力变为
，而绳子是对折使用的，手移动的距离为2h，则力和距离的乘积为
。
如果我们用阻力臂为动力臂2倍的杠杆来匀速提升重物，则手移动的距离是物体升高高度的二分之一，即
，根据杠杆平衡条件，手用力是物重的2倍，即F=2G。
则力和距离的乘积为
。
综合以上情况，无论是用省力的机械，还是用省距离的机械，由于两种情况的力和距离的乘积不变，因此，省力的机械必定费距离，省距离的机械必定费力，既省力又省距离的机械是没有的。
由此可见，力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，是一个物理意义的量。
为了反映这一特性，物理学中引入了功的概念，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积叫做机械功，简称功。
2．如何理解做功
物理学中的做功描述的是力的作用效果，即物体在力的作用下通过一段距离。
力有了这种效果，就说力对物体做了功。
例如起重机吊起重物，机车牵引列车前进。
在这些现象中，起重机的拉力对重物做功，机车牵引力对列车做功。
由此可见，把物体受力发生移动的过程叫做做功过程，功包括两个必要条件：
一是物体要受力的作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。
这两个条件，缺一不可。
如果你推一辆陷在泥中的汽车，尽管你已使出了全身的力气，车子还是纹丝不动，几分钟后，你已筋疲力尽，而车子还是陷在泥中。
在这一过程中，虽然你用力推车，但车子没有移动距离，所以你没有对汽车做功。
要对一个物体做功，该物体必须在所施加的力的方向上移动距离。
当你从家门口把一箱苹果搬到房间里时，也许你认为做了功，但事实上并非如此。
要对一个物体做功，施加的力必须与物体运动的方向一致。
当你搬运苹果时，你施加一个向上的力来抬起箱子，这样箱子才不会掉到地面。
但箱子运动的方向是水平向前的，当你搬运这箱苹果时，由于施加的力是竖直的，在竖直方向上这箱苹果的高度、速度都没有变化，所以你在搬运这箱苹果时没有做功。
3．功的计算和单位
功的决定因素。
提醒学生讨论、体会得出结论：
常识会告诉我们：
把不同物体从地面抬到同一高度，抬较重的物体需要花费更大的力，因而需要做更多的功；把同一物体抬到不同高度，移动距离远的比移动近的需要做更多的功。
功的计算公式。
物理学中，把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积叫做功，也就是功=力×力的方向上通过的距离，用公式表示就是W=Fs，式中的W表示功，F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离。
提醒同学们注意：
不能仅从字面上记住功的计算公式，必须跟进一步的文字语言说明和实际做功图景结合在一起，才能真正理解公式。
具体到功的计算公式，要注意F与s之间的关系（同体、同时、同向），即F和s必须对应同一个物体、对应同一段时间、对应同一个方向，而不是随意的一个力和一个距离相乘都是功。
例如，给甲物体一个作用力，甲乙物体向某个方向移动了一段距离，两者不相干，算它们的乘积没有意义。
功的国际单位。
根据功的计算公式W=Fs，功的单位是力的单位和距离的单位的组合。
在国际单位单位制中，力的单位是牛（N），距离的单位是米（m），功的单位就是这两个单位相乘，也就是牛·米（N·m），为了纪念英国物理学家焦耳做出的巨大成就，用他的名字命名为功的单位，简称焦（J），1J=1N·m。
1焦的物理意义是：
物体在1N的力的作用下，沿力的方向通过1m的距离，则此力做功是1J。
同学们在前面已经了解1N的作用力大约是托着两只鸡蛋的力。
那么1J的功就大约是手托着两只鸡蛋向上移动1m所做的功。
功的计算原则。
应用公式W=Fs解题时要遵循以下原则：
①首先对物体进行受力分析，画出物体的受力示意图。
②当有几个力同时作用在一个物体上时，要根据题意的要求确定哪几个力做功和对谁做功。
③根据做功的两个必要因素，找出做功的力和物体在力的方向上通过的距离。
④功是只有大小，没有方向的物理量。
⑤做功多少跟物体的运动形式无关，不论物体是做匀速运动还是变速运动，不管物体是在光滑平面上还是粗糙平面上，做功的多少只能由W=Fs决定。
二、教学目标
1．知识与技能
知道机械功的概念，明确做功有两个必要条件，会用功的公式进行简单计算。
2．过程与方法
通过生活、生产中的实例解释功的物理意义，认识做功是一个过程。
3．情感、态度与价值观
学习从物理现象中归纳简单的规律，树立将科学技术应用于日常生活、社会实践的意义。
三、活动帮助
1．课前准备
探究小组准备以下器材：
滑轮、杠杆、玻璃板、重物、砝码、小车、弹簧测力计、刻度尺、三合板、白纸、铁架台、细绳等。
2．实验目的
探究有没有既省力又省距离的机械。
3．方法点拨
活动一：
在三合板上贴一张白纸，在纸面上每隔10cm画一条横线，画蓐平行线。
用弹簧测力计测出重物、砝码、小车受到的重力。
在铁架台上装上动滑轮，通过弹簧测力计匀速向上拉动绕过滑轮的细绳，以三合板为背景，当重物提升一格时，记下细绳头抬高的距离（几格），并测出抬高细绳头的拉力。
活动二：
在铁架台上装上杠杆，支点在离杠杆一端三分之一处，长端挂上重物，弹簧测力计在短端用力向下拉。
以三合板为背景，当重物提升二格时，记下测力计的拉钩移动的距离（几格），并测出向下的拉力（要在测力计的测量范围内）。
活动三：
玻璃板由铁架台支成一个斜面，用弹簧测力计将小车从斜面底端平行斜面匀速拉到上端，测出拉力，用刻度尺测出底端到上端的距离以及上端的高度，
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