科学探究杠杆的平衡条件

1、科学探究：杠杆的平衡条件芜湖市田家炳实验中学陈志坚教学设计 教材分析本节是五、六两章力学知识的延续，也是学习滑轮、滑轮组及功等知识的基础，是力学的重点内容。日常生活中的杠杆现象学生都非常熟悉，因此，教材并没有详细分析杠杆的基本概念，而是将重点放在学生进行科学探究，得出杠杆的平衡条件上。所以，在教学中激发学生的学习兴趣、让学生亲身经历杠杆平衡条件的探究过程，引导学生学会探究方法尤为重要。 课程理念从学生生活中熟悉的许多工具(杠杆)谈起，通过学生主动观察、分析、猜想、探究，从而得到杠杆概念及其平衡条件。教学要体现“从生活走向物理”的基本理念，尽量贴近学生生活，使学生体验到生活中无处不在的物理知识，

2、从而激发起学生学习的兴趣，让学生在学习科学的研究方法的同时，培养学生的探索精神、实践能力及创新意识。 知识准备学生通过有关力的知识的学习，对力的知识、物体运动与力的关系、平衡概念等有比较深刻的认识；另外，学生已学会了天平的调节，这些都为学习本节做好了铺垫。 学生现状学生对杠杆的认识是感性的，但这些认识可能肤浅、片面，甚至错误。因此，在教学中教师要鼓励学生们积极地去观察、讨论、猜想、探究，从中归纳出杠杆的特征及平衡条件。探究过程中，教师和学生的角色发生变化。教师以引导者、合作者的身份参与学生的学习；学生主动探究，阐述观点、明辨是非，做自己学习的主人。 教学目标 1. 知识目标：了解杠杆及支点、动

3、力、动力臂、阻力、阻力臂等概念，掌握杠杆平衡条件。 2. 能力目标：通过参与科学探究活动，归纳得出杠杆平衡条件，培养学生观察能力、动手能力、分析解决问题能力，以及学生之间合作学习能力等。 3. 情感态度与价值观目标：培养学生探究物理规律的兴趣、严谨的科学态度和科学精神。 教学重、难点经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件。 教学用具 1. 学生自带的工具。 2. 分组实验器材：铁架台、杠杆、钩码等。 3. 杆秤、水果、汽水瓶、多媒体光盘等。 教学设计利用学生已有的知识，积极引导学生用科学的观点和态度来观察、感知和探索，主动地学习，大胆地猜想，并通过自己设计实验方案(制定实验计划)去探究，通过分析、

4、讨论、归纳得出正确的结论。因此采用实验探究式课堂教学。教学程序 1. 创设情境，导入新课 问学生如何打开汽水瓶盖，激起学生的兴趣，引出“生活中杠杆”的话题。 让学生展示自带的器具，并说明它们的用途和好处。 教师利用多媒体进一步展示：生活中的杠杆(如剪刀、扳手、核桃夹、订书机等)。 教师提问：你见过大型机械吗?是否了解它们的用途? 学生回答，教师予以鼓励，并利用多媒体展示：生产中常见的机械(如吊车、推土机等)。 介绍：我国古代就有了使用杠杆的先例。指出，虽然当时的生产力水平低下，但勤劳的人民用自己的聪明才智制造的各种简单工具，改善了生产条件，方便了生活。 多媒体显示：古代天平、桔槔、舂在生活和生

5、产中的使用情况。 教师总结并指出：生活和生产中的这些机械和工具实质上就是利用了“杠杆”的知识。 设问：为什么这些工具(杠杆)会给我们带来许多好处?由此导入新课。 2. 实验探究，认识杠杆 学生活动1：实验探究杠杆的共同特征 让学生观察自带的工具(杠杆)，并通过讨论，说出它们的共同特征。得到杠杆概念：在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，叫杠杆。 学生活动：找到所带工具的固定点。 教师利用多媒体展示：活塞式抽水机手柄压水画面，观察固定点。 教师让学生用杆秤称水果。设问：杆秤是不是杠杆?它的固定点在哪里?并由此导入以下内容。 学生活动2：认识杠杆的几个概念 杠杆中的概念包括：支点(o)、动力(f

6、1)、动力臂(l1)、阻力(f2)、阻力臂(l2)，并指导学生画力臂。 3. 探究杠杆的平衡条件 学生活动3：让学生使用杆秤称不同个数的水果，引出杠杆平衡概念，并初步引导学生判断影响杠杆平衡的因素是“力”与“力臂”，教师鼓励学生去猜测、去探究。 为了使探究过程有序地进行，可将整个活动划分为如下四个环节： (1) 制定计划：学生利用所给的实验器材，自行设计实验方案。 (学生分组汇报思路。) (2) 进行实验并收集数据：三人一组实验，分工、设计表格并进行记录。 (教师巡回检查指导，出现问题及时指出。) (3) 对所得到的数据进行处理：对数据中的力臂单位、质量单位、力的单位等进行换算。 (4) 分析

7、、判断并讨论交流：通过讨论，进一步验证自己的猜想，同时学生汇报实验结果。 序号动力()动力臂()阻力()阻力臂()是否平衡1234 为了使数据真实有效，教师随机抽出4个小组，每组取出一组数据，让学生对表中的数据进行分析、归纳，依次排除错误的猜想，从中得出正确的结论。 结论：动力动力臂=阻力阻力臂。 4. 总结新课，提出问题 (1) 通过探究，你对杠杆理解了吗?你能理解阿基米德的名言吗? (2) 在探究实验中，为什么要使杠杆处于水平位置平衡? (3) 家庭中使用的普通剪刀与理发用的专用剪刀有何不同?请通过观察研究后说明理由。课堂实录 一、 引入新课 师：我们班同学谁的力气大?你们能否直接用手把汽

8、水瓶盖打开? 生：(动手后)打不开。 师：那么我们能不能把瓶盖打开呢? 生：可以。(女生用启瓶器轻松地打开瓶盖) 师：这启瓶器就是我们生活中的杠杆。(多媒体显示：生活中的部分杠杆) 同学们，你们了解这些杠杆(工具)是如何使用的吗?它们有什么好处?你还能说出其他的杠杆(工具)吗? 生：扳手是用来拧螺母的，它可以使我们轻易地将螺母拧紧或拧松。(演示) 生：订书机可以很方便地把纸装订在一起。(演示) 生：我手中拿的是自行车手刹。用手轻轻地按住手刹，自行车很快就可停下来。 生：我手中的滑轮可以改变用力方向，方便我们工作。(演示) 师：同学们说的都很好。你们见过大型机械吗?是否了解它们的用途? 生：我见

9、过大型吊车，它很轻易地将集装箱等吊起。 师：(多媒体显示大型机械工作的画面)同学们在课外善于观察。 其实，我国古代劳动人民用自己的聪明才智制造出来一些简单工具(杠杆)帮助他们解决生产和生活中的许多问题。(多媒体显示古代天平、舂、桔槔) 师：为什么这些杠杆(工具)会给我们带来许多好处?现在就让我们从生活中的杠杆开始研究。 二、 实验研究，探索规律 学生活动1：观察自带的工具(杠杆) 通过讨论，说出它们有什么共同特征 生：在力的作用下，能绕某一固定转动的硬杆，就叫做杠杆。 学生活动：找所带工具的固定点。 老师演示：用杆秤称水果。 师：杆秤是杠杆吗?如果是，它的固定点在哪里? 生：是杠杆，因为它可绕

10、提钮转动。提钮就是固定点。 师：为了了解杠杆的使用，同学们可阅读课本中的有关内容，认识杠杆上的几个概念。 学生活动2：认识杠杆的几个概念 生：支点(o)：杠杆绕着转动的固定点。 生：动力(f1)：使杠杆转动的力。 生：阻力(f2)：阻碍杠杆转动的力。 生：动力臂(l1)：支点到动力作用线的距离。 生：阻力臂(l2)：支点到阻力作用线的距离。 (学生认识了这几个概念后，再用多媒体显示) 课堂杠杆试验：找出所给杠杆(撬棒)的支点、动力、阻力、动力臂及阻力臂。 (学生用微机操作) 师：通过练习，同学们已掌握杠杆上的几个概念。现在让我们再回到杆秤称水果的问题上，请一位同学上来演示。 (学生演示：如何用

11、杆秤称不同量的水果) 师：你为什么要这样称? 生：如果杆秤不平衡了，就无法称出水果的多少，且要根据水果的多少来移动秤砣或更换秤钮。 师：杠杆的平衡与哪些因素有关，有什么样的关系? 生：与动力、阻力、动力臂、阻力臂有关。 师：我们可以通过实验探究，得到确定的关系。 学生活动3：探究杠杆的平衡条件 师：(1) 现给同学们每3人一组，共分五组的实验器材，你们如何设计这个实验? 生：将杠杆挂在铁架台上，观察是否在水平位置平衡(静止)；若不是，可调节平衡螺母，使之水平平衡。 (2) 在杠杆支点的左边挂一定量的钩码，在支点右边也挂上钩码，直至杠杆平衡为止。 (3) 重复多做几次平衡实验，得到不同数据。 (

12、4) 将数据记录下来，分析得出结论。 师：很好，现在同学们可动手进行探究，每小组注意分工合作，完成探究任务。 学生分组认真探究，将结果填入自己设计好的表格中，同时对得到的结论进行分析、讨论。 老师在学生探究过程中进行巡视，发现问题及时提出，让学生自己去分析、解决问题。 师：请五组中作记录的同学将你们的结果投影到屏幕上。 生：我们这一组一共做4次平衡实验，每一次钩码所挂位置不同，数量也不相同，但每次都使它们保持平衡。 师：将五组中的实验数据任意各取一组填入我设计的表格中，你们从中可得到什么结论(杠杆平衡的条件)。 生：动力动力臂=阻力阻力臂。 师：我看有一组数据代入“动力+动力臂=阻力+阻力臂”

13、也能成立，这为什么不是杠杆平衡条件。 生：我们所得到的数据全部符合“动力动力臂=阻力阻力臂”，而“动力+动力臂=阻力+阻力臂”不适合所有数据，因此它不是杠杆平衡条件。 三、 结束新课，提出问题 1. 通过探究，你能理解阿基米德的名言吗? 2. 在探究实验中，为什么要使杠杆处于水平位置平衡? 3. 家庭中使用的普通剪刀与理发用的专用剪刀有何不同?请通过观察研究，说明理由(作业)。 专家点评 1. 利用生活中的杠杆(开瓶器、杆秤)创设情境，引入新课，并让学生列举生活、生产中的事例，自行归纳出“杠杆”的概念，进而探究杠杆平衡规律。这大大地激发了学生学习物理的兴趣，活跃了课堂气氛，学生可以愉快地完成学习任务。同时也较