初中物理-杠杆的平衡条件教学设计学情分析教材分析课后反思

科学探究：杠杆的平衡条件教学设计教学内容：第一节科学探究：杠杆的平衡条件教学目标：通过观察生产劳动中的各种杠杆归纳出杠杠的共同特征，能认识杠杠的五个要素。通过参与科学探究活动，能对杠杆平衡条件进行猜想与假设，设计实验方案，正确进行实验，对获得的信息进行处理，得出杠杆的平衡条件。知道杠杠的运用，根据一定标准对杠杆进行分类。结合我国古代劳动人民对杠杠的运用，激发学生对祖国古代文明的自豪感。知识与技能知道什么是杠杆，能从常见的工具和简单机械中识别出杠杆；理解支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂；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。方法与过程经历“探究杠杆平衡条件”的过程，参与科学探究活动，体验科学探究的全过程。培养学生的观察力、创造想象力；实验操作能力和数据处理能力；能根据自己制定的分类原则给杠杆分类；学习分类的方法。情感态度价值观体验科学探究的乐趣，激起学生学习物理的兴趣，培养学生认真、细致和实事求是的科学态度。了解杠杆在我国古代的应用。教学重点：探究杠杆平衡条件。教学难点：1.设计“探究杠杆平衡条件”的实验方案；2．力臂的确定。课时安排：1课时

【教学过程】一、引入新课通过学生观看小视频，通过开始的小视频引起学生对学习机械的好奇心求知欲，激发学生学习的积极性阿基米德曾经说过，说过“给我一个支点，我可以撬动地球。”同学们说有没有道理？下面我们就来学习有关杠杠的知识。二、新授（板书）第一节科学探究：杠杆的平衡条件杠杆是一种古老而简单的机械，许许多多机械的应用改变和丰富了我们的生活。今天我们就从生活中的杠杆说起，了解机械与人的关系。1．认识杠杆让学生到讲台动手做实验钉锤、火剪、扳子、钢钳讨论、归纳各种杠杆的共同特征：

（板书）在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，物理学中叫杠杆。

生活中还有哪些杠杆？铁锤、剪刀、轮轴、扳子、钢丝钳、镊子等是不是杠杆？2．认识杠杆的几个概念

通过学生到讲台演示木棍撬动的实验，认识并介绍支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。1.找支点；2.强调力臂的画法

·画出动力和阻力的作用线；·过支点向力的作用线作垂线，垂线的长度即是力臂。概括为：一找点二画线三作垂线段。

（1）提出问题大家能否猜想一下动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系呢？

（板书）3．杠杆的平衡条件

（2）猜想与假设让学生充分猜想，同时用橡皮、小刀、直尺、硬币等物示意给学生看，什么叫杠杆的平衡。

学生可能给许多种猜想如：

①F1+L1=F2+L2

②F1/L1=F2/L2③F1-L1=F2-L2

④F1×L1=F2×L2（3）制定计划与设计实验设计实验方案：（引导学生讨论，实验装置中力的大小、力臂的大小最好能随时知道。实验探究前，应让学生充分讨论他们的探究方案。）

实验目的：

探究杠杆的平衡条件

实验器材：

杠杆、铁架台、钩码

实验步骤：

（1）把杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡；

※为什么要求杠杆静止时，在水平位置呢？（因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出．）

※调节杠杆平衡的方法：左沉右旋

右沉左旋

（2）在杠杆两边挂适当钩码，并移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，计算两力的大小，并读出两力臂的值，将力和力臂的数值填入表中；（重复3次）（3）进行实验与收集证据实验次数F1/NL1/cmF2/NL2/cm1

2

3

分析判断：在分析判断过程中有可能出现F1+L1=F2+L2

的结论，要求学生认真分析数据，找到出错的原因，为以后的学习和工作打下坚实的基础。（4）讨论、交流、合作

你的实验结论与你的假设一致吗？你的结论是什么？

（5）得出结论：杠杆的平衡条件是：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1×L1=F2×L2）

（板书）4．杠杆的分类所以人们为了用较小的力撬大石块时，就要把支点放到离石块较近的地方，增大动力臂、减小动力。告诉学生分类首先要制定分类原则，然后按原则分类。

动力臂越长、阻力臂越短，越省力；动力臂越短、阻力臂越长，越费力。无论学生怎样分类，只要符合分类原则，都应充分肯定。杠杆的种类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。杠杆的种类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。L1>L2，F1<F2(动力<阻力)L1<L2，F1>F2(动力>阻力)L1=L2，F1=F2(动力=阻力)省力省距离既不省力也不省距离费距离费力

5．作业设计：

1，课后作业、同步练习、配套练习。2，在如图所示的实验装置中：

（1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆左边下倾，这时可以将杠杆右端的螺母向

边旋一些，使杠杆水平平衡。（2）实验时只有8个相同的钩码，杠杆上的点是等间距的，当在A点挂4个钩码时，则怎样挂钩码可以使杠杆水平平衡？请设计出两种方案。（1）

；（2）

。第一节科学探究：杠杆的平衡条件学情分析本班学生都是农村学生，平时生产生活中接触的杠杆运用比较多，针对这种情况，设计本课教学实验，从实践到知识到理论。本节重点是杠杆的平衡条件，让学生通过充分的实验得出结论。力臂的概念和画法是本节难点，要通过演示课件，反复练习掌握。针对部分学困生需要结合个别辅导耐心指引学习。通过课堂练习和课后作业对学生所学的知识进行巩固提高。第一节科学探究：杠杆的平衡条件效果分析本课通过演示实验认识并掌握杠杠的概念，利用木棒的演示实验，直观的给学生认识杠杆的五个要素，通过学生比划力臂的大小，对抽象的力臂的有了更加直观理解。通过提出问题，让学生猜想假设，并进行实验，总结杠杆的平衡条件，从实验到理论，也提高了学生的动手能力和分析能力，联系生活实际，结合课本知识，让学生自主学习杠杠的运用，并进行分类，能够掌较好知识、达成学习目标。课堂教学中充分让学生动手动脑，生生、师生交流畅通，教与学的气氛良好，达到较好的课堂教学效果。第一节科学探究：杠杆的平衡条件教材分析本节课内容包括：什么是杠杆？杠杆的五要素；研究杠杆的平衡条件；杠杠的运用三部分。其中理解力臂的概念，并画出力臂，实验探究杠杆的平衡条件是本节课的主要内容。即便是在科学知识的考察中，也始终是一个重要的考点，因此在教材中，占有相当重要的位置。杠杆是生活中常见的机械，学生每天都会接触到剪刀，筷子等物体。但仅仅是应用，没有深入研究过这些物体的特点。教材先通过生活中一些杠杆的图标，让学生寻求他们的共性，引导他们用科学的方法建立杠杆的概念，使学生对杠杆有初步的认识。然后通过实验探究，让学生寻求杠杆平衡时，动力，阻力，动力臂，阻力臂之间的关系。总结出杠杆平衡的条件。让学生感到生活中处处有物理，物理是有用的，有趣的，提高学生的学习兴趣。重点难点分析：1、重点：理解杠杆的平衡条件。2、难点：理解力臂的概念，会画力臂。学生对杠杆的定义不难理解，但对杠杆的平衡条件的理解往往只能停留在表面，有时找不到动力和阻力，有时画不出力臂，尤其是力臂的画法更容易含糊不清，这需要教学开始就做严格标准的画法示范，并用逐步启发的办法让学生自己分清“力的作用线”、“支点到力的作用线的垂线”等的画法。通过例题，习题，讲练结合，层层深入。杠杠的运用：联系生活实际，结合课本知识，让学生自主学习杠杠的运用，并进行分类，能够掌较好知识、达成学习目标。第一节科学探究：杠杆的平衡条件评测练习一、填空题1.杠杆的平衡条件是__________________________________。根据使用杠杆时的用力情况，我们可以把杠杆分为、杠杆和杠杆。在我们平常所使用的工具中，理发师用的剪刀属于杠杆，剪断钢筋用的剪刀就是杠杆，而我们在实验室中用来测量物体质量的工具则属于杠杆。2．省力杠杆的动力臂______阻力臂，费力杠杆的动力臂_____阻力臂；若动力臂的长度是阻力臂长度的三倍，则动力是阻力的_______________。3.如果使用杠杆是为了省力，那么动力臂应当 阻力臂；如果为了少移动距离，那么动力臂应当 阻力臂。无论使用哪种杠杆，都 既省力又少移动距离。4.用杠杆去撬动一块石头，如果杠杆的动力臂长2m，阻力臂长40cm，那么只要用 N的力就能撬起重500N的一块石头。图6图55.如图5,轻质均匀杠杆AO长为L,当物体M从O逐渐向右移动到达B点时,绳AC恰好被拉断,已知物重1000牛,AB=EQ\F(1,8)L,则悬绳AC所能承受的拉力是_____牛.图6图56．图6是一辆行李的手推车，当前轮遇到障碍物A时，推车人向下压扶手，这时手推车可看作杠杆，支点在（填字母）。当后轮遇到障碍物时，推车人向上提扶手，这时支点是点，与前轮遇到障碍物时相比，此时较力（选填“省”或“费”）。二、选择题7.下列关于杠杆的说法中，正确的是（）A．支点总位于动力作用点与阻力作用点之间B．动力臂越长，总是越省力C．动力臂与阻力臂的比值越大，就越省力D．动力作用方向总是与阻力作用方向相反8.小明在进行小制作时，需要剪一块白铁皮，最好是选用图8中剪刀的（）图8图89．一根轻质杠杆，在力的作用下已经平衡，现在对杠杆再施加一个作用力，则（）A．杠杆不可能再保持平衡B．杠杆有可能再保持平衡C．杠杆一定能保持平衡D．要根据力的大小才能做出判断10.筷子是中国和其他部分亚洲国家特有的用餐工具．一般使用筷子的方法如图10所示，则筷子是()A.费力杠杆，但省距离B.省力杠杆，且省距离C.省力杠杆，但费距离D.等臂杠杆，既不省力也不费力图12图12图10图1111．如图11所示，AOB为一杠杆，O为支点，杠杆重不计，AO=OB。在杠杆右端A处用细绳悬挂重为G的物体，当AO段处于水平位置时，为保持杠杆平衡，需在B端施加最小的力为F1；当BO段在水平位置时保持杠杆平衡，这时在B端施加最小的力为F2，则（ ）A．F1<F2B．F1>F2 C．F1=F2 D．无法比较12．如图12所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中动力F()A.变大B.变小C.不变D.先变大后变小13．小星学习了杠杆后，他把了解到的杠杆进行了分类，如图所示．其中作用特点相同的一组是（）A钳子理发剪刀B独轮车铁锹A钳子理发剪刀B独轮车铁锹C镊子起子D羊角锤核桃夹C镊子起子D羊角锤核桃夹14．如图14所示，杠杆在水平位置处于平衡状态，杠杆上每格均匀等距，每个钩码都相同．下列四项操作中，会使杠杆左端下倾的是（）①在杠杆的两侧同时各减掉一个钩码；②在杠杆的两侧钩码下同时各加挂一个相同的钩码；③将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一个小格；④将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一个小格．A．①③ B．②④ C．②③ D．①④图14图14图15铁铝图1615．如图15所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦桔杆，使其静止在水平方向上，O为麦桔杆的中点．这时有两只大肚皮的蚂蚁同时从O点分别向着麦桔杆的两端匀速爬行，在蚂蚁爬行的过程中麦桔杆在水平方向始终保持乎衡，则（）A．两蚂蚁的质量一定相等C．两蚂蚁质量与爬行速度大小的乘积一定相等B．两蚂蚁爬行速度大小一定相等D．两蚂蚁对麦桔杆的压力一定相等16.如图16所示,体积相同的铁块和铝块(ρ铁>ρ铝),挂在轻质杠杆AB的两端,杠杆在水平位置平衡,在下列情况下杠杆仍能在水平位置保持平衡的是()A.将铁块和铝块同时去掉1NB.在杠杆两端各加挂一质量相等的钩码C.将铁块和铝块各切去一半D.将铁块和铝块同时向支点移动一段相同的距离17.轻质等臂杠杆两端分别挂上一个不同的实心金属球，左端为铜球，右端为铝球，此时杠杆平衡，若将两金属球分别同时浸没到水中，则杠杆将()A．左端下沉 B．右端下沉 C．仍保持平衡 D．无法确定18.在探究杠杆平衡条件得实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（）A．减小摩擦B．获取多组实验数据归纳出物理规律C．使每组数据更准确D．多次测量取平均值减小误差三、作图题19．用图19中所示的道钉撬撬道钉,要使作用在A点的力最小,那么力F应沿哪个方向?在图中画出力F及其力臂.图19图19图20图2120.如图20所示，曲杆AOBC自重不计，O为支点，AO=60cm，OB=40cm，BC=30cm,要使曲杆在图示位置平衡，请作出最小的力F的示意图及其力臂L。21．如图21的弯曲杠杆A端吊一重物G.要想在B端加一最小的力F,使AO保持水平平衡.试画出此力的方向和力臂.22、在图22中，画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图（要求保留画图痕迹）。图23图23乙图22图22四、实验与探究题23.水暖工王师傅臂力过人，号称“大力士”。一天，他找来了扳手想把螺丝拧下来，可是费了很大劲就是拧不动，如图17甲所示。王师傅的身边还有一个套筒和一根粗绳，如图17乙所示。请你帮助王师傅选择一种来解决问题。①你选择的器材：____________________②具体方法：_________________________________；③你这样做的理由是_________________________________________________。24.在探究“杠杆的平衡条件”的实验中：(1)若实验前，没有挂钩码时，杠杆静止在图24—1所示位置，应将右端的平衡螺母向__________适当调节，或将左端的平衡螺母向调节；由此可知杠杆两端螺母的作用是___________________。(2)在实验时，使杠杆在____________位置平衡，其目的是__．(3)实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆后，在杠杆左边、离支点2格的A处挂有3个钩码，如图20—2所示，为使杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆右边挂上钩码，你的方法是____________，并在图24—2画出其示意图。图24—1图24—1图24—2图24—3（4）小红所在的小组根据图24—2所示的实验现象得出的杠杆平衡条件是：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”。为了说明这一结论是否正确，请你在图24—3所示的杠杠上画出需要对杠杠施加的力的示意图和这个力的力臂（5）下图是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0．5N，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在下表中。第一次第一次第二次第三次实验次数动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11.510121201031201.510①请将表格中的实验数据补充完整。②小明的第3次实验存在错误，其错误数据是，实际值比记录值大还是小?_____；③通过此探究实验应该得出的结论：。25．小华、小明两位同学通过实验探究杠杆平衡的条件，所用实验器材有杠杆、弹簧测力计、钩码和支架等。他们分别在已调水平平衡的杠杆上施加动力F1、阻力F2并使杠杆在水平位置平衡，记录动力臂l1及阻力臂l2，小华、小明的操作情况分别如图25（a）、（b）所示，表一、表二为他们记录的实验数据。（a）（b）（c）（a）（b）（c）OAOO图25表一小华表一小华同学实验序号F1（牛）l1（厘米）F2（牛）l2（厘米）118812366332882表二小明同学实验序号F1（牛）l1（厘米）F2（牛）l2（厘米）4184252844645210（1）分析比较实验序号1、2与3的数据及相关条件，小华得出结论：杠杆平衡的条件是F1＋l1=F2＋l2。请判断：（2）进一步综合分析比较表一和表二中的数据及相关条件，可归纳得出结论：杠杆平衡的条件是___________________________。（3）得出上述杠杆平衡的条件后，小华也欲用弹簧测力计和钩码进行实验，但跟小明的操作不同的是，他准备将弹簧测力计沿竖直方向作用在杠杆上的A点，而钩码的位置不变，如图25（c）所示。请判断：他_________使杠杆在水平位置平衡（选填“能”或“不能”）。如果杠杆能平衡，写出需满足的条件；如果杠杆不能平衡，写出判断的理由________________________。26．在只学习了支点、动力、阻力概念的情况下，联系玩跷跷板的游戏，甲、乙两小组继续研究动力对杠杆平衡的影响。他们将一个玩具“海宝”固定在杠杆一端的B点作为阻力，且保持阻力的大小、方向、作用点都不变，在杠杆的另一端用力使杠杆在水平位置平衡，并用测力计测出动力的大小。实验中，甲小组每次都保持动力在竖直方向、只改变动力作用点的位置，分别如图26（a）中的F1、F2、F3所示；乙小组每次都保持动力作用点的位置不变、改变动力的方向（“动力的方向”用OA连线跟动力方向的夹角θ表示，且0°＜θ≤90°）中的F4、F5、F6所示；验数据。FF1F2F3BOAF4F5F6B（a）（b）图26OA1A2A3表一甲小组表二乙小组实验序号支点到动力作用点的距离S(厘米)动力的方向(夹角θ)动力的大小(牛)实验序号支点到动力作用点的距离S(厘米)动力的方向(夹角θ)动力的大小(牛)1590°641530°421090°351545°2.831590°261590°2（1）分析比较表一中______________________的实验数据可知：作用在杠杆一端的阻力不变时，要使杠杆平衡，在动力方向不变（θ=90°）的情况下，支点到动力作用点的距离S越大，动力越小。（2）分析比较表二中第三列与第四列的实验数据可知：作用在杠杆一端的阻力不变时，要使杠杆平衡，在动力作用点不变的情况下，______________________________。（3）进一步分析图26（b）所示的实验现象及表二中的实验数据，可以发现，作用在杠杆一端的阻力不变时，要使杠杆平衡，当动力作用点不变，动力的方向改变以后，动力的大小与______________________有关，_______________________________________。（4）进一步综合分析表一与表二中的实验数据及相关条件，可得出的初步结论是：作用在杠杆一端的阻力不变时，影响杠杆平衡的因素是___________________________。五、计算题图2727.如图27所示，质量不计的光滑木板AB长1.6m，可绕固定点O转动，离O点0.4m的B端挂一重物G，板的A端用一根与水平地面成30°夹角的细绳拉住，木板在水平位置平衡时绳的拉力是8N。然后在O点的正上方放一质量为0.5kg的小球,若小球以20cm／s的速度由O点沿木板向A端匀速运动，问小球至少运动多长时间细绳的拉力减小到零。（取g=10N/kg，绳的重力不计）图2728．图28是小华利用杠杆提升浸没在水中的物体B的示意图。杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动，OC：OD=1：2，物体A为配重，其质量为200g。烧杯的底面积为75cm3，物体B的质量为320g，它的体积为40cm3。当物体B浸没在水中时，水对杯底的压强为p1。当用力拉物体A，将物体B提出水面一部分以后，杠杆恰好在水平位置平衡，此时，竖直向下拉物体A的力为F，水对杯底的压强为p2。若p1与p2之差为40Pa，求拉力F的大小。（g取l0N／kg，杠杆的质量、悬挂物体A和物体B的细绳的质量均忽略不计）图28图28图20—1图2929．图29是运动员利用器械进行训练的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA：OB=4：5，系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着物体M。运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1．1×104Pa，当他用力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力F1为300N，此时他对水平地面的压强为1．6×104Pa。若在物体M下面再加挂物体N，小强需用更大的力举起横杆B端，当AB在水平位置再次平衡时，他对横杆B端竖直向上的作用力为F2，他对水平地面的压强为3．3×104Pa，此时细绳对横杆A端的拉力为F3。根据上述条件，求：（g取10N／kg，横杆AB与细绳的质量均忽略不计）图20—1图29（1）．物体M的质量是多少？（2）．小强的质量是多少？（3）．F2的大小是多少？（4）．F3的大小是多少？参考答案：1、动力×动力臂＝阻力×阻力臂省力费力费力省力等臂2、大于小于1/3倍3、大于小于不能4、1005、8756、CB省7—18CDBABADBCCAB19—22、作图题略23、套筒将套筒套在扳手的末端，手握套筒在阻力和阻力臂不变时，增大动力臂，减小动力24、（1）右右调节杠杆在水平位置的平衡（2）水平便于测量力臂，减少杠杆自身重力对实验的影响（3）在3处挂2个钩码（合理即可）图略（4）图略（5）152动力臂L1不应是20cm小动力×动力臂＝阻力×阻力臂使弹簧测力计竖直向下作用在A点，并满足F1l1=F2l2。或：不能；当弹簧测力计竖直向上作用在A点时。26、（1）第二列与第四列（2）改变动力的方向，θ越大，动力越小。（3）支点到动力作用线的距离；该距离越大，动力越小。（4）动力的大小、支点到动力作用线的距离。（2分）27、4.8s28、4..2N29、37.5Kg66Kg1320N1650N第一节科学探究：杠杆的平衡条件课后反思探究杠杆的平衡条件教学反思:今天上午进行《科学探究：杠杆的平衡条件》教学。教材题目是：科学探究：杠杆的平衡条件。我的课后思考是：让学生来探究“杠杆的平衡条件”是很有难度的。难度一：学生可能还不太明白什么叫“平衡”。难度二：感觉出力臂。难度三：学生是否有猜想。也就是说学生是否能“形成”一个他有道理的猜想意见，然后再按猜想设计方案进行研究。难度