科學探究:杠桿的平衡條件教學設計

　　【教學目標】

　　一、知識與技能

　　知道什么是杠桿，能從常見的工具和簡單機械中識別出杠桿；理解支點、阻力、阻力臂、動力、動力臂；知道杠桿平衡的條件；能根據實際需要正確選擇和使用杠桿。

　　二、方法與過程

　　經歷“探究杠桿平衡條件”的過程，參與科學探究活動，體驗科學探究的全過程。培養學生的觀察力、創造想象力；實驗操作能力和數據處理能力；能根據自己制定的分類原則給杠桿分類；學習分類的方法。

　　三、情感態度價值觀

　　體驗科學探究的樂趣，激起學生學習物理的興趣，培養學生認真、細致和實事求是的科學態度。了解杠桿在我國古代的應用。

　　【教學難點】

　　1.設計“探究杠桿平衡條件”的實驗方案；

　　2．力臂的確定．

　　【教學重點】

　　探究杠桿平衡條件。

　　【教學方法】

　　實驗探究，引導創新。

　　【教學過程】

　　一、引入新課

　　同學們，我是阿基米德，已經兩千多歲。在兩千多年前，我說過“給我一個支點，我可以撬動地球。”兩千多年來，我沒有將地球撬動，這是事實，這并不是我的錯，因為我沒有找到一個合適的支點。可是，許多愛嚼舌頭的人硬說我是在吹大話，在說謊。我這個兩千多歲的人實在受不了這樣的委屈。今天，我請大家幫我伸冤，你們愿意嗎？不管結果如何，我──阿基米德先在這謝謝大家了！

　　大家有信心嗎？

　　要想幫我伸冤，實際很容易，只需弄清杠桿的平衡條件即可。

　　二、新授

　　杠桿是一種古老而簡單的機械，許許多多機械的應用改變和豐富了我們的生活。今天我們就從生活中的杠桿說起，了解機械與人的關系。

　　1．認識杠桿

　　讓學生展示自帶的杠桿（鐵錘、剪刀、輪軸、扳子、鋼絲鉗、鑷子等）并說出其應用及特征。

　　討論、歸納各種杠桿的共同特征：

　　（板書）在力的作用下，能繞某一固定點轉動的硬棒，物理學中叫杠桿。

　　出示圖片：猿人移動石塊

　　置疑：古猿要把大石塊移動，用木棍捅石塊捅不動，誰能想法幫幫它？

　　置疑：古猿用的木棍是杠桿嗎？

　　鐵錘、剪刀、輪軸、扳子、鋼絲鉗、鑷子等是不是杠桿？

　　置疑：為什么人們利用杠桿橇石塊時總是把支點放在離石塊很近的地方？而不放到離石塊遠一些的地方？

　　2．認識杠桿的幾個概念

　　介紹支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂。

　　強調力臂的畫法：

　　·找支點；

　　·畫出動力和阻力的作用線；

　　·過支點向力的作用線作垂線，垂線的長度即是力臂。

　　概括為：一找點二畫線三作垂線段。

　　用橡皮、筆、書、直尺設計一個杠桿探究支點在不同位置時動力的大小情況。

　　結論：動力臂越長、阻力臂越短，越省力；動力臂越短、阻力臂越長，越費力。

　　所以人們為了用較小的力撬大石塊時，就要把支點放到離石塊較近的地方，增大動力臂、減小動力。

　　（1）提出問題大家能否猜想一下動力、動力臂、阻力、阻力臂之間的`關系呢？

　　3．杠桿的平衡條件

　　（2）猜想與假設讓學生充分猜想，同時用橡皮、小刀、直尺、硬幣等物示意給學生看，什么叫杠桿的平衡。

　　學生可能給許多種猜想如：

　　①F1+L1=F2+L2②F1/L1=F2/L2③F1-L1=F2-L2④F1×L1=F2×L2

　　教師帶領學生分析以上猜想，甄別那是明顯錯誤的猜想，如①F1+L1=F2+L2③F1-L1=F2-L2，力和力臂單位不一樣是不能加減的。

　　將學生分成兩部分分別探究②F1/L1=F2/L2④F1×L1=F2×L2

　　（3）制定計劃與設計實驗

　　設計實驗方案：（引導學生討論，實驗裝置中力的大小、力臂的大小最好能隨時知道。實驗探究前，應讓學生充分討論他們的探究方案。）

　　實驗目的：

　　探究杠桿的平衡條件

　　實驗器材：

　　杠桿、鐵架臺、鉤碼

　　實驗步驟：

　　①如圖，把杠桿的中點支在鐵架臺上，調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡；

　　※為什么要求杠桿靜止時，在水平位置呢？（因為這樣力臂的數值在杠桿上就能直接讀出或量出．）

　　※ 調節杠桿平衡的方法：左沉右旋 右沉左旋

　　②在杠桿兩邊掛適當鉤碼，并移動鉤碼位置，使杠桿在水平位置再次平衡，計算兩力的大小，并讀出兩力臂的值，將力和力臂的數值填入表中；（重復3次）

　　（4）進行實驗與收集證據

　　實驗次數

　　F1/N

　　L1/cm

　　F2/N

　　L2/cm

　　1

　　2

　　3

　　分析判斷：在分析判斷過程中有可能出現F1+L1=F2+L2的結論，要求學生認真分析數據，找到出錯的原因，為以后的學習和工作打下堅實的基礎。

　　（5）討論、交流、合作

　　你的實驗結論與你的假設一致嗎？你的結論是什么？

　　（6）得出結論：杠桿的平衡條件是：

　　動力×動力臂＝阻力×阻力臂 （F1×L1=F2×L2）

　　4．杠桿的分類

　　告訴學生分類首先要制定分類原則，然后按原則分類。

　　無論學生怎樣分類，只要符合分類原則，都應充分肯定。

　　5．作業設計：

　　在如圖所示的實驗裝置中：

　　（1）實驗前沒有掛鉤碼時，發現杠桿左邊下傾，這時可以將杠桿右端的螺母向邊旋一些，使杠桿水平平衡。

　　（2）實驗時只有8個相同的鉤碼，杠桿上的點是等間距的，當在A點掛4個鉤碼時，則怎樣掛鉤碼可以使杠桿水平平衡？請設計出兩種方案。

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