《科学探究：杠杆的平衡条件》名师教案

第十章机械与人第一节科学探究：杠杆的平衡条件漳州市平和县育才中学郑福泉教材解读本节课是在学习了力和运动以及重力、弹力、摩擦力之后编排的，通过本节课的学习，学生既可以对前面学过的力的概念和二力平衡有所巩固和加深，又可以对其他简单机械以及功和能的学习打下基础，从教材的整体结构来看，本节起到了联系前后知识点的纽带作用。杠杆是生活中常见的简单机械，引导学生用科学抽象的方法建立杠杆的概念；尤其是力臂概念的建立非常关键，可让学生亲自动手体验，然后通过实验探究，引导学生寻找杠杆的平衡条件。本节内容分两课时进行。核心素养通过认识杠杆，知道杠杆的几个概念，会确认并画出力臂，使学生形成关于杠杆的物理观念，通过实验探究出杠杆的平衡条件，会应用杠杆平衡条件进行简单计算，解决有关问题，培养学生科学探究的能力和科学的思维，通过了解省力杠杆和费力杠杆在生活中的一些应用，培养学生科学的态度和责任。教学目标知识与技能1.认识杠杆，知道杠杆的几个概念，会确认并画出力臂。2.知道杠杆平衡条件。3.了解杠杆的一些应用。4.会应用杠杆平衡条件进行简单计算，解决有关问题。过程与方法1.通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆提取共同特征，认识杠杆的“五要素”；2.经历探究杠杆平衡条件的过程，进一步学会提出问题，会分析归纳实验数据。情感、态度与价值观1.关心社会生产、生活，保持对自然现象的好奇心，并乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。2.逐步建立辩证唯物主义的世界观。重点难点重点杠杆平衡条件的探究。这是一个较完整的实验探究，由于学生已有了一定的探究经验，教师不必做过多的提示，更不要包办，一定要给学生充分的时间完成探究过程。该探究可突出“进行实验”“分析论证”两个要素，在进行实验时提醒小组内同学密切合作，防止杠杆翻倒和钩码脱落。难点杠杆力臂的画法。建议画出作用在同一点不同方向的力的力臂，从而加深学生对力臂概念的理解，作图时要强调力臂的作图步骤，在第一课时不要花过多时间进行纠正，可添加一节习题课专讲专练杠杆力臂作图。教学准备铁架台、杠杆、钩码（0.5N）、弹簧测力计、托盘天平、萝卜、自制跷跷板、大小不同的石块、自制简易杆秤、多媒体教学系统课前教师登陆优教平台，发送《科学探究：杠杆的平衡条件》预习任务，学生完成本节课的预习任务，反馈预习情况，教师根据学生预习情况进行针对性讲解，学生提前了解本节课内容，发现薄弱点，针对性听课。引入新课物理是一门实用性的科学，生活中处处可见物理现象。两只兔子共同拔一个萝卜，同时拔起，但是该如何分呢？它们出现了分歧。这时小猴子出了个主意，用绳子把萝卜拴住，当它在水平位置平衡时，把萝卜切成两半，就均分了。同学们觉得这个方法好吗？真的均分萝卜了吗？让我们来动手做一做吧。从实验中发现问题：两半萝卜质量不相等，这是为什么呢？引入新课。讲授新课一、认识杠杆请同学们仔细观察屏幕中几幅图片，思考并讨论它们有什么共同特点？（学生可能答案：都受到力的作用，能转动，都是硬棒„„）从学生给出的答案中引导学生总结归纳杠杆的定义：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。优教提示：打开“视频资料：生活中的各种杠杆”请同学们思考，生活中有哪些工具属于杠杆？教师通过学生举例归纳总结，生活中杠杆有着很重要的应用，从古至今，人们利用杠杆来改造社会，为我们人类服务，请同学们看几组图片，由此可见杠杆跟我们的生活息息相关，所以我们有必要进一步地来研究杠杆。二、杠杆的五要素活动一：请你利用简易的杆秤模拟称物体质量的过程。（同学们根据右图然后用自制的杆秤进行动手操作）由此得出：当杠杆处于静止状态时，我们说杠杆处于平衡状态。活动二：如图分别在A、B两点用弹簧测力计拉杆秤，让杆秤平衡，需要的拉力分别是多少？（同学们根据实验要求进行动手操作并记录数据）由活动二得出：杠杆的平衡与固定点到力的作用点的_______有关？活动三：如图：在P点用弹簧测力计分别竖直和斜拉秤杆，使秤杆平衡，两个方向的拉力分别是多少？（同学们根据实验要求进行动手操作并记录数据）由活动三得出：杠杆的平衡和力的作用点和力的______均有关。教师总结：能否找出一个物理量既跟力的作用点有关又跟力的方向有关。科学家经过实验发现，由固定点到力的作用线的距离既跟力的作用点有关又跟力的方向有关，把它叫做力臂。请同学们阅读课本，找出与杠杆相关的几个概念。（请几位同学回答问题，并板书）下面我们通过生活中的实例来认识一下杠杆的五要素。（多媒体展示）请同学们拿出学案，完成练习二。（请同学上台画，其余在下面完成）教师引导学生总结归纳画力臂的步骤：一找（找准支点），二画（画出力的作用线），三引（引支点到力的作用线的垂线），四标（标垂足——直角符号、标力臂——支点到垂足的距离）。三、实验探究：杠杆的平衡条件探究课题：杠杆的平衡条件。优教提示：打开“动画演示：探究杠杆的平衡条件”探究步骤：(1)调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。(2)给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆水平平衡，分别记下杠杆两端的钩码重力(即拉力F1和F2)和对应的力臂l1和l2。(3)改变力和力臂的数值，再做两次实验，记下对应数据。分析论证：引导学生对数据进行加、减、乘、除等运算，找出它们之间的关系。(从物理意义角度来考虑，排除两个不同的物理量的加、减运算，因为即使最终数值相等，但其结果没有任何的意义)得出结论：F1l1＝F2l2。引申操作：保持支点一侧钩码数量和位置不变，在与钩码同侧用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆水平平衡，然后再将弹簧测力计斜向上拉，使杠杆水平平衡，观察两次测力计的示数有何不同？讨论交流：(1)实验前，如何调节平衡螺母使其在水平位置平衡？(调节方法：左倾右调，右倾左调)(2)为什么一定要使杠杆在水平位置平衡？(为了排除杠杆自重对其平衡的影响，便于从杠杆上直接读出力臂的数值)(3)为什么要进行多次实验？(因为一次实验数据具有偶然性，所以要做多次实验，从而分析归纳出普遍结论)四、杠杆的分类优教提示：打开“动画演示：杠杆的作用”(1)动力臂＞阻力臂F动＜F阻省力杠杆但要费距离(2)动力臂＝阻力臂F动＝F阻等臂杠杆(3)动力臂＜阻力臂F动＞F阻费力杠杆但省距离请同学们思考并举例生活中杠杆，是省力的还是费力的？课堂训练（优教提示：打开优教同步备课-随堂训练-名师训练中的课堂训练-《科学探究：杠杆的平衡条件》，使用互动答题卡，更快更便捷地掌握学生的掌握情况）新课小结请同学们回顾本节课学到的新知识，并让大家一一说一说。布置作业1.完成课后练习；2.完成练习册本节内容。板书设计1.什么是杠杆?在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，物理学中叫作杠杆。2.杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。3.杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂即：F1l1=F2l24.杠杆的分类：省力杠杆：l1＞l2费力杠