科學探究:槓桿的平衡條件教學設計

【教學目標】

一、知識與技能

知道什麼是槓桿，能從常見的工具和簡單機械中識別出槓桿；理解支點、阻力、阻力臂、動力、動力臂；知道槓桿平衡的條件；能根據實際需要正確選擇和使用槓桿。

二、方法與過程

經歷“探究槓桿平衡條件”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槓桿分類；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、細緻和實事求是的科學態度。瞭解槓桿在我國古代的應用。

【教學難點】

1.設計“探究槓桿平衡條件”的實驗方案；

2．力臂的確定．

【教學重點】

探究槓桿平衡條件。

【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，我説過“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，這並不是我的錯，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説我是在吹大話，在説謊。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，你們願意嗎？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，只需弄清槓桿的平衡條件即可。

二、新授

槓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槓桿説起，瞭解機械與人的關係。

1．認識槓桿

讓學生展示自帶的槓桿（鐵錘、剪刀、輪軸、扳子、鋼絲鉗、鑷子等）並説出其應用及特徵。

討論、歸納各種槓桿的共同特徵：

（板書）在力的作用下，能繞某一固定點轉動的硬棒，物理學中叫槓桿。

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：古猿用的木棍是槓桿嗎？

鐵錘、剪刀、輪軸、扳子、鋼絲鉗、鑷子等是不是槓桿？

置疑：為什麼人們利用槓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．認識槓桿的幾個概念

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、直尺設計一個槓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、阻力臂之間的關係呢？

3．槓桿的平衡條件

（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，什麼叫槓桿的平衡。

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：

探究槓桿的平衡條件

實驗器材：

槓桿、鐵架台、鈎碼

實驗步驟：

①如圖，把槓桿的中點支在鐵架台上，調節槓桿兩端的平衡螺母，使槓桿在水平位置平衡；

※為什麼要求槓桿靜止時，在水平位置呢？（因為這樣力臂的數值在槓桿上就能直接讀出或量出．）

※ 調節槓桿平衡的方法：左沉右旋 右沉左旋

②在槓桿兩邊掛適當鈎碼，並移動鈎碼位置，使槓桿在水平位置再次平衡，計算兩力的大小，並讀出兩力臂的值，將力和力臂的數值填入表中；（重複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，為以後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？你的結論是什麼？

（6）得出結論：槓桿的平衡條件是：

動力×動力臂＝阻力×阻力臂 （F1×L1=F2×L2）

4．槓桿的分類

告訴學生分類首先要制定分類原則，然後按原則分類。

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）實驗前沒有掛鈎碼時，發現槓桿左邊下傾，這時可以將槓桿右端的螺母向邊旋一些，使槓桿水平平衡。

（2）實驗時只有8個相同的鈎碼，槓桿上的點是等間距的，當在A點掛4個鈎碼時，則怎樣掛鈎碼可以使槓桿水平平衡？請設計出兩種方案。