杠杆 师生对话

杠杆师生对话

师：好，上课前，我先给大家分享一个视频。在这个视频中，我们看到，地球怎么样？师：对，地球被这只米老鼠翘起来来了。大家觉得这个视频可信吗？

师：哦，有同学说，不可信，这一看就知道是电脑合成的。有没有觉得这可信啊？恩，我看到只有几位同学觉得可信。那么像视频中一样，利用一根棒，到底可不可以翘起地球呢？没有理由的猜测都是泡沫，一触就破。那今天，我们就来学习一下相关知识，然后，你们用切实的理由来说服我，好吗？

师：我们先来看一组动图。第一张，这是用开瓶扳手开汽水瓶的过程。第二张，这是用螺丝刀起钉子的过程。再来看第三张，图中这位老爷爷的鱼上钩了，他将鱼竿搁在围栏上，将手柄向下压，鱼就被钓出水面了，对吧。好，通过这三张动图，大家能不能找出扳手、螺丝刀、鱼竿它们工作的共同点呢？

师：首先，他们的材质是怎样的？是硬的还是软的？（板书：硬）形状呢？（板书：棒）工作时又是如何运动的呢？恩，转动，（板书：转动）非常好，是不是绕一个点转动的？那么，那个被绕着转动的点是不是就是不动的，也就是一个……固定不动点？（板书：绕一固定点）要转动，也就是说，要使物体的运动状态改变，就必须要有一个……力的作用。（板书：在力的作用下）

师：那么，我们就将在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称作杠杆。（板书：杠杆、定义）师：大家想一下，我们平常玩的跷跷板是不是一个杠杆？硬棒、固定点、在力的作用下转动这些条件是不是都满足呢？恩，也就是说，跷跷板也是一个，杠杆。

（画图：倾斜的跷跷板，讲解杠杆的三要素）

师：为了更好的了解杠杆的作用，我们先来认识几个名词。首先，这是支点，是一个杠杆绕着转动的点，我们用字母O来表示。（版画板书：支点O）人给木板一个向下的力，这个力是不是就是促使木板向下转动的力啊？所以这就是动力。用字母F1表示。（版画板书：动力F1）那么相应地，这个人他给它的力是不是就是阻止木板转动的力啊，所以就是……对，阻力。用字母……F2表示。（版画板书：阻力F2）

师：那，我们来看一下这里，我给大家带来了一个简易的跷跷板模型，这是一块三角形的木块，而这是一块形状、密度均匀的长木板，大家看一下，我将木板这样摆放在木块上，木板怎么样，对，木板平衡了，（板书：杠杆平衡）那大家猜一下，被木块的尖端顶住的这个点是什么点呢？恩，支点，木板是不是可以绕着这个点转动，同时，它又是木板的……重心，非常好。我这儿还有一个苹果和一个橘子，很明显，苹果要比橘子重一些，那如果我把它们一边一个放在这个简易的跷跷板上，跷跷板还能保持平衡吗？恩，这位同学说可以，那我们请他上来试一试好不好。

师：好，来请回。我们发现，他把苹果和橘子放在木板上之后，木板还是平衡了。这说明，即使两样物体不一样重，还是能使杠杆达到平衡的。那么，大家来猜一下，杠杆平衡与哪些因素有关呢？你来说说看。

师：恩，他说和两物体的重量有关。其实，也就是物体对杠杆的力，动力和阻力，有关，对不对。那还与什么有关？你觉得呢？恩，他说可能还与物体到支点的距离有关。非常好。那是不是和这些因素有关呢？如果有关，具体又有怎样的关系呢？我们通过实验来验证一下好不好？

师：我给每一组都准备了这样一个器材。底下是一个支架，在支架上横了一把刻度尺，远点在中间，要读距离是不是很方面？恩，当两边不挂物体时，它是平衡的。我还为大家准备了一盒钩码，每个钩码为0.5N，以及两把弹簧测力计。好，接下来请同学们小组讨论一下，你们打算如何有选择地利用这些器材，来完成今天的实验探究。开始。（版画四个杠杆模型）师：我刚刚看了一下，大家都很聪明，想出了各种办法，我请几名同学分别说一下你们在接

下来的实验过程中打算如何做。你说说看。

师：恩，他们打算在两边放不同数量的钩码，然后调节为止使其平衡。你们小组呢？恩，他们打算一边用钩码，一边用弹簧测力计。很好。还有没有不同的。你来试试。恩，他们小组打算在同一侧，分别挂上钩码和用弹簧测力计竖直向上拉。非常好，同一侧，有创新。那接下来，就请同学们按照你们心仪的方法，来完成今天的实验。别忘了记录实验数据。开始吧。师：好，停下来。我将几组同学的数据投影到了黑板上，同学们来观察一下，这些数据之间有怎样的关系？开动你们的小脑筋，可以试着在纸上写一写，算一算。怎么样，有没有答案了？恩，我看到有几位同学胸有成竹地看着我了。请你来回答。

师：他说，F1*L1=F2*L2，大家觉得他说的对不对？恩，把你们的数据带进去验证一下，在误差范围内，是不是都成立？怎么样？都，成立了。（板书：F1*L1=F2*L2）那这儿的L1、L2分别是什么？

师：好，有同学说，是支点到力的作用点的距离。（板书：支点—作用点红笔）大家同意吗？同意的。

师：好，同学们看讲台，我这儿有一个和同学们差不多的教具，但是呢，是不是比大家多了一个圆环。恩，这是一个以杠杆的支点为中心，半径为5cm的圆。我在杠杆的左边距支点5cm处挂了2个钩码，共1N，那按照上面的结论，我要在右边距支点5cm处用多大的力竖直往下拉，杠杆才能平衡？对了，1N。我们看一下，弹簧测力计显示1N，杠杆平衡。非常好。那么，请同学们思考一下，如果改变力的方向，在同一位置杠杆还能保持平衡吗？师：我们来试一下，怎么样？我们发现杠杆……不平衡了。位置不变，力的大小也不变，按照我们刚刚猜想的规律，杠杆明明应该平衡啊，可是为什么这儿又不平衡了？我们的猜想错了吗？那，不改变力的大小，我们调节一下弹簧测力计的位置，让杠杆再次平衡，我们再来看看，到底有什么规律。

师：好，在力大小不变的情况下，我将弹簧测力计往后移了一些，现在又平衡了。注意观察。力还是不变，我再往后移。再往后移。怎么样？大家有没有什么发现？

师：非常好，我听到这位同学说，切线。谁的切线？诶，圆的。哪条切线？恩，弹簧测力计与力的作用点的连线，我们看到的纸条绳子，是不是，其实这就是什么？力的……对，力的作用线。我们发现，不改变力的大小时，要使杠杆平衡，力的作用线始终与这个圆相切。那么，谁来告诉我，圆心到切线，也就是力的作用线的距离是多少？恩，就是半径。而这是一个半径为5cm的圆，我们刚刚看到，弹簧测力计的示数是1N，然后，再看杠杆左边，距离是5cm，动力为1N，我们发现……好，那么，现在有没有人可以告诉我，对于刚刚我们猜想的公式，可以做怎样的修正？你来试试。

师：恩，他说，L1、L2应该是支点到力的作用线的距离。非常好。刚刚我们的力都是竖直方向的，所以当杠杆平衡时，支点到力的作用线的距离是不是就在刻度尺上，我们可以很方便的读数。而当力的方向改变时，是不是就不能直接利用刻度尺读数了，所以出现了错误。但利用刚刚老师自制的教具，同学么很聪明地就想到，L代表支点到作用线的距离。（修改板书：作用点——作用线）大家真棒！

师：那在物理学中，我们就将支点到力的作用线的距离称为力臂。在杠杆中，我们有动力和阻力，所以相应的，就有……对，就有动力臂和阻力臂。（板书：动力臂，阻力臂）这就是杠杆的五要素。（板书：五要素）

师：请同学们看你们的讲义，我们来画一下动力臂以及阻力臂。看大家有木有掌握了。（版画）好，第一张图，这是一个处于平衡状态的杠杆，所以力臂就在杠杆上。第二张图，这是一个倾斜的杠杆，他的力臂，应该怎么画？恩，右边是不是直接可以画垂线，那左边，我们要延长力的作用线，然后再画垂线。这一段就是动力臂。

师：好，同学们都已经掌握了。我们再来看这样几组数据。第一组，动力是不是都比阻力要