科学探究：杠杆的平衡条件教学设计〔优秀篇〕

第一节科学探究：杠杆的平衡条件教案

【教学目标】

知识与技能：1.知道什么叫做杠杆和杠杆的平衡。

2.通过参与科学探究活动,能对杠杆的平衡条件进行猜想与假设，并设计

出验证方案，对获得的信息进行处理，得出杠杆的平衡条件，会利用平

衡条件研究一些简单的问题。

过程与方法：1.通过实验探究，总结归纳出杠杆的平衡条件，培养初步的分析概括能力、收集信息和处理信息的能力。

2.通过参与科学探究活动，初步领会从具体到抽象的方法，进一步了解

进行科学探究的一些基本环节。

情感态度与价值观：体会基本的物理原理的重要作用，进一步感受到生活和科学的关系，培养学生对科学的兴趣。

【教学重点】1.经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件。

2.应用杠杆平衡条件分析生活中的杠杆。

【教学难点】1. 设计探究杠杆平衡的方案。

2.确定动力臂和阻力臂。

3．正确利用杠杆平衡条件进行简单的计算。

【教具准备】支架、杠杆、钩码、弹簧测力计、跷跷板、大象、小象、钉锤、天平等。【教学过程】

（一）引入新课

前几章我们学习了力学中的一些基本概念和规律，这些力学知识在工农业生产、日常生活中应用较为广泛。而人们在用力的同时经常会借助一些简单的机械，，常用的简单机械有杠杆、滑轮、轮轴、斜面等，并展示抽水机模型、切纸用小铡刀、剪刀、瓶起子、螺丝刀、滑轮。然而，所有复杂机械都是简单机械组成，我们今天就从最简单的机械——杠杆开始学习。

教师展示瓶起子、剪刀等一些实物，然后请同学们观察教材图9-1中所示的各种工具，通过讨论说出它们有什么共同的特征？

（二）进行新课

一、认识杠杆

1．什么是杠杆？

观察和演示：抽水机的手柄、切纸的铡刀、剪刀都是杠杆。启发学生了解杠杆的特征：(1)杠杆必须是根硬棒，否则在力的作用下将发生形变；(2)杠杆受力均能绕固定点转动。

观察装置中哪个硬棒在力的作用下绕哪个固定点转动？引导学生讨论并总结出杠杆

的定义。教师指出：杠杆在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的，起形状各异，但必须是硬的。

杠杆在我国古代就有许多巧妙的应用，利用图片展示我国古代杠杆及古埃及人修建金字塔，对学生进行爱国主义教育，并激发学生对科学的热爱。杠杆的应用很广泛，但杠杆有什么作用呢？为了解杠杆的作用，我们先来熟悉几个与杠杆有关的名词。

2．描述杠杆的几个有关名词术语

以讲什么是杠杆时所画的撬杠撬石头的板图为基础，边讲下列名词边在图中规范标画出三点、两力、两臂。并板书写出各名词及其定义。

名词术语:支点：杠杆绕着转动固定不动的点，用字母O标出。

动力：使杠杆转动的力(画出力的示意图)，用字母F1或F动标出。

阻力：阻碍杠杆转动的力(画出力的示意图)，用字母F2或用F阻标出。

注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。

动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1或L动标出。（简介力的作用线概念。）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用字母L2或L阻标出。

教师说明力臂的画法：首先确定杠杆的支点，再确定力的作用线。然后使用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线上，符号指明哪个线段是力臂，并写出字母L1或L动。力臂常用虚线画出。

二、杠杆平衡条件

1、【提出问题】

如果大、小物重分别为F1和F2，距中间的距离分别为L1和L2。F1、F2、L1、L2四者之间有什么关系呢？猜测一下。教师鼓励学生去大胆猜测、去探究。

2、【猜想与假设】

各小组之间积极讨论、大胆猜想。

3、【制定计划与设计实验】

利用所给器材，自行设计实验方案。培养学生科学探究的能力。

4、【进行实验并收集数据】

在杠杆左右两边挂上不同数量的钩码，将右边的钩码重作为动力、左边的钩码重作为阻力，移动钩码位置让杠杆在水平位置平衡，动力臂、阻力臂可以直接从杠杆上的刻度读，改变钩码数目移动其挂钩的位置，使杠杆重新平衡，小组内分工、设计表格并进行记录，有利的培养学生收集信息和处理信息的能力。

5、【分析与论证】

讲述：杠杆的定义和五要素。

结论：动力×动力臂=阻力×阻力臂。即F1×L1=F2×L2

6、【评估与交流】：

①在探究过程中，你印象最深的有哪些？有何经验和教训？

②你还想知道什么？

三、三种类型的杠杆

我们知道利用杠杆能产生巨大的力，那么是不是使用杠杆一定能省力呢？在学生猜想的基础上组织学生进行探究性实验的观察。

应用实验装置中的杠杆在水平位置平衡，应在A点或B点或C点施加一个多大的竖直向下的动力？图中每个钩码的质量是50克。用弹簧测力计分别测三次拉力大小。

在实验的基础上讨论：三次拉力大小一样吗？哪次力最大？哪次力最小？为什么？使用杠杆是不是一定能省力呢？

在实验、讨论的基础上，启发学生利用杠杆的平衡条件从动力臂与阻力臂关系的角度来定义三种杠杆：

①省力杠杆：动力臂大于阻力臂，即l1>l2 ,杠杆平衡时,F1

在杠杆的C点施加一个竖直向下的0.5N的动力，可使杠杆在水平位置平衡。这是用较小的动力克服较大的阻力，是省力杠杆。这种杠杆的特点是动力臂大于阻力臂。抽水机的柄，撬石头的撬杠等都是省力杠杆。

②费力杠杆：动力臂小于阻力臂，即l1F2 。

在杠杆的A点施加一个2N竖直向下的拉力，可使杠杆在水平位置平衡。它的特点是动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，这是费力杠杆。

③等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，即l1=l2 ,杠杆平衡时,F1=F2 。

在杠杆的B点需施加一个1牛的竖直向下的拉力，可使杠杆在水平位置平衡。使用这种杠杆既不省力也不费力。这种杠杆的特点是动力臂等于阻力臂，动力等于阻力，这是等臂杠杆。

组织学生画出课本图9—4各杠杆的动力臂和阻力臂，分析哪个是省力杠杆，哪个是费力杠杆。学生在课本上画力臂时，教师要巡回指导发现问题及时在全班纠正，然后由学生说出答案及理由。

各类杠杆在生活中均有广泛的应用,不过省力杠杆的优点很明显的,但费力杠杆有什么好处呢?

省力杠杆（动力小于阻力，动力臂大于阻力臂）

费力杠杆（动力大于阻力，动力臂小于阻力臂）

等臂杠杆（动力等于阻力，动力臂等于阻力臂）

省力杠杆的特点：省力，但费距离；费力杠杆的特点：费力，但省距离。

以缝纫机踏板为例说明，使用费力杠杆费了力却省了距离，给我们的作用带来了方便。以课本图9—4中撬箱盖的撬棒为例，这类省力杠杆虽然省力，但是动力移动的距离却比阻力移动的距离长。省了力，费了距离。

四、杠杆的应用

补充天平和秤

等臂杠杆不省力也不省距离，是不是它就没有用处了？

观察托盘天平，找到支点。教师指出，等臂杠杆重要的应用是天平。

提问：用天平称物体质量，天平平衡时为什么砝码的质量就等于被称物体的质量？