6.5《探究杠杆的平衡条件》参考教案

代替跷跷板、用钩码代替人进行实验，使学生领会到，对实际物体（研究对象）
进行简化、抽象后，便于问题的研究和解决。
（3）进行实验
学生按照教材上的方法进行实验操作，把测得的实验数据填入教材表格中。
教师提醒学生要把悬挂点选在木尺的中心处，使用前要调节木尺平衡，钩码对木
尺拉力的大小就等于钩码的重量，注意测准钩码的重量和钩码到 O 点的距离。
通过对教材图 6－42 以及其他各种杠杆类工具的抽象、概括，应使学生体会 到“杠杆”是一个物理模型，通过对物理模型的探究所得到的规律，可以应用到各 类实际的杠杆类器具中去，这也体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新 课程理念。
最后还可以向学生介绍日常生活中常用的案秤、杆秤，并对照实物认识案秤 与杆秤的结构，明确它们的制作原理，了解它们的使用方法。
要多次改变所挂钩码的个数和它在木尺上的位置，多测几组数据。
（4）分析和论证
老师可提出下面的问题让学生思考讨论：根据你的实验分析，木尺水平平衡
由哪些因素决定？分析你的实验数据，看看在什么条件下，木尺才能平衡？通过
实验和讨论，学生会认识到木尺水平平衡由两边力的大小和两力到支点的距离两
个因素决定。在此基础上再给出杠杆、动力、阻力、支点、力臂的概念，学生就
3、教学建议 可以利用多媒体创设情景，引入课题。如用多媒体展示：古埃及人建造金字 塔时利用简单机械搬动巨大石块，我国古代利用桔槔在井上汲水，在现代建筑工 地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动让学生找出它们的 共同特点。通过这些实例，有效的引起学生的注意，从而导入新课。 也可以通过小实验引入。例如自制“蜡烛跷跷板”：①把蜡烛底端的蜡刮掉一 些，让它像顶端一样露出烛芯。②把缝衣针从蜡烛中部穿过，露出的针头、针尾 架在两只杯子的边缘上。③用薄铁皮（或塑料板）剪成两个小人儿，用腿间的尖 头插立在蜡烛上，两个小人儿的位置到缝衣针的距离相等。调试蜡烛，使它平衡。 这就做成了一个蜡烛跷跷板。④点燃蜡烛两头，熔化的蜡就会一滴一滴地不断滴 下来。滴下蜡油的一端会向上翘一些，蜡烛两端会交替上下晃动，跟跷跷板一样。 这个实验能极大地激发学生的兴趣，诱导学生产生探究的动机。 还可以通过小游戏引入，例如进行“拔钉比赛”。出示两个相同的铁钉和木板， 教师用羊角锤把铁钉钉入木板。邀请男、女两个学生上讲台来，男同学试着用手 拔钉子（提醒学生注意安全，别弄伤了手），女同学用羊角锤拔钉子，结果女生 赢了。女生为什么会取胜？这个工具起什么作用？这节课就来学习这方面的内 容。 探究跷跷板中的道理 （1）提出问题 通过阅读教材中的插图，学生可能会提出很多他们认为值得探究的问题，例 如：跷跷板为什么能上下转动？跷跷板为什么能平衡？跷跷板受到哪些力的作 用？等等。有些问题比较简单，学生经过讨论可自行解决，或者教师直接告诉学
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人体和高新科技中的杠杆，让学生既感到好奇，又能认识到杠杆应用的广泛性。 本节教学重点：杠杆平衡条件是人们分析、计算杠杆问题的理论依据，也是
研究其他各种简单机械的基础，所以经历探究杠杆平衡条件的过程并运用它分析 有关问题是本节的重点。
本节教学难点：很多学生尽管能正确说出力臂的定义，但遇到实际问题时仍 把支点到动力或阻力作用点的距离作为力臂，所以力臂的概念及其画法是本节的 难点。
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(3)解：根据杠杆平衡条件 F1L1 F2 L2 可得
F1
L2 L1
F2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2cm 1000N 10cm
200N 。
●“自我评价与作业”指导 1．略 2．如图 6-32 所示。
图 6-32
3．解：由 GL2＝FL1，得 F＝GL2/L1＝1000N×0.3/1.5＝200N。 4．解：由 F1L1＝F2L2，得 F1＝F2L2/L1＝500N×0.9/(0.9+0.8)≈265N
(2)小明的第 3 次实验存在错误，其错误
是
。
8．小明在学校参加植树活动时，使用如图 6-30 所示的钢丝钳剪铁丝固定小
树苗。
(1)他使用的钳子是省力杠杆还是费力杠杆？ (2)在图中画出动力 F1 的力臂 L1 和作用在这根杠杆上的阻力 F2。 (3)剪铁丝时动力臂长为 10cm，阻力臂长为 2cm，若铁丝被剪断需要 1000N 的力，小明至少用多大的力才能将铁丝剪断？ 【参考答案】 1．等臂 费力 省力 2．省 20 3．小于 4．C 5．D 6．C 提示：根据杠杆平衡条件 F1·L1 = F2·L2，可知 m1g·v1t =m2g·v2t 化简得 m1·v1 =m2·v2。 7．水平 力臂 左 左 (1) 15 2 (2) 动力臂测量错误 8.(1)省力杠杆 (2)如图 6-31 所示
动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即 F1×L1＝F2×L2 或 F1 L2 。 F2 L1
得出杠杆平衡条件后，可以组织学生讨论：为什么用较小的力可以撬起大石 头？为什么跷跷板上大人也会被小孩跷起来？
“例题”的目的：一是让学生学习运用杠杆的平衡条件分析问题，二是让学生 从理性上认识跷跷板的奥秘。同时，提醒学生注意解题的格式，养成良好的解题 习惯。
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A．两边都减少一个钩码 B．两边的钩码下各加挂一个相同的钩码 C．左边钩码向右移一格，右边钩码同时向左移一格 D．右边钩码下加挂一个相同的钩码，左边钩码同时向左移一格 6．如图 6-28 所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦桔杆，使其静止 在水平方向上，O 为麦桔杆的中点。这时有两只大肚皮的蚂蚁同时从 O 点分别 向着麦桔杆的两端匀速爬行，在蚂蚁爬行的过程中麦桔杆在水平方向始终保持平 衡，则（ ）
关于“讨论”中涉及的两个问题，首先要让学生明确“省力”指的是 F1＜F2， “费力”指的是 F1＞F2，再根据杠杆平衡条件 F1×L1＝F2×L2 让学生讨论得出：当 L1 ＞L2 时，F1＜F2，为省力杠杆；当 L1＜L2 时，F1＞F2，为费力杠杆；当 L1＝L2 时，F1＝ F2，为等臂杠杆，杠杆不省力，也不费力。
画力臂是教学的难点，要让学生明确：力臂是从支点到力的作用线的距离， 而不是从支点到力的作用点的距离。画力臂的一般步骤是:
（1）确定支点， （2）画力的作用线（过 F1、F2 的直线）， （3）从支点向力的作用线作垂线，垂足在力的作用线上， （4）标出力臂。可简记为“一找点，二画线，三作垂线段，四标力臂”。
L2 L1
图 6-21
图 6-22
4．教学评价
●课堂测评
1．生活和生产中有许多不同类型的杠杆，如图 6-23 所示的托盘天平属于
杠杆，缝纫机踏脚板属于
杠杆，铡刀属于
杠杆。
图 6-23 5/9
2．如图 6-24 所示是一种拉杆式旅行箱的示意图，它相当于一个 （填“省” 或“费”）力杠杆；若箱和物品共重 100N，动力臂是阻力臂的 5 倍，则抬起拉杆 的力至少为 N。
作用线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。
为了加深对力臂的理解，可让学生做下面的实验，如 图 6-19 所示。沿 a、b 两个不同方向用力拉弹簧测力计，
图 6-19
使杠杆平衡。观察两次的拉力是否相同，想想为什么？
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明确了动力、阻力、力臂的概念，然后再让学生分析表中收集的实验数据， 找出动力、动力臂、阻力和阻力臂之间的数量关系，即可得出杠杆的平衡条件：
图 6-24
3．某同学分别用如图 6-25 所示的甲、乙两种方法挑着同一物体行走，甲图
中手施的动力
乙图中手施加的动力。（选填“大于”、“等于”或“小于”）
图 6-25
4 ．如图所示，属于费力杠杆的是（ ）
A．开啤酒瓶盖的开瓶器 B．剥核桃壳的核桃钳 C．钓鱼者手中的鱼杆 D．撬钉子的钉锤 5．如图 6-27 所示，质量可忽略的杠杆上所标的每一格长度都是相等的，O 为支点，杠杆两边所挂的每一个钩码均相同，杠杆在水平位置平衡。在下列情况 下，杠杆仍在水平位置保持平衡的是（ ）
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图 6-20
除了画教材上所给的几个杠杆的支点和力臂外，教师还可以通过图片展示一 些生活中常见的杠杆类器具，让学生巩固力臂的画法，多做几个练习，进一步理 解力臂的含义。图 6-20 可供参考。
人体内许多地方的骨骼、关节也构成杠杆，学生对此感到很好奇。教师可以 联系生物课、体育课所学的知识进行学科渗透，再结合一些具体的动作（例如举、 拿、抬、踢等）来体会这些杠杆是如何工作的。“机械手”体现了简单机械与高新 技术的结合，最好配合幻灯片或多媒体动画进行介绍。
A．两蚂蚁的质量一定相等
B．两蚂蚁的爬行速度大小一定相等
C．两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等
D．两蚂蚁对麦桔杆的压力一定相等
7．在“探究杠杆平衡条件”的实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠
杆在
位置平衡，这样做是为了便于测量
；如发现杠杆左端偏
高，则可将右端的平衡螺母向 调节，或将左端的平衡螺母向
在“活动 2 认识生活中的杠杆”中，教材展示了学生熟悉的 6 幅图，指出生活 中有许多不同形式的杠杆。通过活动，要让学生认识到它们实质上都属于杠杆， 并让学生指出各个杠杆支点的位置、动力作用点和阻力作用点的位置。在确定杠 杆的支点时，可以设想让杠杆转动起来，在动的过程中，便可确定杠杆绕着转动 的点——支点。
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容易理解了。
介绍动力、动力臂、阻力和阻力臂的概念时,要向学生指出：①动力和阻力
是相对的，要视具体情况而定。通常情况下，使杠杆绕轴转动的力为动力；而阻
碍杠杆转动的力为阻力。②动力和阻力是杠杆受到的力，是其他物体作用在杠杆
上的力，不要把杠杠作用给别的物体的力误认为是杠杆受
到的力。③无论是动力臂还是阻力臂，都是从支点到力的
调节。
图 6-29 是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重 0.5N，杠杆
上每一格长 5cm，部分实验数据已记录在下表中。
图 6-29
实验 次数
1
动力 F1/N
1.5
动力臂 L1/cm
10
7/9
阻力 F2/N
阻力臂
L2/cm
1
2
1
3
1
20
10
20
1.5
10
(1)请将表格中的实验数据补充完整。
6.5 探究杠杆的平衡条件
1、教学目标 ◆知识与技能 ⑴知道什么是杠杆，能根据实物画出杠杆的示意图。 ⑵知道杠杆的平衡条件，会利用杠杆平衡条件解决一些简单的问题。 ◆过程与方法 ⑶通过实验，探究杠杆的平衡条件，初步领会从具体到抽象的方法。 ◆情感态度与价值观 ⑷通过了解杠杆在实际中的应用，体会到物理知识是有用的，培养学生对科 学的兴趣。 2、教材说明 本节主要内容有：认识杠杆及其五要素，探究杠杆的平衡条件，了解不同形 式的杠杆在生活中的应用。 杠杆在生活和生产中有着广泛的应用，学好这部分知识具有重要的实际意 义。杠杆是一种重要的简单机械，也是学习滑轮、轮轴等其他一些简单机械的基 础。大部分学生对生活中的杠杆比较熟悉，也很感兴趣；但对杠杆的“五要素”及 杠杆的平衡条件，还不清楚。通过本节课的学习，可以把学生的感性经验上升为 理性认识。另外，让学生亲自经历探究杠杆平衡条件的全过程，有利于培养学生 科学探究的能力。 本节教材基本上是按照“具体→抽象→具体”的思路编写的。教材从学生熟悉 的生活实际“跷跷板”开始，提出问题，让学生开放地思考，找出最有价值的探究 课题：怎样才能使跷跷板成水平平衡状态？然后，引导学生对“跷跷板”进行简化， 利用木尺和钩码分别代替跷跷板和人进行探究，通过分析论证得出：木尺的水平 平衡由两边力的大小和两力到支点的距离两个因素决定。在此基础上引出杠杆的 概念，并介绍支点、力臂、平衡等名词。紧接着引导学生把实验探究得出的初步 结论，升华为科学规律——杠杆的平衡条件。然后通过“例题”巩固探究所得的结 论，从理性上认识跷跷板的奥秘。接着让学生根据杠杆平衡条件讨论：什么样的 杠杆能省力？什么样的杠杆费力？什么样的杠杆既不省力又不费力？再通过“活 动”认识生活中形形色色的杠杆是如何工作的，工作时有什么特点。最后，介绍
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生答案。最后把问题锁定在：怎样才能使跷跷板保持水平平衡状态？
（2）设计方案
师生通过进一步讨论交流，可以得出：跷跷板中间有一个固定的转动轴，男
生、女生分别给跷跷板一个向下的力，调整两人到转动轴的距离，当两人到转动
轴的距离和两力的大小满足一定条件时，跷跷板就能处于水平状态。
为了用实验研究上述问题，可以对它进行简化，用带有等分刻度的均匀木尺