《探究杠杆的平衡条件》说课稿(省级获奖实验说课案例)

《探究杠杆的平衡条件》说课稿

一、教材及学情分析

（一）教材分析

《探究杠杆的平衡条件》是人教版初中物理八年级下册第12章第1节第二课时的内容，教材第7章、第8章分别介绍了弹力、重力和二力平衡的知识，本节是力学知识的延伸，是学习本章后两节滑轮、轮轴以及机械效率等知识的理论依据，是力学的重点内容，通过本节教学，继续向学生渗透从生活走向物理，从物理走向社会的课程理念

（二）学情分析

八年级的学生已学习了有关力的知识，对于力、平衡等概念、天平的调节比较熟悉，上一课时已经掌握了杠杆的五要素，对杠杆又有了初步的认识，同时该阶段的学生对探究和处理信息的基本能力已初步形成，这些都为学习本节做好了铺垫

二、实验教学目标

（一）知识与技能

1.会设计实验探究杠杆的平衡条件

2.会归纳得出杠杆的平衡条件

（二）过程与方法

经历实验探究杠杆平衡条件的过程，培养学生分析数据并能归纳结论能力

（三）情感态度与价值观

通过实验的操作和分析培养学生实事求是的科学态度与合作交流的意识

三、实验教学内容

（一）体验活动：杠杆的平衡的影响因素

（二）探究活动：水平位置杠杆的平衡条件

（三）探究活动：非水平位置杠杆的平衡条件

（四）自主活动：利用杠杆的平衡条件解决实际问题

四、实验教学过程

（一）复习旧知情景激趣：感知杠杆平衡的影响因素

实验器材：硬棒、课本

体验活动1：将硬棒置于肩上，手握住硬棒的一端，另一端挂物体

1.当物重不变，仅移动物体的位置，学生感知此时杠杆是否平衡

2.当物体放置的位置不变时，仅增加物重，学生感知此时杠杆是否平衡

引导学生猜想：杠杆的平衡与力的大小和力臂有关

（设计意图：使用身边随手可得的物品进行探究活动，可以拉近物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，培养学生分析问题的能力）

（二）实验探究反馈交流：探究杠杆的平衡条件

1.提出问题

杠杆平衡时，动力F1、动力臂l1、阻力F2、阻力臂l2存在什么关系？

2.猜想与假设

（1）F1+l1=F2+l2。

（2）F1-l1=F2-l2。

（3）F1×l1=F2×l2。

（4）F1÷l1=F2÷l2。

3.设计实验与制定计划

（1）实验器材：杠杆、带刻度的圆形纸盘、简易铅垂线、细线、钩码、弹簧测力计（2）实验设计思路：实验探究杠杆在水平位置和非水平位置的平衡条件,通过改变钩码数量和钩码的位置获得多组实验数据，得出具有普遍性的实验结论

4.进行实验与收集证据

图1 改进后的实验装置图2 互相垂直线的纸盘（1）实验前，应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，其目的在于排除杠杆自重对实验结果的影响。但使用传统实验装置进行实验操作时，学生很难把握杠杆是否已在水平位置平衡，全凭学生估计，实验的可信度不强。

为了让学生能较准确判断杠杆是否水平平衡，我制作了一个圆盘如图2，将圆盘的中心与支点重合，过圆盘的圆心O做一条直径，如果想把它作为杠杆在水平位置时的参考线的做法是：过圆心作红色线的垂线如图为绿色的线，那么此时这条绿线的方向即为竖直方向那么我们又怎么保证圆盘上的绿线一定是竖直方向呢？接着我在杠杆的中部安装一个简易的铅垂线。我们知道铅垂线的方向是竖直向下的，将杠杆支点、圆盘的圆心、铅垂线线的自由端三者共轴，通过转动圆盘，使绿线与铅垂线重合，红线所处的位置即为水平位置，这样杠杆是否已达到水平位置就有了参照。改进后的实验装置更有利于培养学生正确的科学观，形成严谨的科学态度。下面请看实验的具体操作：

（2）进行实验探究

将本实验的探究内容分为A、B两组同学去完成：

①在杠杆两侧挂上相同数量的钩码，使杠杆在水平位置平衡—A组。

②在杠杆两侧挂上相同数量的钩码，使杠杆在非水平位置平衡—A组。

③在杠杆两侧挂上数量不同的钩码，使杠杆在水平位置平衡—B组。

④在杠杆两侧挂上数量不同的钩码，使杠杆在非水平位置平衡—B组。

⑤在杠杆一侧挂钩码，另一侧用弹簧测力计，使杠杆在非水平位置平衡—A、B组。

教材涉及的探究实验过程中，要求杠杆在水平位置平衡，巧妙地把力臂都置于杠杆之上，这样力臂的数值便可以直接读出，可以简化实验过程，但对于初学者而言，这种读取力臂的方法具有误导性，学生会误认为力臂是支点到力作用点之间的距离，不利于力臂概念的正确建立，无疑会深刻影响学生对滑轮、轮轴等简单机械的学习。

同时教材只涉及了杠杆水平位置平衡，属于特例，在特例下所得出的实验结论具有特殊性，应用到一般情况时，增加了学生解决实际问题的难度，不利于学生创新思维的培养。为使结论更具普遍性，我又加设了杠杆在非水平位置的平衡状态下的研究，此时的力臂不在杠杆上，实验的关键在于测量出力臂的数值，具体操作请看：

测量力臂的实验原理：当杠杆在非水平位置时，棉线可作为力的作用线，过O作该线的垂线即为力臂，力臂大小的测量奥妙就在于圆盘上设计了很多互相垂直的线，通过转动圆盘，使杠杆受到的力的作用线与圆盘中的某一竖线重合，则该条竖线所对应的刻度值即为此时力臂的数值。简而言之，即圆盘中相互作用的两根线分别表示力的作用线和力臂，应用了两者的垂直关系。

5.分析与论证

6.评估：动力×动力臂=阻力×阻力臂 F1×l1=F2×l2

7.交流与合作

各小组派代表交流实验过程中遇到的问题，吸取经验教训

（设计意图：通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，发展初步的科学探究能力，使学生养成良好的思维习惯，培养学生信息的处理和分析概括能力）（三）巩固知识，联系生活

一位体重约为500N的男同学在做俯卧撑，当他保持静止时，请你设计一个实验估测地面对他双手的作用力的大小。

（设计意图：引导学生尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题，培养学生分析解决问题的能力）

五、实验效果评价

1.实验改进亮点

（1）多方位进行实验，增强了实验结论的可信度

该装置是利用身边容易获得的材料改进的，可以演示得出杠杆在任何位置的静止平

衡时的平衡条件，避免了杠杆只能在水平位置平衡的错误认识的发生，丰富了实验内容，使实验结果更具普遍性

（2）强化了力的作用线的理解

作用在杠杆上的力因使用长细线，可让力的作用线一目了然

（3）突破了力臂测量的难点

相互作用的两根线分别表示力的作用线和力臂，强化了两者的垂直关系，强化了对力臂本质的理解

2.待改进

（1）在探究过程中，有时力的延长线并不能在圆盘上找到重合的线，应将每一个小格