粤沪版-物理-八年级下册-6.5 探究杠杆的平衡条件 教案

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。

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

图6-19 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。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，使杠杆平衡。

观察两次的拉力是否相同，想想为什么？

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：

动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F 1×L 1＝F 2×L 2或1

221L L F F 。