探究杠杆的平衡条件(第二课时)

12.1 探究杠杆的平衡条件教学设计

简城城南九义校官发容

【教材分析】杠杆是生活中一种常用的简单机械，杠杆的平衡条件是应用杠杆的基础，同时又是高中阶段学习力矩及力矩平衡的铺垫。

【学生分析】

1. 学生的知识基础：通过前一节课的学习，学生已经认识了杠杆，学习了杠杆的五要素。

2. 学生的心理特点：学生对物理实验进行实际操作有极大兴趣，并乐于对物理学习内容进行探究。

【教学目标】

1、知识与技能：能通过实验探究分析得出杠杆的平衡条件。

2、过程与方法：通过经历探究的过程，体验科学探究的乐趣，学习科学探究的方法。

3、情感态度与价值观：感受物理来源于生活，体会基本的物理原理的重要作用。

【教学重难点】经历科学探究过程，归纳杠杆平衡条件。

【教学方法】实验探究法，讨论法，观察法。

【教学准备】铁架台，钩码，杠杆（两种），重锤线，白纸（一张）。

【教学过程】

引入：同学们，我们知道埃及金字塔是世界七大奇迹之一。其中最注明的是胡夫金字塔，构成金字塔塔身的就有230万块巨石，平均每块石头的质量约2.5吨，其中，最大的达160吨，如此巨大而沉重的石头，单靠人的力量，搬得动吗？

新课：

一、自主完成导学案上的第一步。（学生举手发言核对答案。）

(知识回顾)

1.托盘天平的调节方法：先将天平放在水平桌面上，游码移至标尺左端的“0”刻度线处，再调节平衡螺母，使横梁平衡。若指针出现甲所示情景，则应将平衡螺母向左(选填“左”或“右”)端调；反之，应向右(选填“左”或“右”)端调。

2. 若杠杆上每一小格表示5cm，则图甲中，杠杆所受两个力的力臂能（填“能”或“不能”）从杠杆上直接读出；图乙中不能（填“能”或“不能”）从杠杆上直接读出，这启示我们杠杆在水平平衡的好处是便于读出力臂的大小。

1题图2题和3题图

3.上图中，钩码对杠杆的拉力大小与钩码重力相等。若每个钩码质量为50g，则杠杆左右两端受到的拉力分别为1N与 1.5N。

二、结合“物体的平衡状态”迅速作答第二步。

(知识准备)

“杠杆平衡”指杠杆在动力、阻力的共同作用下静止或匀速转动。

根据学生的回答做适当的分析。

教师过渡：我们要研究杠杆的平衡条件，同学们觉得选择哪种状态会比较方便呢？静止状态！其实，留心观察生活的同学在生活中会发现许多处于静止状态的平衡杠杆，观察这些图片中的杠杆，分析它们的五要素，我们发现：杠杆受到的两个力可能不相等，力臂也可能不相等，那么，力与力臂之间存在怎样的关系时，杠杆就会处于平衡状态呢？

请同学们把自己的猜想写到实验探究的第2题。

三、(实验探究)

1.提出问题：当杠杆平衡时，动力F1、动力臂L1和阻力F2、阻力臂L2之间存在怎样的关系呢？

2.猜想与假设：猜想一：

猜想二：

……

来分享一下你的猜想是什么吧？（由教师写到黑板上，排除明显错误的猜想。）同学们这些合理的猜想到底正不正确呢？我们做实验来验证！请小组内讨论完成第三题，之后各小组汇报思路。

3.设计实验：结合教材P78“实验”部分，完成下列任务。

⑴准备器材：铁架台钩码杠杆

⑵细化实验步骤

⑶设计表格记录实验数据

有了实验方案，接下来就要做实验了，实验之前老师有3点重要提示：①实验中轻拿轻放，一定要注意安全；②调节杠杆平衡位置的方法和调节托盘天平的方法相同；③需要挂多个钩码时，先将钩码与钩码挂在一起，再挂上杠杆。

今天的实验，我们需要小组内分工合作完成，请每个小组成员积极参与到实验中，尽快收集到实验数据。同学们，准备好了吗？实验现在开始！

4.进行实验：（注意小组成员分工，边实验边记录）

（1）组装实验器材。

（2）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。

（3）在杠杆两端分别挂不同数量的钩码（建议：先1个、2个；后1个、3个；再2个、3个），调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡，然后把实验数据填入表格中。

（4）整理器材。

5.分析与论证：

我们收集好实验数据后，现在我们来分析这些数据，请同学们把自己猜想中需要计算的量及单位写到表格第一行（如F1 L1 /N.cm,F2 L2/N.cm）由每组实验数据算出对应的结果并总结实验结论。（让学生展示）得出实验结论：杠杆的平衡条件是F1L1=F2L2（阿基米德杠杆原理）杠杆原理是阿基米德最早提出来的，他曾经说过：“给我一个支点和一根足够长的硬棒，我就能撬动地球。”由此可见杠杆的作用之大。

知道了杠杆原理我们可以更好的利用杠杆给我们的生活带来方便。还有助于我们解开金字塔建筑之谜：古埃及人建金字塔的方法之一就是利用了杠杆的平衡条件，假定古埃及人对杠杆施加的是动力，那么，动力臂越长，动力就越小。这就起到四两拨千斤的作用。

四、回顾实验过程，交流完成第6题。

6.交流与评估：

(1)为什么要求杠杆在水平位置平衡?

答：便于直接在杠杆上读出力臂的大小。

(2)挂钩码后，能不能再调节平衡螺母？

答：不能。应调节钩码所挂的位置。

(3)实验中，为什么要在杠杆两侧挂不同数量的钩码测多组数据？

答：收集不同数据，使实验结论更具有普遍性，防止结论的偶然性。

⑷回想做实验过程中遇到的困惑，该实验装置有哪些可以改进的地方？

五、(课堂演练)

1. 如图所示，某实验小组实验时只有8个相同的钩码，杠杆上画有均匀的格子，当在A处挂4个钩码时，如图所示，则不能实现杠杆在水平位置平衡的是（ A ）

A.在2处挂6个钩码

B.在3处挂4个钩码

C.在4处挂3个钩码

D.在6处挂2个钩码

提示：总共只有8个钩码。

2. “探究杠杆平衡条件”的实验装置如图所示：

（1）没有挂钩码时，杠杆左端下倾，应将左端螺母向右端调节或将右端螺母向右端调节，直到杠杆在水平位置平衡。（填“左”或“右”）

（2）实验中，某组同学猜想：杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。他们经过实验，获得了如下表的数据。

于是，他们认为猜想得到了验证。对他们的探究，你是如何评估的？

答：1.该组同学的猜想是错误的，不同的两个物理量不能相加；