第十章機械與人第一節科學探究： 杠桿的平衡條件教材解讀本節課是在學習了力和運動以及重力、彈力、摩擦力之后編排的，通過本節課的學習，學生既可以對前面學過的力的概念和二力平衡有所鞏固和加深，又可以對其他簡單機械以及功和能的學習打下基礎，從教材的整體結構來看，本節起到了聯系前后知識點的紐帶作用。杠桿是生活中常見的簡單機械，引導學生用科學抽象的方法建立杠桿的概念；尤其是力臂概念的建立非常關鍵，可讓學生親自動手體驗，然后通過實驗探究，引導學生尋找杠桿的平衡條件。本節內容分兩課時進行。教學目標知識與技能1.認識杠桿，知道杠桿的幾個概念，會確認并畫出力臂。2.知道杠桿平衡條件。3.了解杠桿的一些應用。4.會應用杠桿平衡條件進行簡單計算，解決有關問題。過程與方法1.通過觀察生活和生產勞動中的各種杠桿提取共同特征，認識杠桿的“五要素”；2.經歷探究杠桿平衡條件的過程，進一步學會提出問題，會分析歸納實驗數據。情感、態度與價值觀1. 關心社會生產、生活，保持對自然現象的好奇心，并樂于探索自然現象和日常生活中的物理學道理。2.逐步建立辯證唯物主義的世界觀。重點難點重點杠桿平衡條件的探究。這是一個較完整的實驗探究，由于學生已有了一定的探究經驗，教師不必做過多的提示，更不要包辦，一定要給學生充分的時間完成探究過程。該探究可突出“進行實驗”“分析論證”兩個要素，在進行實驗時提醒小組內同學密切合作，防止杠桿翻倒和鉤碼脫落。難點杠桿力臂的畫法。建議畫出作用在同一點不同方向的力的力臂，從而加深學生對力臂概念的理解，作圖時要強調力臂的作圖步驟，在第一課時不要花過多時間進行糾正，可添加一節習題課專講專練杠桿力臂作圖。教學準備鐵架臺、杠桿、鉤碼（0.5N）、彈簧測力計、托盤天平、蘿卜、自制蹺蹺板、大小不同的石塊、自制簡易桿秤、多媒體教學系統引入新課物理是一門實用性的科學，生活中處處可見物理現象。 兩只兔子共同拔一個蘿卜，同時拔起，但是該如何分呢？它們出現了分歧。這時小猴子出了個主意，用繩子把蘿卜拴住，當它在水平位置平衡時，把蘿卜切成兩半，就均分了。同學們覺得這個方法好嗎？真的均分蘿卜了嗎？讓我們來動手做一做吧。從實驗中發現問題：兩半蘿卜質量不相等，這是為什么呢？引入新課。講授新課一、認識杠桿請同學們仔細觀察屏幕中幾幅圖片，思考并討論它們有什么共同特點？（學生可能答案：都受到力的作用，能轉動，都是硬棒）從學生給出的答案中引導學生總結歸納杠桿的定義：在力的作用下能繞固定點轉動的硬棒。請同學們思考，生活中有哪些工具屬于杠桿？教師通過學生舉例歸納總結，生活中杠桿有著很重要的應用，從古至今，人們利用杠桿來改造社會，為我們人類服務，請同學們看幾組圖片，由此可見杠桿跟我們的生活息息相關，所以我們有必要進一步地來研究杠桿。二、杠桿的五要素活動一：請你利用簡易的桿秤模擬稱物體質量的過程。（同學們根據右圖然后用自制的桿秤進行動手操作）由此得出：當杠桿處于靜止狀態時，我們說杠桿處于平衡狀態。活動二：如圖分別在A、B兩點用彈簧測力計拉桿秤，讓桿秤平衡，需要的拉力分別是多少？（同學們根據實驗要求進行動手操作并記錄數據）由活動二得出：杠桿的平衡與固定點到力的作用點的 有關？活動三：如圖：在P點用彈簧測力計分別豎直和斜拉秤桿，使秤桿平衡，兩個方向的拉力分別是多少？（同學們根據實驗要求進行動手操作并記錄數據）由活動三得出：杠桿的平衡和力的作用點和力的 均有關。教師總結：能否找出一個物理量既跟力的作用點有關又跟力的方向有關。科學家經過實驗發現，由固定點到力的作用線的距離既跟力的作用點有關又跟力的方向有關，把它叫做力臂。請同學們閱讀課本，找出與杠桿相關的幾個概念。（請幾位同學回答問題，并板書）下面我們通過生活中的實例來認識一下杠桿的五要素。（多媒體展示）請同學們拿出學案，完成練習二。（請同學上臺畫，其余在下面完成）教師引導學生總結歸納畫力臂的步驟：一找（找準支點），二畫（畫出力的作用線），三引（引支點到力的作用線的垂線），四標（標垂足直角符號、標力臂支點到垂足的距離 ）。三、實驗探究：杠桿的平衡條件探究課題：杠桿的平衡條件。探究步驟：(1)調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在不掛鉤碼時，保持水平并靜止，達到平衡狀態。(2)給杠桿兩端掛上不同數量的鉤碼，移動鉤碼位置，使杠桿水平平衡，分別記下杠桿兩端的鉤碼重力(即拉力F1和F2)和對應的力臂l1和l2。(3)改變力和力臂的數值，再做兩次實驗，記下對應數據。實驗序號動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm123分析論證：引導學生對數據進行加、減、乘、除等運算，找出它們之間的關系。(從物理意義角度來考慮，排除兩個不同的物理量的加、減運算，因為即使最終數值相等，但其結果沒有任何的意義)得出結論：F1l1F2l2。引申操作：保持支點一側鉤碼數量和位置不變，在與鉤碼同側用彈簧測力計豎直向上拉使杠桿水平平衡，然后再將彈簧測力計斜向上拉，使杠桿水平平衡，觀察兩次測力計的示數有何不同？討論交流：(1)實驗前，如何調節平衡螺母使其在水平位置平衡？(調節方法：左傾右調，右傾左調)(2)為什么一定要使杠桿在水平位置平衡？(為了排除杠桿自重對其平衡的影響，便于從杠桿上直接讀出力臂的數值)(3)為什么要進行多次實驗？(因為一次實驗數據具有偶然性，所以要做多次實驗，從而分析歸納出普遍結論)四、杠桿的分類(1)動力臂阻力臂 F動F阻 省力杠桿但要費距離(2)動力臂阻力臂F動F阻 等臂杠桿 (3)動力臂阻力臂F動F阻 費力杠桿但省距離請同學們思考并舉例生活中杠桿，是省力的還是費力的？新課小結請同學們回顧本節課學到的新知識，并讓大家一一說一說。布置作業1. 完成課后練習；2. 完成練習冊本節內容。板書設計1.什么是杠桿?在力的作用下，能繞某一固定點轉動的硬棒，物理學中叫作杠桿。2.杠桿的五要素：支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂。3.杠桿的平衡條件：動力動力臂=阻力阻力臂即：F1l1=F2l2 4.杠桿的分類：省力杠桿：l1l2 費力杠桿：l1l2 等臂杠桿：l1l2 教學反思本節課實驗探究杠桿的平衡條件是重點，要讓學生自己動手操作，并從所得的數據分析歸納結論，而力臂這個概念是同學們理解的難點，如果直接給出定義可能學生會不理解，而本節課設計了活動二、三來幫助學生理解，可以讓學生從操作中掌握力臂的概念，并知道其畫法，進而對探究實驗有輔助。4