第十章機械與人第一節(jié)科學(xué)探究： 杠桿的平衡條件教材解讀本節(jié)課是在學(xué)習(xí)了力和運動以及重力、彈力、摩擦力之后編排的，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生既可以對前面學(xué)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(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，從教材的整體結(jié)構(gòu)來看，本節(jié)起到了聯(lián)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(dǎo)學(xué)生用科學(xué)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(guān)鍵，可讓學(xué)生親自動手體驗，然后通過實驗探究，引導(dǎo)學(xué)生尋找杠桿的平衡條件。本節(jié)內(nèi)容分兩課時進行。教學(xué)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(yīng)用。4.會應(yīng)用杠桿平衡條件進行簡單計算，解決有關(guān)問題。過程與方法1.通過觀察生活和生產(chǎn)勞動中的各種杠桿提取共同特征，認識杠桿的“五要素”；2.經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程，進一步學(xué)會提出問題，會分析歸納實驗數(shù)據(jù)。情感、態(tài)度與價值觀1. 關(guān)心社會生產(chǎn)、生活，保持對自然現(xiàn)象的好奇心，并樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)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(xué)生已有了一定的探究經(jīng)驗，教師不必做過多的提示，更不要包辦，一定要給學(xué)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(nèi)同學(xué)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(xué)生對力臂概念的理解，作圖時要強調(diào)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(jié)習(xí)題課專講專練杠桿力臂作圖。教學(xué)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(xué)系統(tǒng)引入新課物理是一門實用性的科學(xué)，生活中處處可見物理現(xiàn)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(xiàn)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(xué)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(fā)現(xiàn)問題：兩半蘿卜質(zhì)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(xué)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(xué)生可能答案：都受到力的作用，能轉(zhuǎn)動，都是硬棒）從學(xué)生給出的答案中引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納杠桿的定義：在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒。請同學(xué)們思考，生活中有哪些工具屬于杠桿？教師通過學(xué)生舉例歸納總結(jié)，生活中杠桿有著很重要的應(yīng)用，從古至今，人們利用杠桿來改造社會，為我們?nèi)祟惙?wù)，請同學(xué)們看幾組圖片，由此可見杠桿跟我們的生活息息相關(guān)，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(zhì)量的過程。（同學(xué)們根據(jù)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(tài)時，我們說杠桿處于平衡狀態(tài)?；顒佣喝鐖D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(xué)們根據(jù)實驗要求進行動手操作并記錄數(shù)據(jù)）由活動二得出：杠桿的平衡與固定點到力的作用點的 有關(guān)？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(xué)們根據(jù)實驗要求進行動手操作并記錄數(shù)據(jù)）由活動三得出：杠桿的平衡和力的作用點和力的 均有關(guān)。教師總結(jié)：能否找出一個物理量既跟力的作用點有關(guān)又跟力的方向有關(guān)?？茖W(xué)家經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，由固定點到力的作用線的距離既跟力的作用點有關(guān)又跟力的方向有關(guān)，把它叫做力臂。請同學(xué)們閱讀課本，找出與杠桿相關(guān)的幾個概念。（請幾位同學(xué)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(xué)們拿出學(xué)案，完成練習(xí)二。（請同學(xué)上臺畫，其余在下面完成）教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)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(diào)節(jié)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(tài)。(2)給杠桿兩端掛上不同數(shù)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(yīng)的力臂l1和l2。(3)改變力和力臂的數(shù)值，再做兩次實驗，記下對應(yīng)數(shù)據(jù)。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(dǎo)學(xué)生對數(shù)據(jù)進行加、減、乘、除等運算，找出它們之間的關(guān)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(shù)值相等，但其結(jié)果沒有任何的意義)得出結(jié)論：F1l1F2l2。引申操作：保持支點一側(cè)鉤碼數(shù)量和位置不變，在與鉤碼同側(cè)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(shù)有何不同？討論交流：(1)實驗前，如何調(diào)節(jié)平衡螺母使其在水平位置平衡？(調(diào)節(jié)方法：左傾右調(diào)，右傾左調(diào))(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(shù)值)(3)為什么要進行多次實驗？(因為一次實驗數(shù)據(jù)具有偶然性，所以要做多次實驗，從而分析歸納出普遍結(jié)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(xué)們思考并舉例生活中杠桿，是省力的還是費力的？新課小結(jié)請同學(xué)們回顧本節(jié)課學(xué)到的新知識，并讓大家一一說一說。布置作業(yè)1. 完成課后練習(xí)；2. 完成練習(xí)冊本節(jié)內(nèi)容。板書設(shè)計1.什么是杠桿?在力的作用下，能繞某一固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，物理學(xué)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(xué)反思本節(jié)課實驗探究杠桿的平衡條件是重點，要讓學(xué)生自己動手操作，并從所得的數(shù)據(jù)分析歸納結(jié)論，而力臂這個概念是同學(xué)們理解的難點，如果直接給出定義可能學(xué)生會不理解，而本節(jié)課設(shè)計了活動二、三來幫助學(xué)生理解，可以讓學(xué)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