一、杠桿教材解讀本節(jié)從學(xué)生熟悉的工具入手,引導(dǎo)學(xué)生探究并認識其中隱含的物理規(guī)律,同時將學(xué)到的物理知識及科學(xué)研究方法與社會實踐結(jié)合起來,突出“從生活走向物理,從物理走向社會”的新課程理念。本節(jié)內(nèi)容是“力與運動”知識的加深和拓展,從二力平衡到杠桿平衡,其間的跨度較大,學(xué)生容易混淆,教學(xué)中應(yīng)對照講解,使學(xué)生能夠理解二者的區(qū)別與聯(lián)系。教材中安排了例題“用彈簧測力計稱大象的質(zhì)量”,一方面讓學(xué)生練習(xí)用杠桿的平衡條件解題,另一方面使學(xué)生對力和力臂的關(guān)系有了更深刻的理解,還可以讓學(xué)生討論:人和大象能不能玩蹺蹺板?若能,請估算蹺蹺板的力臂之比大約是多少,以增強課堂的探究氣氛。學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念1.知道杠桿及五要素。2.認識什么是杠桿平衡,了解杠桿的平衡條件。3.了解杠桿的應(yīng)用,能對杠桿進行分類?？茖W(xué)思維1.從生活相關(guān)現(xiàn)象入手,逐步建構(gòu)杠桿的模型。2.分解提煉杠桿的五要素,會與數(shù)學(xué)結(jié)合,嘗試畫力臂。3.在實驗的基礎(chǔ)上,探究杠桿的平衡條件,并運用杠桿的平衡條件嘗試解決生活問題。4.在解決問題過程中,嘗試對不同杠桿進行分類和建構(gòu)。科學(xué)探究在關(guān)于杠桿平衡條件的科學(xué)探究中,能制訂初步的實驗方案;會通過實驗自主探究,通過對數(shù)據(jù)的比較與分析,發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的特點,進行初步的因果判斷,得出實驗結(jié)論;在知識運用中及時交流反思,能用探究知識解釋生活中使用杠桿的相關(guān)問題,形成對杠桿分類的新認識?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過了解杠桿在生活中的實際應(yīng)用,提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣;通過獨立探究、討論交流,培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度,并嘗試用物理知識服務(wù)我們的生活。重難點處理重點:知道杠桿的五要素,會畫杠桿示意圖和力臂,理解杠桿的平衡條件。正確識別杠桿的方法:把實物抽象成“硬棒”,找出一點(支點)、二力(動力和阻力)、二臂(動力臂和阻力臂);在實驗探究的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納出物理規(guī)律,在實驗的過程中體會到杠桿平衡是力與力臂共同的平衡,即力和力臂乘積的平衡。難點:畫杠桿示意圖和力臂,用杠桿的平衡條件解決簡單的問題,了解杠桿的應(yīng)用,能對杠桿進行分類。在熟悉杠桿五要素的基礎(chǔ)上,對實物杠桿進行科學(xué)抽象,在示意圖中正確地標(biāo)識出杠桿的五要素,這是研究杠桿的重要方法。實驗改進在做完教材P3圖11-4所示的實驗后,再增加一個步驟:用彈簧測力計在鉤碼的同側(cè)用豎直向上的力拉杠桿,使杠桿在水平位置保持平衡,然后記錄并引導(dǎo)分析所得數(shù)據(jù),看看結(jié)論是不是改變了。進一步讓學(xué)生體會到:當(dāng)兩個力的作用點在支點的異側(cè)時,動力和阻力的方向相同;當(dāng)兩個力的作用點在支點的同側(cè)時,動力和阻力的方向相反。還可以再增加一個步驟:如果彈簧測力計斜著拉杠桿,情況會怎樣呢?猜想并進行實驗驗證。教學(xué)設(shè)計①教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【導(dǎo)入新課】“給我一個支點,我可以撬起地球?！边@是古希臘物理學(xué)家阿基米德家喻戶曉的一句名言,也是當(dāng)代青年充滿激情與自信,勇往直前無所畏懼的成功宣言。阿基米德為何能有如此氣魄,道理很簡單,因為他找到了一個可供支撐的支點。提問:為什么這根能繞支點轉(zhuǎn)動的硬棒可以起這么大的作用呢?思考,討論、交流。故事設(shè)疑,吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。【探究新知】一、杠桿(一)認識杠桿◆探究活動1:今天給同學(xué)們帶來了羊角錘和鉗子,舉行一個拔釘子活動。通過實際操作體會這些工具在使用時有何共同點。提問:你能用手把釘子從木板中拔出來嗎?你能利用展示中的工具把釘子從木板中拔出來嗎?提問:1.在撬釘子過程中,這些工具在使用時具有哪些共同特點?2.生活中還有哪些情況是通過類似方法完成的?展示:起子開瓶蓋、撬棍撬石頭、從井中壓水。提問:下圖所示工具在使用時有什么共同特點?1.杠桿:一根硬棒,在力的作用下能繞著固定點O轉(zhuǎn)動,這根硬棒就是杠桿。2.說明:(1)杠桿可以是直的,也可以是彎的。(2)杠桿的共同特點:能繞著固定點轉(zhuǎn)動,有使它轉(zhuǎn)動的動力和阻礙它轉(zhuǎn)動的力。(3)杠桿是最簡單的機械之一。(二)杠桿五要素(1)支點:杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點O;(2)動力:使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1;動手實驗感受,思考、討論、交流。通過學(xué)生親身體驗,觀察杠桿在使用過程中的共同點,進一步概括出杠桿的概念。(續(xù)表)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖(3)阻力:阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2;(4)動力臂:從支點O到動力F1作用線的距離l1;(5)阻力臂:從支點O到阻力F2作用線的距離l2。當(dāng)杠桿在動力和阻力作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動時,我們就說杠桿平衡了。(三)力臂的畫法(1)找出支點并用O表示。提示:支點一定在杠桿上,可以在杠桿的某側(cè)端點,也可以在杠桿中間的某處。在杠桿轉(zhuǎn)動時這個點是相對固定的。(2)畫力的作用線。(3)從支點O向力的作用線作垂線。(4)標(biāo)力臂:用大括號或背向雙箭頭標(biāo)記。(5)省力杠桿中最小力的作用點應(yīng)距離支點最遠。強調(diào):力臂不一定在杠桿上,力的作用點不變,但力的方向改變時,力臂也會發(fā)生變化。練一練請畫出圖中杠桿動力F的力臂l。二、杠桿平衡條件講授:杠桿的平衡狀態(tài):杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。◆探究活動2:杠桿在什么情況下能夠平衡呢?實驗器材:帶標(biāo)尺的杠桿、鉤碼、鐵架臺。講授:杠桿平衡的調(diào)節(jié)。組織:下面就請同學(xué)們?nèi)艘唤M,小組合作交流進行實驗,為保證結(jié)果的正確性,請每組同學(xué)做三次實驗并把數(shù)據(jù)如實記錄在自己設(shè)計的表格內(nèi),相信每一組都能出色完成探究活動。巡回指導(dǎo),待學(xué)生完成后適時評價。實驗次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm123引導(dǎo):分析實驗數(shù)據(jù),你能夠得到什么結(jié)論?觀察、思考、回答、總結(jié)。從形象到抽象,符合認識規(guī)律,學(xué)生易于接受杠桿的概念。總結(jié):(1)首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母,使杠桿在水平位置平衡。如圖甲所示,當(dāng)杠桿在水平位置平衡時,這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂大小了,而圖乙杠桿在傾斜位置平衡,力臂的測量就沒有圖甲方便。由此,只有杠桿在水平位置平衡時,我們才能夠直接從杠桿上讀出動力臂和阻力臂的大小,因此本實驗要求杠桿在水平位置平衡。(2)在實驗過程中絕不能再調(diào)節(jié)平衡螺母,因為實驗過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母,就會破壞原有的平衡。(3)杠桿的平衡條件:動力×動力臂=阻力×阻力臂(F1l1=F2l2)。三、生活中的杠桿我們身邊有很多杠桿。例如,小朋友玩的蹺蹺板,拔釘子用的羊角錘,劃船用的船槳……仔細觀察這些杠桿,看看它們各自的動力臂和阻力臂有什么關(guān)系。等臂杠桿:動力臂l1=阻力臂l2,則平衡時F1=F2,這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力,也不費力,既不省距離也不費距離。省力杠桿:動力臂l1>阻力臂l2,則平衡時F1<F2,這種杠桿使用時可省力(即用較小的動力就可以克服較大的阻力),但是費了距離(即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離,并且比不使用杠桿,即力直接作用在物體上移動的距離大)。費力杠桿:動力臂l1<阻力臂l2,則平衡時F1>F2,這種杠桿叫做費力杠桿。使用費力杠桿時雖然費了力(動力大于阻力),但是省距離(可使動力作用點比阻力作用點少移動距離)。既省力又省距離的杠桿是不存在的。杠桿的分類:杠桿類型特點優(yōu)點缺點應(yīng)用省力杠桿l1>l2,F1<F2省力費距離羊角錘、鉗子等費力杠桿l1<l2,F1>F2費力省距離釣魚竿、鑷子等臂杠桿l1=l2,F1=F2既不省力,也不省距離天平課