科学探究:杠杆的平衡条件教学设计

2021-06-19 教学设计

  【教学目标

  一、知识与技能

  知道什么是杠杆,能从常见的工具和简单机械中识别出杠杆;理解支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂;知道杠杆平衡的条件;能根据实际需要正确选择和使用杠杆。

  二、方法与过程

  经历“探究杠杆平衡条件”的过程,参与科学探究活动,体验科学探究的全过程。培养学生的观察力、创造想象力;实验操作能力和数据处理能力;能根据自己制定的分类原则给杠杆分类;学习分类的方法。

  三、情感态度价值观

  体验科学探究的乐趣,激起学生学习物理的兴趣,培养学生认真、细致和实事求是的科学态度。了解杠杆在我国古代的应用。

  【教学难点

  1.设计“探究杠杆平衡条件”的实验方案;

  2.力臂的确定.

  【教学重点

  探究杠杆平衡条件。

  【教学方法

  实验探究,引导创新。

  【教学过程

  一、引入新课

  同学们,我是阿基米德,已经两千多岁。在两千多年前,我说过“给我一个支点,我可以撬动地球。”两千多年来,我没有将地球撬动,这是事实,这并不是我的错,因为我没有找到一个合适的支点。可是,许多爱嚼舌头的人硬说我是在吹大话,在说谎。我这个两千多岁的人实在受不了这样的委屈。今天,我请大家帮我伸冤,你们愿意吗?不管结果如何,我──阿基米德先在这谢谢大家了!

  大家有信心吗?

  要想帮我伸冤,实际很容易,只需弄清杠杆的平衡条件即可。

  二、新授

  杠杆是一种古老而简单的机械,许许多多机械的应用改变和丰富了我们的生活。今天我们就从生活中的杠杆说起,了解机械与人的关系。

  1.认识杠杆

  让学生展示自带的.杠杆(铁锤、剪刀、轮轴、扳子、钢丝钳、镊子等)并说出其应用及特征。

  讨论、归纳各种杠杆的共同特征:

  (板书)在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒,物理学中叫杠杆。

  出示图片:猿人移动石块

  置疑:古猿要把大石块移动,用木棍捅石块捅不动,谁能想法帮帮它?

  置疑:古猿用的木棍是杠杆吗?

  铁锤、剪刀、轮轴、扳子、钢丝钳、镊子等是不是杠杆?

  置疑:为什么人们利用杠杆橇石块时总是把支点放在离石块很近的地方?而不放到离石块远一些的地方?

  2.认识杠杆的几个概念

  介绍支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。

  强调力臂的画法:

  ·找支点;

  ·画出动力和阻力的作用线;

  ·过支点向力的作用线作垂线,垂线的长度即是力臂。

  概括为:一找点二画线三作垂线段。

  用橡皮、笔、书、直尺设计一个杠杆探究支点在不同位置时动力的大小情况。

  结论:动力臂越长、阻力臂越短,越省力;动力臂越短、阻力臂越长,越费力。

  所以人们为了用较小的力撬大石块时,就要把支点放到离石块较近的地方,增大动力臂、减小动力。

  (1)提出问题大家能否猜想一下动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系呢?

  3.杠杆的平衡条件

  (2)猜想与假设让学生充分猜想,同时用橡皮、小刀、直尺、硬币等物示意给学生看,什么叫杠杆的平衡。

  学生可能给许多种猜想如:

  ①F1+L1=F2+L2②F1/L1=F2/L2③F1-L1=F2-L2④F1×L1=F2×L2

  教师带领学生分析以上猜想,甄别那是明显错误的猜想,如①F1+L1=F2+L2③F1-L1=F2-L2,力和力臂单位不一样是不能加减的。

  将学生分成两部分分别探究②F1/L1=F2/L2④F1×L1=F2×L2

  (3)制定计划与设计实验

  设计实验方案:(引导学生讨论,实验装置中力的大小、力臂的大小最好能随时知道。实验探究前,应让学生充分讨论他们的探究方案。)

  实验目的:

  探究杠杆的平衡条件

  实验器材:

  杠杆、铁架台、钩码

  实验步骤:

  ①如图,把杠杆的中点支在铁架台上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;

  ※为什么要求杠杆静止时,在水平位置呢?(因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出.)

  ※ 调节杠杆平衡的方法:左沉右旋 右沉左旋

  ②在杠杆两边挂适当钩码,并移动钩码位置,使杠杆在水平位置再次平衡,计算两力的大小,并读出两力臂的值,将力和力臂的数值填入表中;(重复3次)

  (4)进行实验与收集证据

  实验次数

  F1/N

  L1/cm

  F2/N

  L2/cm

  1

  2

  3

  分析判断:在分析判断过程中有可能出现F1+L1=F2+L2的结论,要求学生认真分析数据,找到出错的原因,为以后的学习和工作打下坚实的基础。

  (5)讨论、交流、合作

  你的实验结论与你的假设一致吗?你的结论是什么?

  (6)得出结论:杠杆的平衡条件是:

  动力×动力臂=阻力×阻力臂 (F1×L1=F2×L2)

  4.杠杆的分类

  告诉学生分类首先要制定分类原则,然后按原则分类。

  无论学生怎样分类,只要符合分类原则,都应充分肯定。

  5.作业设计:

  在如图所示的实验装置中:

  (1)实验前没有挂钩码时,发现杠杆左边下倾,这时可以将杠杆右端的螺母向边旋一些,使杠杆水平平衡。

  (2)实验时只有8个相同的钩码,杠杆上的点是等间距的,当在A点挂4个钩码时,则怎样挂钩码可以使杠杆水平平衡?请设计出两种方案。

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