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杠杆教学设计教案

RevisedbyPetrelat2021

杠杆教学设计教案

《杠杆》教学设计

教学目标

1、知识与技能

（1）能通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆，提取其共同特征，来认识杠杆。

（2）能在杠杆上确认支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。

（3）能根据一定标准对杠杆、特点以及作用效果等进行分类。

（4）能知道杠杆的一些应用。

2、过程与方法

（1）通过观察和实验，了解杠杆的结构。

（2）通过参与科学探究活动，能对杠杆的平衡进行猜想与假设，并出实验方案，对获得的信息进行处理，得出杠杆平衡的条件。

3、、态度与价值观

　　培养学生探索杠杆在日常生活中应用的兴趣以及关注历史、关注科学的意识。

教学重点内容

　　杠杆概念的建立过程、杠杆平衡条件的探究及认识过程、杠杆概念和杠杆平衡条件的应用过程。

教学准备

1、实验器材准备

　　铁架台、光滑圆轴、带刻度的杠杆、钩码一盒、弹簧称、铅球、自制杠杆（能够让一质量为50克的钩码吊起一铅球）

2、课件准备

　　古代埃及金字塔图（导入新课用）、猜测古代埃及人民建造金字塔的图、日常生活中的杠杆图、“大力士推小男孩”的（供学生提出探究问题）、（一段日常生活中的杠杆应用录像）

课堂实录及反思

一、创设情景，导入新课

（投出一幅金字塔图。

）

师：

同学们，请看大屏幕，这是一幅什么图

生：

古代埃及的金字塔。

师：

作为七大奇迹之一的金字塔，它的建造多年来一直是个谜，其中，最主要的谜团是：

古代埃及人民在没有现代的条件下，如何来搬运重达200多吨的石块呢

（投出课本古代埃及人民搬运石块图。

）

师：

现在，人们利用物理知识对它的建造进行了科学的猜测：

聪明的古代埃及人民就是利用如图所示的装置，把巨大的石块一步步地搬运到金字塔顶部的。

以上只是人们的猜想，要解决问题光*猜想行不行

生：

不行。

师：

那好，我们一起来模拟一下那段历史，通过实验来验证一下，怎么样

生：

好（兴高采烈地）。

（师出示自制教具：

一省力杠杆、铅球、50克重的钩码）

师：

让铅球代表巨大的石块，让小小的钩码的拉力代表人的拉力，让这一装置代表如图所示装置，现在，就让这一小小的钩码把沉重的铅球吊起，相信吗

生：

相信（但也有个别学生微微摇头表示不信）。

师：

好，咱们就让实验现象来证明吧，谁上来操作一下

（一生上讲台演示，钩码把铅球吊起，当学生吊起铅球时，教师指着这一装置问其他同学。

）

师：

谁知道我们在物理上如何来称呼这类装置

生：

杠杆。

师：

从这节课开始我们就来学习杠杆。

（板书课题：

12、4杠杆）

[从学生熟悉的金字塔入手，并通过自制教具的模拟实验，成功地创设了情景，既激起学生浓厚的学习兴趣，又调动学生学习积极性，并激发起学生对古代文明的自豪感，渗透了情感教育。

]

二、探究新知

一、认识杠杆

师：

日常生活中你见过或者使用过哪些杠杆？

同位间或前后位间互相交流一下。

（学生很积极地进行交流）

师：

谁起来说一下

生一：

杆称、跷跷板

生二：

压井杠、撬撬棒

（教师再补充几个例子并板书出这几种杠杆名称。

）

师：

由此可见，杠杆在我们生活中处处可见，是我们生活上不可缺少的得力助手，现在，我们一起来认识一下杠杆。

（师板书：

一、认识杠杆）

（投影出日常生活中的杠杆：

杆称、跷跷板、压井杠、撬撬棒）

师：

请同学们观察一下这些常见杠杆，你能发现它们有哪些共同特征？

同位间讨论一下。

（学生观察、思考，然后同位间讨论并交流。

）

师：

谁来说一下

生一：

都有一个固定点。

生二：

都可以转动。

生三：

杠杆都受到两个力的作用。

生四：

杠杆的杆的组成材料都很硬。

师：

现在请同学们画出所投实物的示意图。

（学生画示意图，教师巡视，找出学生典型的画法并投出。

）

师：

这几位同学的示意图基本一样，唯独跷跷板的画法不一样，我们可不可以把跷跷板的示意图画成一条直线？

生：

可以。

师：

现在，你认为杠杆还有别的共同特征吗

生：

都有一根硬棒。

师：

同学们回答的很好，你能不能根据杠杆的共同特征给它下个定义呢

生一：

能绕固定点转动的硬棒叫杠杆。

生二：

我认为应该是“在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫杠杆。

”

（教师评价学生的回答并简要板书杠杆定义。

）

[当学生在自主探究中遇到困难时，教师及时地进行点拨和引导，保证了学生探究的顺利进行。

]

二、使用杠杆

师：

通过刚才的我们杠杆实际就是一个能绕固定点转动的硬棒。

你看，这个装置是杠杆吗

（出示实验室杠杆装置。

）

生：

是杠杆

师：

认识了杠杆，想不想使用一下

生：

想。

师：

好，现在我们就来使用杠杆。

（教师板书：

二、使用杠杆，并演示使用杠杆，在杠杆的左侧挂一钩码，右侧用一弹簧称在不同位置拉动杠杆。

）

师：

你们发现我两次使用杠杆的过程中有哪些不同吗

生：

拉力的大小、位置不同。

师：

为什么会出现这些不同呢

（学生迷惑，不知如何回答。

）

师：

看来我们要使用杠杆，只知它是“一个能绕固定点转动的硬棒”是不够的，要解释上述现象，还需学习杠杆的更多。

（演示：

使杠杆一端挂钩码，一端用弹簧称拉着，并使杠杆处于静止。

）

师：

现在杠杆处于什么状态

生：

静止

师：

我们在物理上就把杠杆处于静止时的状态称为杠杆。

（板书：

1、杠杆平衡）

师：

现在我再次使用杠杆，请同学们仔细观察。

（演示弹簧称在不同位置时拉动杠杆的情况，再演示在同一位置用不同方向的拉力拉动杠杆的情况。

）

师：

两次拉动杠杆时，杠杆处于平衡吗

生：

杠杆处于平衡。

师：

每次的实验中有哪些不同现象发生

生：

拉力的大小、拉力的方向、拉力的作用点。

（师板书学生回答。

）

师：

看来影响杠杆平衡的因素与拉力的大小、方向、作用点有关，为研究杠杆平衡时它们的关系，我们再来认识一下杠杆。

（投影撬棒撬石头的例子。

）

师：

现在，我们以撬棒为例，在撬棒上描述出影响杠杆平衡的因素。

（师板书出撬棒撬石头的示意图。

）

师：

所有的杠杆都有一个固定的支点，我们在物理上就把这一固定点称为“支点”，用“O”来表示。

哪位同学能上来画出影响杠杆平衡的因素

（学生上黑板作出了影响杠杆平衡的因素。

）

师：

为区别F1和F2的不同，谁能给这两个力起个名字，并说出原因

生：

把F1?

称为动力，因为它能使杠杆转动，是主动的；把F2称为阻力，因为它阻碍杠杆转动，是被动的。

师板书动力、阻力

师：

（师带头鼓掌）老师鼓掌的原因有两个：

一是这位同学很善于动脑筋，二是回答得非常精彩。

请同学们看图，力的方向实际上也就是力的作用线与杠杆的夹角θ，你们看，能把力的方向θ和力的作用点OA两个因素合成一个因素来研究吗

（学生表现得有点迷惑）

师：

你看我作一条辅助线，（过支点O向F1的作用线作垂线，交于点O），现在构成了一个RTΔOAC，角θ和OA、OC能否建立起联系呢

生：

能。

Sinθ=OC/OA。

师：

很好，上式也可写为OC=SinθOA，这样OC的变化就可代替OA、θ角的变化，我们在物理上把OC称为杠杆的力臂，谁能说一下力臂是怎样作的

（生重述力臂的作法。

）

师：

刚才我们所作的是支点到力的动力作用线的距离，在物理上称为动力臂，那支点到阻力作用线的距离称为什么

生：

阻力臂。

（引导生作出阻力臂，并强调力的作用线是可延长或反向延长的，师简要板书动力臂、阻力臂的概念。

）

师：

支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂被称为杠杆的五要素。

（教师用大括号把支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂括起来，并板书2、杠杆五要素）

师：

现在，请同学们把生活中常见杠杆的五要素描述出来。

（师投出生活中常见杠杆实物图，学生练习杠杆五要素的画法，教师评析并矫正学生的不当做法。

）

[力臂的引入合情合理，学生很容易地认识到了力臂引入的必要性，学生学会了简化处理问题的方法]

三、探究杠杆

投影一幅：

大力士与小男孩推门。

师：

经过一段时间的，同学们是不是有点累了？

现在放松一下，看一幅漫画，请你充当裁判，看看谁将获胜

（学生脸上洋溢着喜悦之情。

）

生：

小男孩

师：

现在我是一名记者，来采访一下你们：

你充当他们两人的裁判有什么迷惑的地方

生：

为什么大力士推不过一个小男孩

师：

你认为是什么原因呢是不是小男孩有特异功能请同位间交流一下。

（学生积极讨论，热情高涨。

）

师：

谁来说一下你们讨论的结果是什么

生一：

大力士和小男孩作用在门上的作用点不同，导致了大力士的失败。

生二：

他们作用在门上的力的大小和方向不同，也是造成小男孩获胜的原因。

生三：

门可以看成是一个杠杆，他们两人作用在杠杆上的力和力臂不相同，这是造成小男孩获胜的原因。

[学生参入到漫画所创设的情景中，激起学习的热情。

]

师：

你能上来画出门的示意图并标出杠杆五要素吗

（学生三上黑板画出杠杆示意图。

）

师：

从杠杆示意图和小男孩获胜的结果中，你能得到什么启示

生：

力臂越长，所用的力可能越小，力臂越短，所用的力可能越大。

师：

由此看来，动力、动力臂、阻力、阻力臂存在着某一关系时，杠杆才会平衡。

它们之间到底存在什么关系呢？

现在一起来探究杠杆。

（师板书：

三、探究杠杆）

师：

科学探究的第一步就是提出问题，针对我们上面对杠杆平衡的讨论，你能提出什么问题

生：

杠杆平衡时动力、动力臂、阻力、阻力臂存在着怎样的关系

（师板书：

提出问题：

F1、L1、F2、L2存在何种关系）

师：

要研究几个量之间的关系，一般把这几个量放在一个等式中去研究。

例如X=Y的形式，X可以代表一个量式几个量的关系，同理Y也如此。

现在请同学们猜想一下，F1、L1、F2、L2存在一个什么样的关系？

同学们先思考，然后同位间讨论交流一下。

师：

谁来说一下你的猜想

生一：

F1?

L1=F2L2

生二：

F1+L1=F2+L2

生三：

F1-L1=F2-L2

生四：

F1/L1=F2/L2

生五：

F1/F2=L2/L1

[等式概念的引入，降低了猜想的难度，为顺利突破难点作了铺垫。

]

（师板书学生猜想的关系式，然后师生共同所猜想的五个关系式，发现生五的猜想是生一猜想的另种表达，可看作同一种猜想；并根据日常中两个量的相加或相减时其单位必须相同的条件，得出生三和生二的猜想是不合理的，因此，生二、生三和生五的猜想不需再检验了。

）

师：

以上关系式只是我们的猜想，要验证猜想是否准确怎么办？

生：

实验验证。

师：

通过实验验证上述关系式，需要获得哪些实验数据

生：

动力、动力臂和阻力、阻力臂。

师：

现在我们每组都有带刻度的直杆、钩码、铁架台、光滑的圆轴。

要获得我们所需的实验数据，如何去设计实验方案？

请同学们思考、交流一下。

（学生思考、讨论，设计实验方案，教师巡回指导。

）

师：

现在请一组到讲台上将实验方案演示给同学们看一看。

（一小组上讲台演示实验方案并讲解。

）

师：

这组同学的实验方案行不行你对他们组的实验方案有何建议

生一：

他们的实验方案可行，不过在使用杠杆前应调节杠杆平衡，即调节杠杆两端的螺母，使杠杆水平。

师：

难道是杠杆倾斜静止就不算是杠杆平衡吗

生一：

对。

师：

同学们对此问题有何看法

生二：

只要杠杆处于静止就算杠杆平衡。

我认为杠杆水平的目的是因为可以直接读取力臂的长度，即挂钩码位置的刻度值就是力臂的长度。

（教师带头鼓掌，对生二精彩发言表示肯定和祝贺。

）

师：

谁还有不同的建议

生三：

我认为方案中还应有记录实验数据的表格。

师：

你们小组设计了吗

生三：

设计了。

（教师拿来投在屏幕上。

）

师：

你们为什么要设计三次实验呢

生三：

一次实验具有偶然性，只有多次实验才能说明问题。

师：

谁还有不同的建议或疑惑的地方？

生四：

我有一问题：

不知杠杆哪端的力为动力或阻力

师（面向其它学生）：

谁能解答这个问题

生五：

哪端都可以。

因为杠杆两端的拉力都是钩码的重力，动力和阻力只要我们规定就可以了。

师：

回答的很好，我们就规定杠杆左侧所受的力为动力，杠杆右侧所受的力为阻力。

现在一个完整的实验方案出炉了，万事具备，只欠东风，现在进行实验，不过，在实验过程中要注意合作。

学生进行实验，教师巡视，并参与小组实验，纠正学生不当的方式，检查学生参与实验的情况。

实验完毕，教师投出实验结果。

师：

我们如何利用实验去验证我们的猜想呢

生：

把所得数据代入生一和生四的猜想中，看等式是否成立。

师：

现在你们就利用所得数据去验证猜想吧。

（学生动手验算，同位结果。

）

师：

你们得到了什么结论

生：

生一的猜想是正确的，即F1L1=F2L2。

[引导学生通过实验探究归纳出实验结论，让学生成为“杠杆平衡条件”的“发现者”、课堂的主人翁。

在教学过程中，教师也将自己作为学生的一员，与学生一起参与学习过程，实现教师角色的转换，充分体现学生的主体地位。

]

师：

我们在物理上就把此关系式称为杠杆平衡条件（教师板书：

杠杆平衡条件：

F1L1=F2L2）。

下面，我们利用此结论做一下。

（练习：

1、利用讲桌上的实验装置，变换杠杆一侧钩码的个数和位置，让学生回答出另一侧钩码的个数或位置，练习杠杆平衡条件的应用。

2、利用杠杆平衡条件解释金字塔建造历史的猜想及钩码吊起铅球的原理。

）

四、应用杠杆

师：

我们学习物理知识的目的就是应用物理知识解决生活中遇到的实际问题，下面我们就来应用杠杆。

请欣赏一段录相。

（教师放一段“应用杠杆”的。

）

师：

通过观看影片你获得了哪些信息

生一：

我知道了生活中的杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。

（教师板书三类杠杆。

）

生二：

通过影片我知道省力杠杆的动力臂大于阻力臂，费力杠杆的动力臂小于阻力臂，等臂杠杆的力臂相等。

生三：

省力杠杆省力但费距离，费力杠杆费力但省距离。

生四：

生活中的羊角锤、铁皮剪、起子、钳子属于省力杠杆，船浆、镊子等属于费力杠杆，自行车上的车把、车闸、后货架上的夹等属于省力杠杆。

[让学生学会获取信息的方法，培养学生将所学知识与生活相结合的能力；此环节体现了物理走向生活的新课程理念。

]

三、小结

师：

本堂课已接近尾声，到了我们谈收获的时侯了。

通过本节课的学习，你在知识和方法上有哪些收获还有哪些疑惑的地方没有解决说出来我们互相交流一下。

生一：

我知道了杠杆的定义、杠杆的五要素、杠杆平衡的条件。

生二：

我知道了杠杆可分为三类：

省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，并且明白了省力杠杆省力但要费距离、费力杠杆费力但要省距离的道理。

生三：

我懂得了用实验验证猜想的科学研究问题的方法，以及如何来描述几个量之间的关系。

生四：

我有一个迷惑的地方：

在实验时为什么要用这装置使用别的杠杆不行吗

师：

同学们怎样看待这个问题呢？

你们先小组间交流一下。

（小组间进行积极交流。

）

生一：

因为这一装置简单，并且可以直接挂钩码，通过钩码的重力来表示作用力。

生二：

因为这一装置可以方便读取数据，例如可以直接读出力臂的长度。

不过，也可以用其它的杠杆来做此实验，例如，我们可以把杠杆的支点放在一端，另一端用弹簧称向上拉，钩码可以挂在杠杆的不同位置上。

师：

（面向其他同学）你们说可以吗

生：

可以（有部分生说不可以）。

师：

可以用此装置进行实验探究，不过，向下的阻力还应包含杠杆的重力。

（听到这里，一生马上举手，想必是有疑问。

）

生：

我们做实验时的那个杠杆的重力为什么没算进去

师：

你提的问题很好，你所说的那个杠杆的支点在它的中点上，杠杆左右两端的重力及其力臂都相等，所以不影响杠杆平衡，也可以这样理解：

整个杠杆的重心在它的中点上，而支点也在中点上，其重力的力臂为零，杠杆的重力与力臂的乘积也为零，因此不会影响杠杆平衡。

师：

同学们还有疑问吗

生：

（响亮地、自信地回答）没有了！

师：

这节课我们师生齐心协力地，顺利地完成了关于杠杆的任务，老师真诚地希望同学们有一双善于发现的眼睛，去发现生活中的物理，去发现物理中蕴含的乐趣，不断追求，不断探索，努力攀登科学高峰！

[师生交流互动互惠，老师和同学共同新知，促进学习，达到师生、生生间的共识、共享与共进。

]