《杠杆》教学设计
教 材 八年级下册第九章第一节《杠杆》 课 型 新 授
学 校 江西省广昌县第二中学 备课人 刘小毛
教 学 目 标 知识与技能 1.知道什么是杠杆,能从常见的工具中认出杠杆。 2.知道杠杆的五要素。 3.理解力臂的概念,会画杠杆的动力臂和阻力臂。 4.理解杠杆的平衡条件,并能解决一些简单的问题。
过程与方法 1.通过观察和实验了解杠杆的结构,熟悉有关杠杆的名称:支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 2.通过实际应用理解并体会杠杆的作用。 3.让学生经历“探究杠杆平衡条件”的过程。学习分析实验现象、寻找数据间的规律从中归纳出实验结论的一般方法。
情感态度
与价值观 1.学生通过实验的操作和分析培养实事求是的科学态度; 2.体验科学探究的乐趣,认识科学探究中必须有合作精神。 3.了解杠杆在生活中的应用,进一步认识物理是有用的,提高学习物理的兴趣。
教学重点 1.知道什么是杠杆,能从常见的工具中认出杠杆。 2. 分组探究杠杆的平衡条件,学会探究的方法。
教学难点 1.理解力臂的概念,会画杠杆的动力臂和阻力臂。 2.通过实际应用理解并体会杠杆的作用。
教具准备 手机(微信平台)、多媒体设备、铁架台、标尺杠杆、钩码、细线、三角板等
教 学 过 程 备 注
一、 引入 1、古希腊物理学家阿基米德有一句名言“给我一个支点,我将撬动整个地球。”动画展示场景。 2、阿基米德用什么来撬动地球呢?揭示课题,引入新课《杠杆》并板书。 设计意图:通过阿基米德的名言引入新课,引起学生的学习兴趣。
二、 新授 (一)、认识杠杠 1.什么是杠杆 通过展示钢丝钳、杆秤、瓶盖起子、道钉撬、火钳、独轮车,分析它们的共同特点,在学生回答的基础上及时总结:在力的作用下,能绕着固定的点转动的硬棒就是杠杆。 2.杠杆的五个要素:(配合动画展示):支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 a .支点(O):杠杆绕着转动的点。 b .动力(F1) :使杠杆转动的力。 c .阻力(F2) :阻碍杠杆转动的力。 d .动力臂(L1) :从支点到动力作用线的距离。 e .阻力臂(L2) :从支点到阻力作用线的距离。 3.力臂的画法 (1)找支点:辨认杠杆,找出支点、动力和阻力; (2)画线:过力的作用点沿力的方向画出力的作用线; (3)连距离:从支点作出到力的作用线的垂直线; (4) 标签:用大括号将力臂括上,并标上符号; 归纳<找力臂的方法>:一找支点二画线,三连距离四标签。 4、画力臂练习,教师巡回指导,注意发现比较典型的错误,反馈点拨。 (二)、探究杠杆的平衡条件(五步循环法): 提出问题:杠杆平衡时,F1、F2、L1、L2之间可能可能存在怎样的数量关系?围绕着问题,师生基于实验,并充分应用信息技术手段(班级微信学习群等),按照五步循环法进行探究(猜想——方案——实验——分析——反思) 1、猜想 教师让学生进行“头脑风暴”,尽情地猜测,畅所欲言。通过动画演示助推“猜测聚焦”,归纳了四种数量关系。再通过算式的单位反推, 由于事先约定了在猜测过程暂不做评论,于是,学生把加减乘除、小括号、中括号、混合运算等各种运算法则都用上,相关的猜测越来越多。此时,教师利用动画进行演示,把铁架台上的杠杆演变成“父子俩坐跷跷板”。当跷跷板水平静止平衡时,学生发现:左端儿子的重量F1较右端父亲的重量F2小,但儿子到支点的距离L1较父亲到支点的距离L2大。通过引导,按加减乘除各选一种,归纳出四种可能的数量关系:按“小+大=小+大”的思考则可能存在F1+L1=F2+L2;按“大-小=大-小” 的思考则可能存在L1-F1=F2-L2;按“小·大=小·大”的理解则可能存在F1·L1=F2·L2;按“小/大=小/大”的比例关系则可能存在F1/F2=L2/L1。 再通过分析算式中物理量的计量单位不同,F1+L1=F2+L2与L1-F1=F2-L2两个数相加减没有意义。但作为一种可能性,放在实验中验证,更具说服力。因此,四种猜测都通过。 2、方案 通过微信平台的搜索功能,展示了“杠杆的平衡条件实验”多种实验方案。我们设计选择实验方案,要考虑到取材容易、操作方便、效果明显等因素。在后面的分组实验与课外实验时,大家可以选择生活中能实现的、自己喜欢的方案进行。而作为演示实验,我们还是结合教材(P77页图12.1-2)所示的方案,并稍加补充进行实验。 通过讨论,补充后的实验方案是这样的:一是调节杠杆两端的螺母,使杠杆在不挂钩码时保持水平静止,达到平衡状态;二是在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,多次改变杠杆两端的钩码数量并调节钩码的位置,使杠杆再次水平平衡,并把每次平衡时F1、L1、F2、L2的具体数值记录在EXCEL电子表格中;三是利用电子表格自动计算功能,算出F1+L1、F2+L2、L1-F1、F2-L2、F1·L1、F2·L2、F1/F2、L2/L1的数值,对比分析电子表格中的数量关系,来判断之前的猜测是否正确;最后再进行适当的换算,推导归纳出杠杆平衡时存在的数量关系。 3、实验 按照实验方案,学生分八组进行实验操作,并记录数据。并将实验中F1、L1、F2、L2的数值记录下来,分组到讲台上填入EXCEL电子表格中。 实验过程中,教师利用智能手机自带的相机功能,记录下某些实验瞬间。实验过程中,也有学生在对着某些实验状态进行拍照(学校同意该课题实验班学生带智能手机上物理课)。目的是把实验过程中的某些细节、或精彩过程、或实验花絮拍摄下来,分享到班级QQ学习交流群中,供大家学习交流、反思品味。 4、分析 在教室前方大屏幕上的EXCEL电子表格中,展示杠杆在每次平衡状态下的数据。教师在F1、L1、F2、L2具体数据后面八列的同行单元格中,分别输入八个计算公式F1+L1、F2+L2、L1-F1、F2-L2、F1·L1、F2·L2、F1/F2、L2/L1,随着每一列计算公式的下拉填充,杠杆每一次平衡时F1+L1、F2+L2、L1-F1、F2-L2、F1·L1、F2·L2、F1/F2、L2/L1的数值便被自动计算出来了。通过观察分析,F1·L1与F2·L2两列之间、F1/F2与L2/L1两列之间的数值分别相等。教师把两列相等的数据分别用不同的色块填充进行标注,得出F1·L1=F2·L2、F1/F2=L2/L1两个等式。通过简单换算,两个等式其实就是一个:F1·L1=F2·L2。这就是杠杆平衡时存在的数量关系,也就是杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂。 而F1+L1与F2+L2两列之间、L1-F1与F2-L2两列之间,虽然偶尔有相等或相近的数量关系,但不足以说明存在F1+L1=F2+L2或L1-F1=F2-L2的数量关系。前面已经分析:算式中物理量的计量单位不同,两个数相加减没有意义,更不可能存在数量相等。至此,教师提醒学生,在实验的第一个环节“猜测聚焦”时,就可能地剔除不合理的猜测。 5、反思 教师在大屏幕上打开班级微信学习交流群,带有手机的学生已经开始在学习交流群中自由发言,没带手机的学生跟着大屏幕上的展示一起思考。师生进行面对面的在线交流,重新审视每个实验步骤,分享实验心得体会,反思实验的得失。 重点分析:寻找弹簧测力计斜拉时的力臂。教师把学生进行弹簧测力计斜拉时杠杆平衡的照片打开,利用截图下方的“矩形、椭圆、箭头、画刷”等工具,教师一边讲解,一边进行标注。点击完成后,电脑便合成了“变形力臂画法的讲解截图”,教师把该截图分享到班级微信学习交流群,学生还可以把自己感兴趣的知识点加入到个人的微信收藏。 设计意图:通过图片展示生活中的杠杆原型,明白杠杆的概念。 设计意图:学习杠杆的五个要素。 设计意图:应用“口诀”,记住找力臂的方法。 设计意图:在练习中巩固找力臂的方法。 设计意图:运用动画拓展学生思维,启发学生大胆的进行猜想。 设计意图:应用信息技术查找资料,培养学生的从浩渺的网络资源中找到自己想要的学习资源,是培养学生信息素养和自学能力的重要的手段。 设计意图:用相机记录下学生的实验瞬间,让实验分析更具真实性和亲切感。 设计意图:用EXCEL电子表格中处理实验数据,一方面数据处理准确,并节约时间;一方成培养学生信息素养。 设计意图:应用班级微信学习交流群进行学习交流和分享,直接、在线、有效,发挥学生互帮互助,提高学习效益。
三、 巩固 1、如图所示,分别沿力F1、F2、F3、的方向用力,使杠杆平衡,关于三个力的大小,下列说法正确的是( ) A.沿F1方向的力最小 B.沿F2方向的力最小 C.沿F3方向的力最小 D.三个力的大小相等 2、小阳同学在做“探究杠杆平衡条件”的实验时,他把杠杆挂在支架上,发现左端向下倾斜。 (1)若使杠杆在 位置平衡,需把平衡螺母向 端调节。 (2)如果在杠杆的A处挂三个相同的钩码,则在B处要挂 个同样的钩码,杠杆才能重新位置平衡。 (3)若在C处挂6 N的钩码,用弹簧测力计作用在B点,要使杠杆在水平位置平衡,最小拉力的方向应该 ,此时弹簧测力计的示数为 设计意图:作业巩固,发现问题,能够及时、有针对性地调整教学。
四、 小结 教师指导让学生小结: 一、杠杆的认识 二、杠杆平衡的条件(探究方法) 设计意图:培养学生的表达与总结能力,检查教学效果。
板 书 设 计
第十二章第一节 杠 杆 一、杠杆:在力的作用下,能绕着固定的点转动的硬棒就是杠杆。 找力臂:一找支点二画线,三连距离四标签。 二、探究方法: 杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1·L1= F2·L2)
教 学 反 思
1、巧用了课堂突发状况教育学生实事求是、严谨治学的物理精神。 在探究杠杆的平衡实验中,出现了一个事先未意料的状况:学生实验的其中一组数据显示F1·L1=22.5,F2·L2=20,导致了F1·L1不等于 F2·L2的错误结果。 面对课堂出现的突发状况,教师巧妙地引导学生认真分析,并请该组学生到讲台还原当时的实验过程,并引导学生分析“错误”原因:实验的第一步,我们强调杠杆在不挂钩码时保持水平静止;第二步,我们强调杠杆两端挂上钩码仍然要保持水平静止,读出的数据才有价值。而在实际实验中,在杠杆左侧15格的位置挂上1.5N的钩码后,在右侧20格的位置挂上1N的钩码时,杠杆并没有在水平位置平衡时,学生就记录下了数据,所以才导致了F1·L1不等于 F2·L2的错误结果。 教学巧用了突发状况,经细致的还原实验和认真分析后,让学生更加清晰:探究杠杆的平衡条件实验的第一步要调节杠杆在不挂钩码时,保持水平静止平衡,第二步杠杆两边挂上钩码后同样要保持水平静止平衡,此时的实验数据才有用。 2、教给了学生科学探究的方法进行物理实验。 用“五步循环法”探究杠杆的平衡条件,围绕问题进行“猜想——方案——实验——分析——反思”,不光让学生在探究的过程中获取知识,还教给了学生用科学探究的的方法进行实验,为学生在接下来的分组实验积累了实验方法,培养了学生自主学习的能力。 3、实现了信息技术与物理实验教学的无限融合,提高了实验效益。 培养学生应用信息技术辅助物理实验教学,让信息技术在“猜想的拓展——方案的制定——实验的留影——数据的分析——反思与分享”等过程中,都得到了充分的融合应用。为学生充分应用信息技术,进行自主探究提供了范例。 特别是教学中,设计了应用信息技术手段辅助“寻找弹簧测力计斜拉时的力臂”。教师用手机照了一张学生用“弹簧测力计斜拉杠杆”时的照片,上传到一体机后。教师用一体机的红笔标注功能,一边讲解,一边进行标注,在一体机上合成了“变形力臂画法的讲解图”。这张图是以学生现场探究杠杆平衡实验为背景,加师生当场进行分析与标注的笔迹,是一张活生生的学习过程痕迹图,让学生理解得更加透彻,印象也更加深刻,取得良好的教学效果。