10.1 科学探究 杠杆的平衡条件 教案

机械与人
第一节科学探究 杠杆的平衡条件
第一课时
教学目标：
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出共同的特征，并能在杠杆上确认动力、阻力、支点、动力臂、阻力臂
2、能根据一定的标准对杠杆的使用、特点、以及作用效果进行分类
过程与方法：
1.通过将常见工具抽象成平直杠杆，并引入动力、阻力、动力臂、阻力臂和支点的杠杆五要素，感受建立物理模型的方法。。
2.通过实例，培养学生观察、归纳的能力，并能运用准确精练的科学语言归纳杠杆工作特征、得出杠杆的定义等。
情感态度和价值观：1。通过学习简单机械在生活中的普遍应用，体验科学技术的力量。
2．通过了解中国古代《墨经》对杠杆平衡条件的论述，了解《天工开物》中关于古代劳动人民使用简单机械的情况等，激发学生的民族自豪感
3、培养学生探索杠杆在日常生活中应用的兴 ( http: / / www.21cnjy.com )趣，结合我国古代劳动人民对杠杆的研究和应用事例的介绍，激发学生对祖国古代文明的自豪感，进而唤起学生对祖国的热爱
教学重难点
1、能通过观察生活和生产劳动中的各种杠杆提取出共同的特征，并能在杠杆上确认动力、阻力、支点、动力臂、阻力臂
2、能根据一定的标准对杠杆的使用、特点、以及作用效果进行分类
3、科学探究杠杆的平衡条件
教学方法
提前预习，读书指导，讨论法，实验探究法，举例法，归纳，课件演示
教具准备 钉有钉子的木板、起钉锤、扁担、轻重不同的两个书包、多媒体课件；
每探究小组杠杆一个、铁架台一个、钩码一盒。
架、杠杆、钩码、弹簧测力计、跷跷板、大象、小象、钉锤、天平等
教学过程
一、引入新课
学生讨论交流：由学生带来准备好的杠杆，讨论交流他们的共同特点及生活中的应用
二、进行新课
请一个学生演示如何应用起钉锤，并说明这样使用的原因？
新课教学
实例1：棍撬石头
（课本P3图9－3）
有一块用手搬不动的大石头，一根长棒的一端插在大石头底下，长棒下面垫一块小石头。一人用力压长棒的另一端，使长棒绕小石头转动而将大石头撬起来。
问题1：要满足怎样的要求才能使长棒克服阻力把大石头撬起来？
问题2：如果用力一压，长棒不结实折断了，怎么办？
问题3：如果没有小石头，或一下子小石头就陷到泥地里去了，还能撬起大石头吗？
归纳：要用力，棒要硬，要有固定的转动点。
杠杆
定义：在力的作用下，能绕着固定点转动的硬棒叫做杠杆。
五要素的意义及其符号：
⑴动力（F1）：作用在杠杆上，促使杠杆转动的力叫做动力。
⑵阻力（F2）：作用在杠杆上，阻碍杠杆转动的力叫做阻力。
⑶支点（0）:杠杆绕着转动的固定点叫做支点。
阿基米德曾经说过，给他一个支点，他可以撬起整个地球，可见，支点很重要。
杠杆工作时，从支点到力的作用线的垂直距离是一个重要因素，它是力的方向、作用点两个要素相结合形成的新的要素，物理学上把它叫做力臂，即：
力臂（l）：从支点到力的作用线的垂直距离。
⑷动力臂（l1）: 从支点到动力作用线的垂直距离。
⑸阻力臂（l2）: 从支点到阻力作用线的垂直距离。
力臂的作图：
作图类型：
⑴根据力画出力臂
方法：①确定支点
②作力的延长线或反向延长线（虚线）
③过支点作力的作用线或延长线的垂线（虚线）
④标上力臂l1或l2
⑵根据力臂画出力
方法：①经过力臂的一个端点（非支点的一端），作力臂的垂线，并
与杠杆相交。
②判断使杠杆平衡时力的方向，分别用F1和F2表示。
注：动力和阻力在支点的两侧，则两力的方向相同
动力和阻力在支点的同侧，则两力的方向相反
⑶根据实例画出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
方法：根据实例，即杠杆的工作情况，先判断杠杆的支点，其次判断动力和阻力，最后画出动力臂和阻力臂。
例1：标出下列图中F1 、F2的力臂l1和l2
例2：根据力臂画出力
例3：根据实例画出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
三、当堂检测:
1.在力的作用下，能够绕着 转动的 叫做杠杆。
2.杠杆 的固定点叫做支点，通常用字母O表示。
3.作用在杠杆上， 的力叫做动力，用字母 表示。
作用在杠杆上， 的力叫做阻力，用字母 表示。
4.从 到动力作用线的 叫做动力臂，用字母 表示。
5.从 叫做阻力臂，用字母 表示。
6.根据力画出力臂
7. 根据力臂画出力
8.根据实例画出支点、动力、阻力、动力臂、阻力
四、小结：回顾本节所学主要内容
五、布置作业
课后190面 1、4 预习下节
六、预习提纲
1、什么叫杠杆平衡？
2、如何调节杠杆平衡？
3、怎样探究杠杆的平衡条件？
七、板书设计
第一节 科学探究：杠杆的平衡条件
1、杠杆的概念
2、杠杆的五个概念
支点O——杠杆绕着转动的点，杠杆上固定不动的点
动力F1——使杠杆转动的力
阻力F2——阻碍杠杆转动的力
动力臂L1——从支点到动力作用线的距离
阻力臂L2——从支点到阻力作用线的距离
3、力臂的画法
八、课后反思
科学探究 杠杆平衡的条件
第二课时
教学目标
知识与技能：通过参与科学探究活动，能对杠杆平衡条件进行猜想与假设，并设计出验证方案，对获得的数字信息进行处理，得出杠杆平衡的条件
过程与方法：体验、经历探究过程，从而培养学生动手实验能力、想像能力和协作能力。
情感态度价值观：培养学生实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。
教学重难点
探究杠杆平衡的条件。
杠杆平衡条件试验设计
教学方法
实验探究法 教学仪器 杠杆 钩码
教学过程
一、复习回顾
1、杠杆五要素
2、画出杠杆的力臂
二、创设情景 导入新课
老师出示杆秤
师：哪位同学愿意上来用这把杆秤称出这两袋物体的质量？
过程：第一次测量后指出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
第二次测量后，问：与第一次相比较哪些因素发生了变化？
学生回答后老师总结：当阻力发生变化时，动力 ( http: / / www.21cnjy.com )臂也随之发生改变，那么杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂是什么关系呢？请同学们展开想象的翅膀，大胆的猜想一下吧。
出示幻灯片：
提出问题：杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂是什么关系？
猜想①：动力+动力臂=阻力+阻力臂
猜想②：动力-动力臂=阻力-阻力臂
猜想③： HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" = HYPERLINK "http://www.21cnjy.com"
猜想④：动力×动力臂=阻力×阻力臂
同学们猜想之后，老师：我们怎样证明自己的猜想是否正确呢？
生：通过实验验证。
师：很好。设计实验前我们先来了解一个概念：什么是杠杆平衡？
出示幻灯片：
加油站
杠杆的平衡是指杠杆在力的作用下静止或匀速转动时的状态，叫杠杆的平衡状态。
三、设计实验
出示幻灯片
思考与讨论：1、杠杆两端装置两只可调节的螺母，能起什么作用。
2、为什么要求杠杆静止时，在水平位置平衡？（结合前边的画图让同学们得到启发）
归纳总结：1、调节杠杆自身的平衡。
2、 便于直接读出力臂。
出示幻灯片
温馨提示 请注意： 1、每个钩码的重力。
2、杠杆上边的刻度分度值。
师：下面就让我们以十分的热情投入到实验中， ( http: / / www.21cnjy.com )看能不能有一个非常好的收获，找出杠杆平衡的条件，我给大家提供一个记录数据的表格，希望对大家有所帮助。
四、进行试验与收集数据
出示幻灯片
记录数据的表格。
实验次数 动力F1（N） 动力臂L1（m） 阻力F2（N） 阻力臂L2（m）
1 0.98 0.05 0.49 0.10
2 1.47 0.05 0.49 0.15
3 0.98 0.15 1.47 0.10
4 1.96 0.05 0.98 0.10
让同学们把试验收集的数据展示在黑板上。
[分析论证]
五、交流与讨论
出示幻灯片 从猜想①② ( http: / / www.21cnjy.com )去分析显然不合理，因为两个量相加或相减,其单位必须相同，而力与力臂的单位是不同的，因此只要验证猜想③④，显然猜想③动力/动力臂≠阻力/阻力臂不符合，从而猜想④的结论：动力×动力臂=阻力×阻力臂。
字母表示是：F1 L1= F2 L2
交流与讨论：杠杆的平衡条件是：
让同学们对自己的收集的数据进行分析，得出结论，老师做总结。
杠杆平衡的条件是： F1 · L1=F2 · L2
师：每个小组都能顺利且准确无误的完成自己的试验任务并得出正确的结论，大家有没有一种成功的喜悦啊？
生：有。
师：对，科学家的每完成一项科学研究，心情和大家是一样的。所以，只要我们肯动脑、动手，肯钻研，好好学习，未来的科学家就是你们。
我们已经得出杠杆平衡的条件，这个规律对杠杆的应用友很重要的意义，因为我们在使用杠杆时都是在平衡状态下使用杠杆的。
六、杠杆的分类
（1）杠杆平衡条件：F1 L1= F2 L2
（2）杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。省力杠杆费距离，省距离杠杆费力、既省力又省距离的杠杆的不存在。
杠杆的平衡条件：F1 L1= F2 L2或 HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" = HYPERLINK "http://www.21cnjy.com" 。
（3）杠杆分类
①省力杠杆：L1﹥L2 F1< F2
②费力杠杆：L1﹤L2 F1> F2
③等臂杠杆：L1=L2 F1= F2
4、古代的杠杆
捣谷的舂、汲水的桔槔
七、试一试，我能行
出示幻灯片
1、 有一根米尺, 在中点支起, 两边 ( http: / / www.21cnjy.com )挂上砝码后, 恰能平衡在水平位置, 如图. 那么, 在下列几种情况下, 还能使米尺保持平衡的是: （ ）
A. 左右两边的砝码各减少一个
B. 左、右两边的砝码各向里移动1格
C. 左右两边的砝码各减少一半
D. 左右两边的砝码各向外移动1格
( http: / / www.21cnjy.com )
2、用道钉撬来撬铁路枕木上的道钉, ( http: / / www.21cnjy.com ) 已知道钉对道钉撬的阻力是4000牛, 动力臂是1.2米, 阻力臂是6厘米, 则加在道钉撬上的动力应是________牛.
3、一把不计自重的杆秤，提纽到秤钩 ( http: / / www.21cnjy.com )的距 离是4cm，秤砣的质量为200g，用这把秤来称量质量是1kg的物体，秤砣离提纽_________cm时秤杆才平衡．若长期使用后秤砣磨损，继续用它称量货物时测量值将比真实值__________．
4、杠杆的平衡条件是 ，它的数学表达式是
。
5、夹砝码的镊子是 杠杆，使 ( http: / / www.21cnjy.com )用它时可以省 ；常用的剪指刀是 杠杆，使用它可以省 ；实验室常用的托盘天平是 杠杆
6、课外探究观察理发剪刀和剪铁皮用的剪刀有何区别？你能想出这种设计的优点吗？
八、小结：本节课你有那些收获？若对你自己的表现满意掌声给自己鼓励，再给表现突出的同学掌声鼓励。
九、布置作业
10.1节课后：1、2、3 预习9.2 滑轮的应用
十、预习提纲
1、什么是滑轮？什么是定滑轮和动滑轮？
2、定滑轮和动滑轮的特点是什么？
3、定滑轮和动滑轮的实质是什么？
4、什么是滑轮组？滑轮组有什么特点？
十一、板书设计
科学探究 杠杆平衡条件
一、科学探究：杠杆平衡时力和力臂的关系
二、杠杆的平衡状态。
三、调节杠杆平衡的方法
四、杠杆平衡的条件：F1 · L1=F2 · L2
十二、课后反思
O
F1
F2
O
F1
F2