苏科版初中物理九年级全册 11.1 杠杆 教案

苏科版义务教育课程标准实验教科书 物理 九年级 上册 第十一章 简单机械和功
一、杠杆
【设计思路】
本节教材由“什么是杠杆”和“杠杆的平衡条件”两部分内容组成，“杠杆”部分设置了“如何拔图钉” 等现象讨论及“杠杆的五要素”；“杠杆平衡条件”部分则设置了“探究杠杆的平衡条件”和“杠杆的应用”。具体教学时，以“认识杠杆”、“理解力臂”、“探究杠杆平衡条件”为主要任务。充分考虑初中学生的认知特点，采用从学生的生活实际出发创设问题情景，激发学生思考、实践。这也体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，同时注重构建以学生的“探究行为”为核心学习行为的物理课堂，让学生在经历探究中掌握科学知识、领悟科学方法、培养探究能力，激发对科学的兴趣。
具体流程如下：
【教学目标】
1、知道什么是杠杆，能从常见的工具中辨认杠杆。
2、理解力臂的概念，会画杠杆的力臂。
3、理解杠杆的平衡条件，能通过实验探究总结出杠杆的平衡条件，会用杠杆的平衡条件解决实际问题。
4、培养学生把物理与生活相结合的意识。
【教学重、难点】
1、理解力臂的概念，会画杠杆的力臂。
2、理解杠杆的平衡条件，能通过实验探究总结出杠杆的平衡条件，会用杠杆的平衡条件解决实际问题。
【教学资源】
实验器材：弹簧测力计、木板、螺丝刀、羊角锤、瓶盖扳手、钩码、杠杆、图钉、铁钉
视频资源：太空机械臂 生活中的杠杆 螺丝刀撬图钉、羊角锤拔铁钉，瓶盖扳子撬瓶盖
【教学过程】
活动1：基于现象，认识杠杆
教师出示：太空机械臂的图片（图1），
师问：同学们，你们知道这是什么吗？ ( 机械臂.mp4 )
师讲：这是太空机械臂，太空机械臂是衡量一个国家航天水平高低的重要标志，我们来看一段视频：
播放视频：太空机械臂
师讲：太空机械臂这个神奇而复杂的机械它们其实都是由简单机械组成，要想了解它们的工作原理，我们先来学习一种最简单的机械----杠杆。
教师出示：木板上的图钉、铁钉、饮料瓶（图2）。
师问：木板上的有图钉和铁钉、这里还有饮料瓶，请同学们利用给你的工具，把钉子拔出来，把瓶盖打开，动手试一试，看看怎样操作最方便。
学生活动1：利用工具把钉子拔出来，啤酒瓶瓶盖打开
学生展示工作过程， ( 未命名2-1.mp4 )
师讲：请同学上来展示一下，你来拔图钉，你来拔铁钉，你来撬瓶盖
感谢这三位同学的精彩表现。视频播放（螺丝刀把图钉撬开、羊角锤把铁钉拔出，瓶盖扳子把瓶盖撬开）
师问：这些工具在工作过程中有何共同特征？
生答：转动
生答：绕固定点转动
学习小结1：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒称为杠杆。（物理概念或规律的得出往往是从不同的物理现象中去寻找共同点）
师讲：要进一步了解杠杆，我们先来认识几个与杠杆相关的名词，就以螺丝刀撬图钉为例，在杠杆转动过程中，固定不动的点称为支点，用符号“O”表示，使杠杆转动的力称为动力，用符号“F1”表示，杠杆作为一个工具，在转动过程中必定受到阻碍它转动的力，这个力称为阻力，用符号“F2”表示.
师问：请同学们思考：这里的阻力是谁施加的力，方向怎样？
生答：图钉，方向向下。
师讲：对于支点、动力、阻力，想必我们已经有一个初步的了解，请同学们在学案上画出羊角锤、瓶盖扳子在工作过程中的支点、动力和阻力。
学生练习1：画出羊角锤、瓶盖扳子的支点、动力、阻力。（投影矫正图3）
师问：杠杆作为一个工具在古代就已经得到了广泛的使用，请同学们思考：在这些图中，哪部分是杠杆？
师讲：创造和使用工具，充分体现了古代劳动人民的智慧，在我们现在的生活中，也有各种各样的杠杆，你能举出例子吗？
生答：......
视频：生活中的杠杆
师讲：生活中不是缺少杠杆，而是缺少发现杠杆的眼睛。
（设计说明：学生从螺丝刀、羊角锤、瓶盖扳子入手，让学生动手体验，寻找共同点，得出杠杆的概念，在联系生活实际列举生活中的杠杆。本环节渗透物理教学的基本理念：从生活走向物理，让学生经历探究过程，注重对现象的观察和分析，注重体现“探究行为”，关注物理概念得出的过程和方法。）
活动2：实践探究，了解杠杆
师讲：杠杆的使用给我们的生活带来了很大的便利，我们还以螺丝刀为例，使用它的可以。。。
师问：我们把问题再推进一下，如果要想让施加的动力F1再小一点，你有什么方法呢？也就是动力F1的大小与哪些因素有关？
学生思考、讨论、回答。
在这个事例中，通过我们手的感觉并不能非常准确的区分动力F1的大小关系，因此我们可以想方设法让这实际问题转化为一个可测量的物理模型：如图5用钩码的拉力表示阻力，用弹簧测力计的拉力表示动力，通过改变一些因素，观察F1的大小是否变化，从而找出影响动力F1大小的因素。
师问：在实验过程中，如何让弹簧测力计的示数保持稳定？
生答：让杠杆处于静止状态，
师讲：静止状态称之为平衡状态，杠杆的平衡状态除了是静止状态之外还有匀速转动。
板书：2、杠杆的平衡状态：静止或匀速转动
师讲：接下来就请同学们通过实验，找出杠杆静止时，影响动力F1大小的因素
学生活动2：探究杠杆静止时，影响动力F1大小的因素
生答1：影响动力F1大小的因素有阻力F2
生答2：动力F1作用点的位置
生答3：动力F1的方向
生答4：阻力F2作用点的位置
师针对2、3引导学生思考（图6）：1、改变动力F1的作用点实际是改变了哪个物理量（支点到动力F1作用点的距离）2、改变动力F1的方向实际是改变了哪个物理量（支点到动力F1作用线的距离）3、进一步研究发现：改变F1的作用点和改变F1的方向其本质上是改变了同一个物理量：支点到动力作用线的距离。
师讲：这个距离，物理上给它专门命名称为：动力臂，用L1表示，因此影响F1大小的因素还有动力臂L1。
对比动力臂，同学们思考还有什么因素影响动力F1的大小？
生答：阻力臂L2
师问：什么是阻力臂。
生答：支点到阻力作用线的距离
师问：除了阻力的作用点会影响阻力臂的大小，还有什么会影响阻力臂的大小
师讲：阻力的方向。
师问：螺丝刀撬图钉，我们能否把动力臂、阻力臂画出来？
总结：画力臂的方法：1、找支点，2、过力的作用点沿力的方向画出力的作用线，3、作出点O到力的作用线的垂直距离。
师讲：根据刚才的方法，请同学们画出羊角锤、瓶盖扳子的动力臂、阻力臂。
学生练习2：画出羊角锤、瓶盖扳子的动力臂、阻力臂。（投影矫正图7）
师：学习的过程就是一个不断积累，不断的总结的过程，到此为止我们学到的主要内容有：
杠杆:在力的作用下能绕固定点转动的硬棒
杠杆的平衡状态：静止或匀速转动
影响动力F1大小的因素：
（设计说明：本环节通过对“如何使螺丝刀的力更小”展开讨论，并不这实际问题转化为可测量的物理模型，促进学生的猜想，增加实验体验，同时为探究杠杆的平衡条件作铺垫，也让体会和感悟实验对解决问题的重要性，培养学生探究物理规律的能力。）
活动3：探究杠杆的平衡条件
师讲：如果我们把研究再深入一些：杠杆平衡状态与动力F1、阻力F2、动力臂L1、阻力臂L2四个因素有关，它们在数值满足怎样的关系，杠杆才会平衡呢？
下面我们一起探究杠杆的平衡条件。
由于杠杆有重力，为了避免重力对实验的影响，我们最好把杠杆的支点放在重心上。
实验思考1：如何方便测量力臂（杠杆在水平位置静止）
实验思考2：如何调节杠杆在水平位置静止（对照天平的调节）
实验思考3：如何精确测量力的大小（弹簧测力计向上拉）（图8）
综合以上分析，我们可以设计实验步骤
1、调节杠杆两端的平衡螺母，使之在水平位置平衡
2、测出一组数据，如F2=1N、阻力臂L2=10cm，动力臂L1=5cm、测出动力F1
3、保持动力臂L1、阻力臂L2不变，改变阻力F2，测出动力F1
4、保持阻力F2、阻力臂L2、改变动力臂L1，测出动力F1
5、保持阻力F2、动力臂L1、改变阻力臂L2，测出动力F1
学生对照实验设计，
进行实验，教师巡
视并指导
教师请一组学生把实验的数据填在黑板上
师问：同学们看看这组同学测量的数据可靠吗？
生答：可靠
师问：对照1、2两次实验，可以得出：L1、L2不变时，F2越大，F1越大。对照2、3两次实验，可以得出什么规律？
生答：F2、L2不变时，L1越大，F1越小
师问：对照3、4两次实验，可以得出什么规律？
生答：F2、L1不变时，L2越大，F1越大
师问：如果把这四个物理量综合考虑，它们满足什么条件，杠杆才会平衡？那我们请这组同学对照你们测出的数据分析一下。
生答：F1L1=F2L2
师问：这组同学总结出的杠杆的平衡条件与你们的测得地实验数据符合吗？
生答：符合
师讲：其实这个结论在2000多年前就由古希腊学者阿基米德总结出来了，杠杆的平衡条件也称为杠杆原理。阿基米德曾说过：给我一个支点，我可以撬动整个地球。正是因为他有撬动地球的想法，他才有了超出常人的成就，所以人都是要有梦想。
（设计说明：本环节在重点探究杠杆的平衡条件，让学生先讨论，理清实验步骤，同时考虑到减小实验误差，让弹簧测力计竖直向上拉，便于学生操作实验、得出规律。）
活动4.应用规律，解决问题
师讲：通过今天的学习，我们了解了杠杆，知道杠杆的平衡状态以及平衡条件，下面我们还以螺丝刀撬为例，图9请同学们根据杠杆平衡条件思考如何操作更省力，并说出理论依据。
学生讨论并回答：
生答：把动力作用点向右移动，依据：F2、L2不变，L1变大，F1变小。
生答：把木块向左移动，F2不变，L2变小同时L1变大，F1变小。
生答：。。。
师问：考虑到实际情况，如果F2不变，支点不变，F1作用点（如图10），如何减小F1
学生讨论，F1方向与杠杆垂直，动力臂最长，此时动力最小。
结束语：本节课我们以生活中的一些常见的工具为例，学习了杠杆，同时又用杠杆的知识去解决生活中的问题，物理来自于生活，同时又应用于生活，只有把物理和生活相结合，物理的学习才能发挥它最大的价值。
（设计说明：本教学环节设计的重点是从杠杆的平衡条件的角度思考减小动力的方法，并说出其理论依据，应用学到的物理规律解决生活中的问题是物理学习的重要目标，整节课以螺丝刀撬图钉贯穿始终，让学生在实践中总结、在思考中探索，从而加深了学生对物理概念、规律的理解和掌握。）
板书：
1、杠杆：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒称为杠杆。
支点（O） 动力（F1） 阻力（F2） 动力臂（L1） 阻力臂（L2）
杠杆的平衡状态：静止或匀速转动
杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2
活动1：
基于现象，认识杠杆
活动2：
实践探究，了解杠杆
活动3：
探究杠杆的平衡条件
活动4：
应用规律，解决问题
学生利用螺丝刀把图钉撬开、羊角锤把铁钉拔出，瓶盖扳子把瓶盖撬开，并总结这些工具使用过程中的共同特征，得出杠杆概念。
1、认识杠杆的概念
2、体验物理来自生活
3、了解物理概念的得出：从不同的物理现象中去寻找共同点
探究当杠杆平衡时，影响动力F1大小的因素，得出并理解力臂的概念，同时为探究杠杆的平衡条件作铺垫。
对照杠杆平衡时影响动力F1大小的因素，设计并进行实验探究杠杆的平衡条件。
从杠杆的平衡条件的角度思考、讨论，说出减小动力的方法及其理论依据。
1、理解力臂的概念
2、学会把实际问题转化为物理模型
2、有控制变量的思想
1、理解杠杆的平衡条件
2、学会设计实验步骤
3、养成实事求是的科学态度
1、加深对杠杆的平衡条件的理解
2、有把物理应用于生活的意识
活动的主要内容
活动的主要目标
图1
图2
F2
Ｏ
●
O
●
F1
F2
F1
F1
图3
图4
O
F1
F2
图5
图6
图7
阻力F2
动力臂L1
阻力臂L2
图8
A
图9
图10
PAGE
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