杠杆的科学
教科书说明：
在三年级的的科学学习中，学生已经对等臂条件下的平衡有了初步认识，相信学生对杠杆类工具并不太陌生。另外，绝大多数学生都有玩“跷跷板”的经验。所以，在本课探究杠杆原理及其应用时，学生会相对比较轻松。本课以学生熟悉的“跷跷板”为切入点，引导学生认识杠杆并深入探究其中所蕴含的科学规律及其在生产生活中的应用，激发学生进行深层次科学探究的兴趣。
教学目标：
1.培养学生善于对周围事物提出问题，并通过动手操作寻找证据进行解释的科学探究能力；能设计控制变量的探究实验；会设计简单的实验记录表格，并运用它采集整理数据、分析和解读数据。
2.引导学生体验到科学探究要尊重证据，意识到合作交流的重要性；体会到科学技术与社会、生活是密切联系的；培养乐于探究、大胆想象的意识；知道科学探究可为进一步研究提供新经验、新现象、新方法、新技术；渗透科学与艺术相结合的思想。
3.知道利用杠杆可以提高工作效率；了解杠杆在生产生活中的运用。
活动准备：
1.简单机械盒、支架、杠杆尺、钩码盒、小木块、剪刀、镊子、煤夹子
2.多媒体课件
活动过程：
一、谈话导入新课
师：出示课件——大人和小孩正在玩跷跷板
同学们，看到这幅画面你有什么问题吗？
生：为什么小孩能跷起大人呢？……
师：同学们提得问题很棒，跷跷板就是我们今天要研究的——杠杆
板书：杠杆
二、活动过程
（一）初步认识杠杆
师：出示杠杆图
讲解：一根棍子，当如图那样用它撬重物时，它就是一个简单机械——杠杆。（动画效果）杠杆上，用力的点叫做力点；起支撑作用的点叫做支点；承受重物的点叫做重点。
练习：师指着杠杆三点，学生齐说。
师：一起说：“杠杆上，这一点叫什么？”
生（齐）：力点 生（齐）：支点 生（齐）：重点
师：当力点、重点能围绕支点转动时，就是一个杠杆。
（二）初步研究杠杆
师：同学们，想玩一玩杠杆吗？ 生（齐）：想
师讲述：所需材料三样：钩码盒做重物、杠杆尺一个、小木块一个。
要求：1.先用手直接提重物，感觉重物重量,用杠杆撬重物，感觉手用力的大小,比较两力；2.支点位置可以改变；3.小组合作研究，看你们有什么发现？
学生分组组装、研究杠杆，师巡视指导。
学生汇报发现。
师：你们是怎样玩的？ 生组装杠杆
师：请你指出杠杆的三点？ 生指着杠杆汇报
师；请你说说你们有什么发现？
生边操作边汇报：我们发现木块在这个位置时，手感觉轻；
木块在这个位置时，手感觉重。
师指着杠杆：木块在这个位置时，说法不准确。请看这段是重点到支点的距离，这段是力点到支点的距离，应该用支点到力点、重点的距离描述；手感觉轻、重，说法也不准确，应该是手用力小、大。
师：手用的力小，比谁小？ 生：手用的力比重物重量小
师：这说明使用杠杆有什么好处？ 生：可以省力
请思考手在什么情况下用力小，在什么情况下用力大？
（三）进一步科学认识杠杆
师：科学是讲究证据的，我们做个模拟实验来研究杠杆。
师演示讲解：
所需仪器：底座、支架、杠杆尺、钩码 师边说边组装
注意事项：1.杠杆尺有标记一端钩码做重物，一个钩码重=0.5牛，另一端为力；2.杠杆平衡了，说明使用杠杆可以撬起重物了；3.支点不变，杠杆尺上力点、重点只能各有一个；4.我们看课件重点到支点的距离用几个格表示，在第一个洞，距离是1个格，在第二个洞，距离是2个格；5.请根据表格做好记录
次数 物体重量
(有标记) 人的拉力 力点到支点的距离几个格 重点到支点的距离几个格
实验要求：请研究杠杆，根据数据看有什么发现？
学生分组研究，师巡视指导。
学生分组交流讨论。
师：请分析对比数据，看有什么发现？
师：谁来汇报你们的数据和发现。
生1.我们的数据是：
次数 物 体 重 量
(有标记) 人的拉力 力点到支点的距离几个格 重点到支点的距离几个格
一次 2牛 0.5牛 4 1
我们发现杠杆是省力的。
师引导：请看后面数据杠杆当怎样时，省力？（师板书：力点到支点的距离 重点到支点的距离）
生1：当力点到支点的距离大于重点到支点的距离时，使用杠杆省力。（师板书：大于 省力）
师：说的很好，还有不同的发现吗？
生2：我们的数据是：
次数 物 体 重 量
(有标记) 人的拉力 力点到支点的距离几个格 重点到支点的距离几个格
二次 0.5牛 1牛 1 2
我们的发现是：杠杆是费力的。
师提示：请说完整。
生2：当力点到支点的距离小于重点到支点的距离时，使用杠杆费力。（师板书：小于 费力）
师：真棒！还有不同的吗？
生3：我们的数据是：
次数 物 体 重 量
(有标记) 人的拉力 力点到支点的距离几个格 重点到支点的距离几个格
三次 1牛 1牛 4 4
我们的发现是：当力点到支点的距离等于重点到支点的距离时，使用杠杆不省力不费力。（师板书：等于 不省力不费力）
师：同学们真棒！关于杠杆的发现谁能完整的说说？
生4：当力点到支点的距离大于重点到支点的距离时，使用杠杆省力；当力点到支点的距离小于重点到支点的距离时，使用杠杆费力；当力点到支点的距离等于重点到支点的距离时，使用杠杆不省力不费力。
师出示简图：同学们，通过研究我们知道了杠杆原理。
（四）杠杆在生产生活中的应用
师：杠杆在生产和生活中的应用是很广泛的。杠杆的外形是可以变化的，并不都像一根棍，凡是有支点、力点、重点，工作时力点与重点围绕支点转动的装置，都是利用了杠杆的原理。
师：（出示剪刀——费力情况）这是什么杠杆？为什么？
生：是费力杠杆，因为力点到支点的距离小于重点到支点的距离。
师：（出示剪刀——省力力情况）这是什么杠杆？为什么？
生：是省力杠杆，因为力点到支点的距离大于重点到支点的距离。
师：剪刀是较复杂的杠杆，还有不省力不费力的情况。
师出示课件： 介绍省力杠杆——钳子、起钉锤、起子、推车。
师出示课件： 介绍费力杠杆——镊子、人钓鱼时、人体杠杆等
师用镊子夹物：镊子的三点在哪里？它是什么杠杆？
生：夹物的地方是重点，手的地方是力点，一个头的地方是支点，镊子是费力的杠杆。
师：很好！镊子和前面的杠杆不一样，它的力点、重点在支点的同侧。
师：人钓鱼时，也是费力杠杆，请看图费力杠杆有什么好处？
生：可以省距离。
师介绍人体杠杆。
师出示课件：天平是什么杠杆？使用它有什么好处？
生：天平是不省力不费力的杠杆。使用天平方便称物体重量。
师：杠杆的外形是可以变化的，有的力点、重点在支点的同侧，有的力点、重点在支点的两侧，请同学们课下继续了解杠杆在生产生活中的应用。
动脑筋：
师：老师有个难题考考你们，看谁聪明。一个人用担子挑重物时，肩膀挑担子的哪个位置最轻松？
生1：挑中间位置。
师：假如一头重，一头轻呢？
生2：挑支点位置。
师：很好！你真棒！人只有挑支点位置时，担子是平衡的，人最轻松。
拓展活动：
阿基米德说：“给我一个合适的杠杆，我可以把地球撬起来。
课件15张PPT。杠杆的科学重300千克支点用力点阻力点支点用力点阻力点下面的工具是不是杠杆呢？说说我们的理由。杠杆为什么能够省力呢？
杠杆省力跟那些因素有关？
下面我们以杠杆尺来研究杠杆省力的秘密。杠杆尺的介绍
谁能说说下面的杠杆尺，它有什么特点。1、横杠能围绕支点转动。
2、横杠处于平衡状态。
3、横杠左右两边有小格，距离相等。
……12341234支点挂在杠杆尺左边的钩码看作是重物，钩码挂的格数就是重点的位置。挂在杠杆尺右边的钩码的重量就是提起重物所用的力。钩码挂的格数就是力点的位置。1.在什么情况下杠杆省力呢？
2.在什么情况下杠杆费力呢？
3.在什么情况下杠杆既不省力也不费力呢？
我们的实验结论： 当用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时，杠杆省力。
用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离时，杠杆费力。
用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离时，杠杆不省力也不费力。比较下面两件工具它们是省力杠杆还是不省力杠杆？理发剪铁皮剪重点支点用力点重点支点用力点费力省力重点支点力点理发剪铁皮剪通过对力点、重点、支点的分析，我们知道理发剪是不省力杠杆，铁皮剪是省力杠杆。讨论：
1.为什么理发剪要用费力杠杆来做，铁皮剪要用省力杠杆来做？用省力杠杆做理发剪好吗？
2.费力杠杆为我们带来什么好处？
课堂评价：
学完这节课，你掌握了什么科学知识？你有什么感想？能应用到实际生活吗？课外小调查：
生活中还有哪些省力和费力的杠杆类
工具？请记在表格中。课件10张PPT。杠杆的科学杠杆的科学本课要点：1、认识杠杆
2、杠杆的三个重要位置
3、生活中用到的杠杆
4、杠杆省力与不省力的规律
5、杠杆平衡的条件一根硬棒，在力的作用下能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。杠杆的定义：杠杆三个重要位置：支点：支撑杠杆，使杠杆能围绕着转动的位置用力点：杠杆上用力的位置阻力点：杠杆克服阻力的位置省力杠杆：用力点距支点远，阻力点距支点近。费力杠杆：用力点距支点近，阻力点距支点远。不省力也不费力的杠杆：
用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离 杠杆静止不动或匀速转动都叫杠杆平衡。在研究杠杆平衡时，我们总是让杠杆在水平位置平衡，这样做是为了便于测量力臂（可直接读出），但在实际中，杠杆也可能是倾斜着平衡的。平衡时的表达式：
动力×动力臂= 阻力×阻力臂，用字母表示就是
F 1 × L1 = F 2 × L2杠杆平衡的条件实验设计：研究杠杆的平衡条件
目的
研究杠杆的平衡条件。
器材
杠杆及支架，钩码5－6个，弹簧秤，刻度尺，细线。
步骤
（1）把杠杆支在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）如图14－10所示，把三个钩码挂在杠杆两侧（左边2个，右边一个），移动钩码的位置，使杠杆仍在水平位置平衡。把支点左方的钩码对杠杆的作用力（等于钩码受的重力）当作阻力，把支点右方的钩码对杠杆的作用力当作动力，将动力F1，动力臂L1，阻力F2，阻力臂L2的数值填入下表。
（3）在左方钩码下再增加2个钩码，位置不变，移动右方钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，将实验数据也填入下表。
（4）在杠杆两侧挂上个数相同的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，将测得的力和力臂记在表中。
（5）如图14－11所示，把钩码挂在杠杆一侧，用弹簧秤在同侧竖直向上拉住杠杆，使杠杆在水平位置平衡，把钩码拉杠杆的力当作阻力，把弹簧秤拉力当作动力，将力和力臂的数据填入表中。
实验次数
动力（牛）
动力臂（厘米）
动力×动力臂（牛·厘米）
阻力（牛）
阻力臂（厘米）
阻力×阻力臂（牛·厘米）
1
?
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2
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?
?
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3
?
?
?
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4
?
?
?
?
?
?
?
（6）算出四次实验中动力×动力臂及阻力×阻力臂的数值，比较计算结果，归纳可得：杠杆的平衡条件是：__________。
想想议议
如图14－10所示，杠杆平衡后：
（1）如果在两侧的钩码不同时增挂相同数的钩码，杠杆还能保持平衡吗？
（2）如果同时把两侧钩码向外侧（或向支点）移过相同的距离，杠杆还能保持平衡吗？
用实验验证你的答案.
杠杆省力和费力实验数据记录表
实验
顺序
左边情况
右边情况
用力情况
支点到重物的距离（格数）
支点到力点的距离（格数）
物重（钩码个数）
拉力（钩码个数）
1.省力；2.费力；3.不省力也不费力
1
2
3
4
结论：通过实验，我们发现：
当支点 时省力，
当 时费力。
