杠杆的平衡条件(安徽省合肥市)

科学探究：杠杆的平衡条件
肥西县清平中心学校 王兵
一、教学目标：
（一）知识与能力：
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。
（二）过程与方法：
通过参与科学探究活动，能对杠杆平衡条件进行猜想 ，并设计出验证方案，对获得的信息进行处理得出杠杆的平衡条件。
（三）情感态度与价值观：
培养学生探索杠杆在日常生活中的应用兴趣
二、教学重点
重点：杠杆的定义、力臂的概念、科学探究杠的平衡条件
难点：力臂的确定
三、教学方法：
科学探究法
四、教学准备：
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。
五、设计思路：
现通过生活中的实例――拔钉子引入本节课题，并进一步通过对生活、生产中的杠杆的共同特征的概括引入杠杆的概念。在介绍和杠杆有关的几个概念时，现介绍动力、阻力、支点的概念，而把力臂的概念放在杠杆的平衡之后，目的就是让学生在活动中发现杠杆的平衡似乎和某个距离有关，此时再介绍力臂比较符合学生的认知规律。
六、教学过程：
教学环节 教师活动 学生活动
引入 教师出示一个钉有钉子的木板，并请一个同学试着将其拔出。通过刚才同学的体会，我们发现，在现实生活、生产中，有时我们必须要借助于各种机械来帮助我们完成工作，今天我们就来为大家介绍一种简单的机械――杠杆。 学生现试着用手拔钉子，再使用起钉锤试着拔钉子。
认识杠 杆 教师通过课件展示一些生活中的杠杆并要求学生看看以下的杠杆在使用中有什么共同的特点。引导学生发现杠杆在使用时有以下特点：①绕固定点转动②有力的作用③硬棒从而引入杠杆的概念和动力、阻力、支点的概念：杠杆： 在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒。动力：使杠杆转动的力。阻力：阻碍杠杆转动的力。支点：杠杆绕着转动的点。 观察杠杆的使用，思考它们在使用时有什么共同的特点。根据杠杆的定义，想一想现实生活还有哪些杠杆的实例呢？
杠杆的 平衡 师：生活中的扁担在使用时也是杠杆。师：刚才的同学在几次尝试之后终于使扁担能够静止在肩上，象这样杠杆在动力和阻力的作用下静止时我们就说杠杆平衡了。通过刚才的例子我们发现两个书包轻重不同（动力与阻力不同）影响了杠杆的平衡，两个书包到肩膀（支点）的距离也影响了杠杆的平衡。教师向学生介绍力臂的概念：动力臂：从支点到动力F1作用线的距离，用L1表示。阻力臂：从支点到阻力F2作用线的距离，用L2表示教师通过课件介绍力臂的作法。 学生实际体验一下用扁担挑两个书包（一重一轻）。了解力臂的概念及其作法。
科学探究：杠杆的平衡条件 提出问题 杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系？换句话说，杠杆的平衡条件是什么呢？
猜想与假设 针对刚才的这些问题，你有什么样的猜想呢？下面是四位同学的猜想，你会赞成其中哪位同学的猜想呢？甲同学：动力+动力臂=阻力+阻力臂；乙同学：动力-动力臂=阻力-阻力臂；丙同学： 丁同学：动力×动力臂=阻力×阻力臂；问：能不能3N+0.4m？显然前面甲、乙同学的猜想不合理，因此，下面我们主要检验丙、丁同学的猜想是否合理。 答：不能。因为两个量的相加或相减，两个量必须是相同的物理量，其单位必须相同。
制定计划与设计实验 问：要检验丙、丁同学的猜想需要哪些器材？需要测量哪些物理量呢？问：如何去测量动力、阻力？问：如何测量力臂？现请同学们分别作出下面两幅图中的动力臂和阻力臂：问：力臂一定在杠杆上吗？问：要什么情况下力臂才在杠杆上呢？教师：为了便于测量力臂，实验时我们应使杠杆在水平位置平衡。教师介绍杠杆水平平衡的调节方法。 学生思考、讨论后回答器材：杠杆、支架（可用铁架台）、钩码等。需测物理量：①动力； ②动力臂； ③阻力； ④阻力臂。学生回答：动力与阻力等于钩码的重力。学生作图学生通过作图回答：不一定。学生分析后回答：当力的作用线与直杠杆垂直时，力臂才在杠杆上。上图中由于动力和阻力的方向都是竖直方向，所以杠杆应当调节到水平位置平衡时，力臂才在杠杆上。
进行实验与收集证据 在学生分组探究时，教师巡视，在学生出现困难时给予指导。 学生分组实验：实验步骤：1、调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。2、在杠杆两边挂上不同数量的钩码，调节钩码的位置，使杠杆在水平位置重新平衡。记录下动力F1、动力臂l1、阻力F2、阻力臂l2的数值。3、改变力和力臂的数值，再做两次实验，并记下结果
交流合作 请大家讨论分析表中实验数据，与前面的猜想与假设对照，应该是哪个猜想才是正确的？实验结论·通过对大量的实验数据的分析，我们可得到杠杆的平衡条件： 动力×动力臂=阻力×阻力臂F1l1=F2l2
课堂小结 一根硬棒在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆支点：杠杆绕着转动的点(O点)动力：使杠杆转动的力(F1)阻力：阻碍杠杆转动的力(F2)动力臂：从支点到动力作用线的距离(L1)阻力臂：从支点到阻力作用线的距离(L2)杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂
作业 课本第156～157页：第1、2题补充练习：计算题 根据图所示的信息，请计算要撬动石头应在撬棒上施加的是多大？
乙
甲
F1
F2
F2
F1
O
O