杠杆

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课题：杠杆
一、教学设计思路
素质教育是一种理想，一种价值观，同时也是一种境界。它是面向全体学生的教育，是全面发展的教育，是促进学生个性发展的教育，是以培养创新精神为重的教育。课堂教学是素质教育的主渠道，九年级学生虽有一定的抽象思维能力，但理性思维水平较低，仍以感性思维为主。按照物理课程标准的基本理念，初中物理课堂要①注重全体学生的发展，改变学科本位的观念。②从生活走向物理，从物理走向社会。③注重科学探究，提倡学习方式的多样化。④注意学科渗透，关心科技发展。
《杠杆》教材基本编制思路是通过两个“活动”、两个“生活·物理·社会”以及“信息库”栏目来达成学生对杠杆概念、原理及其应用的把握。
两个“活动”，一是拔图钉；二是探究杠杆的平衡条件。两个活动所研究的对象虽均为杠杆，但研究的侧重点不同。学生通过拔图钉活动，再现生活情景激发学习兴趣，初步认识杠杆，进而熟悉杠杆的五要素，并能用作图法表示。而活动二属于通过定量测量探究物理规律的实验，设计实验方案进行实验，获取和分析数据得出杠杆的平衡条件。然后应用杠杆的平衡条件分析活动一中拔图钉的例子将杠杆进行分类，再结合例题的作图计算加深对动力、阻力、力臂以及杠杆平衡条件的理解。
两个“生活 物理 社会”栏目分别介绍了生活中的四种剪刀特点和人体中的杠杆，学生进一步体会到生活中处处有物理知识，从而有效地调动学习物理的积极性，能更好地发挥学生的主观能动性。
利用“信息库”栏目介绍了我国古人对杠杆的研究和应用，以及当代欧美高科技产品—航天飞机上的机械臂。从古至今，从国内到国外，由浅入深体现物理课程标准的要求“了解机械使用的历史发展过程。认识机械的使用对社会发展的作用。”
鉴于以上分析本设计的第一环节是利用章首页构建学习情境。要求学生阅读章首页，欣赏、介绍图片，构建学习情境。《杠杆》是苏科版九年级上册《第十一章 简单机械和功》的第一节，苏科物理教材编写的特点之一是每章首页都由文字和图片（章导图）两部分组成，从不同的角度概括本章学习的主要内容。本章导图的中心是航天飞机在太空中伸出机械臂抓住“哈勃”空间望远镜的壮观场面。机械臂与拿着筷子的手交叉形成鲜明对比，但巨大的差别中隐含相同之处——都是人手臂的延伸。无论多么复杂的机械都是由简单机械组成的，而杠杆就属于简单机械。
第二环节是利用拔图钉活动初步认识杠杆。由于拔图钉时杠杆的支点和阻力作用点之间距离很小，演示实验可见度差，需分组活动。学生凭已有的经验和能力将图钉拔出后，小组代表介绍并演示拔图钉的方法，对方法进行评价，再联系夹子、开瓶扳手等工具的使用，寻找共同点，建立杠杆模型。最后教师介绍并用作图法表示杠杆的五要素。这一环节的设计体现了物理课程标准“从生活走向物理”的理念；从认识论的角度看，实现了“从感性认识到理性认识的飞跃”；从方法论的角度看，采用了不完全归纳法，将有限的现实生活中的物品进行比较、归纳，寻找共性，建立了物理模型，在物理学中把这一过程称为建模法。建立理想化的模型，一方面具有现实意义，因为在一定范围内，或在要求误差允许的条件下，可以把许多物体或现象，几乎看作是某个理想化的模型来处理；另一方面，它是一种重要的科学研究方法，因为解决了主要矛盾之后再考虑次要因素，问题就容易得到逐步解决。学生用作图法表示杠杆五要素时力臂及阻力方向的确定是难点，特别易错。采用下列方法进行突破：关于“力臂”，根据动力臂、阻力臂的概念可知，力臂实质上表示的是“点到直线的距离”，将数学知识及作图能力迁移到物理学习中来，再结合实例多示范、多练习。关于“阻力方向的确定”，可以从力的作用效果来分析，结合实例说明阻力和动力使杠杆转动的方向相反。
第三环节是探究杠杆的平衡条件。这环节是科学探究活动，包含了设计实验方案、进行实验收集证据、分析与论证、评估与交流、得出结论。物理课程标准明确指出：“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。”学生对“平衡”这个词并不感到陌生，会想到“心里平衡”、“二力平衡”、“天平平衡”等。由于八年级学使用时强调“水平平衡”，生活中用杆秤、磅秤时也要“水平平衡”，因此学生常误认为，杠杆只有在水平位置静止才是平衡状态。实际上杠杆处于倾斜位置静止或匀速转动，也是平衡状态，教学时需明确指出这一点。至于在“探究杠杆的平衡条件”实验中需将杠杆调成水平平衡，这是简化解决问题的一种手段。
第四环节是杠杆的分类及应用。应用杠杆的平衡条件分析活动一中撬图钉的例子将杠杆分为三类，结合教材中图11-6中所示的一些常见器具中应用的杠杆进行分类，并说出分类的原则。接着分析生活中的四种剪刀，学生既明白了熟悉的剪刀也是杠杆，注意到从事不同行业的人们所用的剪刀各有特色，从物理的角度理解选择各类型剪刀的理由，体会到杠杆分类的意义。
第五环节是应用杠杆平衡条件解决问题。这一环节主要是例题教学，通过教师的解题分析、作图、计算示范引领，学习如何利用杠杆原理进行规范运算，体会小原理可以解决大问题，可以用一只弹簧测力计“称”出一头大象的质量，绝对睿智呀！
最后阅读“信息库”栏目，了解杠杆在我国古代和现代的应用，不仅使知识变得鲜活，又进行了爱国主义教育，挖掘出学科中的育人因素，渗透科技发展。
教学过程中创设有利于学生主动学习和探究的情境，使学生能够联系生活、联系实际，使物理知识生活化，又使生活现象物理化。营造和谐轻松的学习氛围，自然流畅、富有趣味性，让学生体会物理从生活中来，又走向生活的课程设计理念。在每一环节中均对学生的表现给予准确、恰当、即时的评价，让学生体验成功、感受自信，使整个课堂生动、活跃起来，充分展示每一个鲜活的生命个体，关注每一个学生的成长与发展。
为了突出重点、分散难点、达成三维目标，促进学生发展，必须有充足的时间让学生充分参与阅读、作图、实验、讨论和交流，寻找实验数据之间的联系，分析、处理实验数据，分析例题并计算，本节教学需2课时。
第1课时，完成前两个环节的教学，初步认识杠杆，学习杠杆五要素，会用作图法表示；第2课时，完成后三个环节。
二、教学流程图
三、课堂学习目标
1.知道什么是杠杆，能从常见的工具中认出杠杆。
2.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。
3.理解力臂的概念，会画杠杆的动力臂和阻力臂。
4.经历探究杠杆平衡条件的过程，理解杠杆平衡的条件，并能用它分析解决简单的有关杠杆平衡的问题。
5.知道杠杆的种类以及各种杠杆的特点。
6.知道杠杆在生活中的实际应用。
7.通过了解杠杆的应用，进一步认识物理学是有用的，提高学习物理的兴趣。
四、教学重点
1、建立杠杆模型，会画杠杆示意图。
2、探究杠杆的平衡条件
五、教学难点
杠杆示意图中动力臂和阻力臂的画法、阻力方向的确定。
六、教学用具
教师用具：图钉、木板、木块、平口螺丝刀、钳子、羊角锤；开瓶扳手、各种衣夹被夹、剪刀、镊子；表面有刻度两端带平衡螺母的杠杆、铁架台、弹簧测力计、钩码、细线；
学生分组：图钉、木板、木块、平口螺丝刀、钳子、羊角锤；表面有刻度两端带平衡螺母的杠杆、铁架台、弹簧测力计、钩码、细线。
七、教学过程
流程 教师活动 学生活动 活动目的
阅读章首页构建学习情境 阅读本章首页，欣赏图片，思考：从图片中你看到了哪些机械？你有何感受、启发或困惑？交流时适时提醒可按图片方位、复杂程度等介绍 观察、思考、交流 创建学习情境激发兴趣，将学生的注意力引向课堂；能学会观察，学会按一定的顺序表达自己所看所思的内容；引入简单机械课题。
活动一 拔图钉 1.提出问题： ⑴展示木板上的图钉，想出办法将其拔出来，比一比哪组方法多？ ⑵在这些方法中，哪一种方法更方便、省力？交流时涉及到用螺丝刀撬图钉时在黑板上画出此方法。生活中有许多任务都是用类似的方法来完成的，请举例。指出课本图11-2中的工具在工作时有哪些共同的特点（实验演示）2．物理学中，将一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称做杠杆。3．借助于先前在黑板上画出的用螺丝刀撬图钉的图介绍与杠杆有关的名词，并规范作出图例。要求学生在课本图11-2（a）上画出开瓶扳手的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。巡视指导练习：画出课本图11-11中各种杠杆类器具工作时的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 分组讨论后进行操作小组代表介绍并演示拔图钉的方法对方法进行评价 列举生活实例观察、思考、归纳：有力的作用、绕固定点转动、硬棒倾听、快速记忆、观察图例、临摹作图作图、交流完成作图 利用学生已有的经验与做法解决问题，调动学习情趣，形成一致认识：用手不能直接完成的，可以借助于机械。体会机械是延伸人体的“神臂”。为建立杠杆模型奠定基础，学习建模方法。 初步认识杠杆学习杠杆五要素会画杠杆示意图渗透规范严谨的科学态度利用遗忘规律，起当堂巩固和延伸课堂教学的作用
活动二 探究杠杆的平衡条件 1．介绍探究杠杆平衡条件实验中所用的杠杆2．结合实验讲清：⑴什么是杠杆的平衡状态：杠杆静止或匀速转动。⑵调节杠杆水平平衡的方法3．与学生交流实验方案4.巡视指导5．交流实验数据得出结论6.补充实验：让动力和阻力位居同侧，用弹簧测力计竖直向上拉动杠杆和斜向上拉动杠杆，比较拉力的大小是否相同，想一想为什么？指出：古希腊学者阿基米德首先总结出了杠杆的平衡条件： F1l1=F2l2 并发出了“给我支点，我可以撬动地球”的豪言壮语。 分组选择并组装实验器材聆听说出本次探究实验的任务、需要测量的物理量讨论：组内交流自己的设计思路。说出自己或是本小组的设计方案。讨论，进行数据表格的设计。（可参与到个别小组中）挑出最好的表格。根据自己的设计进行实验，并将数据记录于表格中。展示本组的实验数据，分析动力与阻力、动力臂、阻力臂之间的关系，并表达出来。动力×动力臂＝阻力×阻力臂思考、实验、回答问题 熟悉并会使用实验器材知道杠杆平衡不仅仅指水平平衡。明确探究目的，为设计方案指明方向设计是理解、完成实验的前提。初步把握实验的设计过程确定出最简便易行的方案，也是进行科学探究的必备能力。渗透一组数据不能得出普遍规律的思想。培养操作能力、有效记录数据的能力学会分析处理数据、寻找规律确认实验结论的普遍性，学生获得了成功的喜悦，同时也共享别人成果
杠杆的分类及应用 应用杠杆的平衡条件分析活动一中撬图钉的例子将杠杆分为三类，1．省力杠杆：动力臂大于阻力臂，平衡时，动力小于阻力2．费力杠杆：动力臂小于阻力臂，平衡时，动力大于阻力3．等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，平衡时，动力等于阻力结合教材中图11-6中所示的一些常见器具中应用的杠杆进行分类，并说出分类的原则。接着分析生活中的四种剪刀， 利用杠杆的平衡条件分析、归类应用举例：（请学生回答）手推车、船浆等筷子、理发剪刀等天平阅读教材：生活中的剪刀 分类是物理研究的常用方法之一，也常在生活中运用理解不同类型杠杆的应用
应用杠杆平衡条件解决问题 1．课本例题：估算大象的质量强调研究对象，指出阻力F2与大象重力的不同。判断杠杆平衡要先正确的找出力臂。示范解题提问：从这篇报道介绍的“称象”事例及历史上广为人知的“曹冲称象”故事，你有何感受？２.利用课本图１１－９和图１１－１０，引导学生分析人体中的杠杆３.课后观察自行车，辨认哪些部分属于杠杆 反复读题、找出杠杆、作出杠杆示意图、分析已知量和待求量，并寻找关系，求解比较解法得以规范表述自己感受阅读分析课后观察、记录 学会利用杠杆平衡条件进行简单计算从学以致用的角度体会物理知识的重要性；同一问题可能有多种解决方案，注意培养自己的发散思维能力，以及理解最优化原则体会处处有物理知识延伸课堂，引领学生善于观察思考身边的物体
八、教学反思
阅读章首页构建学习情境
活动一：拔图钉
活动二：探究杠杆平衡条件
杠杆的分类及应用
建立杠杆模型
理解杠杆五要素
作杠杆示意图
设计实验方案
进行实验收集数据
分析、得出结论
三种杠杆
应用：生活中的剪刀
应用杠杆平衡条件解决问题
进行简单计算
古人研究及应用
航天器上的机械臂
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