6.5探究杠杆的平衡条件【教 案】
图片预览
文档简介
6.5 探究杠杆的平衡条件
教学目标
1．知道什么是杠杆，能根据实物画出杠杆示意图。
2．知道杠杆的平衡条件，会利用杠杆平衡条件解决一些简单的问题。
3．通过实验探究杠杆的平衡条件，初步领会从具体到抽象的方法。
4．通过了解杠杆在实际中的应用，体会到学习科学知识是有用的，培养学生对科学的兴趣。
教学重点及难点
【教学重点】
1．杠杆的平衡条件。
2．运用杠杆平衡条件分析相关问题。
【教学难点】
力臂的概念及其画法。
教学用具
羊角锤，铁架台，钩码，细绳，等分刻度的均质木尺，多媒体课件等。
铁锤、剪刀、轮轴、扳子、钢丝钳、镊子等。
相关资源
【教学实验】探究杠杆的平衡条件.mp4 【教学图片】杠杆的应用
教学过程 【课堂引入】
古人建造宫殿时利用简单机械搬运巨大的木料；我国古代利用桔槔在井上汲水；在现代建筑工地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动。
找一找这些工具有什么共同特点。
引导学生讨论得出：(1)都可以看成硬棒；(2)工作过程都在转动，转动过程中有一点是不动的；(3)除了固定点不动以外，还受到两个力的作用，一个使它转动，另外一个阻碍它转动。
【新知讲解】
一、探究跷跷板中的道理
物理学中，把能绕某一固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
观察小时候玩儿的跷跷板，是不是也具有这几个特点？
1．提出问题
跷跷板为什么能上下转动？跷跷板为什么能平衡？跷跷板受到哪些力的作用？怎样才能使跷跷板保持水平平衡状态？
2.设计方案
师生通过进一步讨论交流，可以得出：跷跷板中间有一个固定的转动轴，坐在跷跷板两边的人分别给跷跷板一个向下的力，调整两人到转动轴的距离，当两人到转动轴的距离和两力的大小满足一定条件时，跷跷板就能处于水平状态。
为了用实验研究上述问题，可以对它进行简化，用带有等分刻度的均匀木尺代替跷跷板、用钩码代替人进行实验。这样做是对实际物体（研究对象）进行简化、抽象后，便于问题的研究和解决。
3.进行实验
学生按照教材上的方法进行实验操作，把测得的实验数据填入教材表格中。教师提醒学生要把悬挂点选在木尺的中心处，使用前要调节木尺平衡，钩码对木尺拉力的大小就等于钩码的重量，注意测准钩码的重量和钩码到O点的距离。要多次改变所挂钩码的个数和它在木尺上的位置，多测几组数据。
老师在学生探究过程中进行巡视，发现问题及时提出，让学生自己去分析、解决问题。
完成实验后，对杠杆的平衡条件提出各种猜想，加减乘除关系都可以。
带领学生来验证哪个关系成立，可能有学生得到其他关系式，但不适合所有数据，因此它不是杠杆平衡条件。
4.分析和论证
杠杆中有几个重要的概念：杠杆绕着转动的点叫做支点，从支点到力作用线的距离L1和L2叫做力臂；动力的力臂叫动力臂；阻力的力臂叫阻力臂；杠杆在动力和阻力作用下处于静止状态，叫做平衡。
分析表中收集的实验数据，找出动力、动力臂、阻力和阻力臂之间的数量关系，即可得出杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1×L1＝F2×L2。
对公式进行变形可以得到比例式，它的含义是：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。
思考：为什么用较小的力可以撬起大石头？为什么跷跷板上大人也会被小孩跷起来？
二、杠杆的作用
如何正确作出杠杆的力臂呢?
画力臂的一般步骤是:
（1）确定支点；
（2）画力的作用线（过F1、F2的直线）；
（3）从支点向力的作用线作垂线，垂足在力的作用线上；
（4）标出力臂。可简记为“一找点，二画线，三作垂线段，四标力臂”。
作出教材图中动力和阻力相应的力臂，你能否对这些杠杆进行分类呢?
提示：比较动力臂和阻力臂的长短，或根据是否省力进行合理分类。
杠杆可以分为:省力杠杆、费力杠杆，另外还有一种等臂杠杆。
1．省力杠杆:动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。
多媒体展示：撬棒示意图。
请同学们回答在日常生活中有哪些省力杠杆。
出示省力杠杆如：铡刀(图)、瓶盖起子(图)、独轮车(图)。
讨论：阿基米德运用了发散性思维设想如果动力臂“无限长”，就可以承受“无限大”的阻力，于是沉重的东西都可“撬动”起来。但是如果阿基米德把地球撬起毫米那么一点的话，他就将在空中划过一个很大很大的弧，一辈子也走不到头。
2．费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力但省距离。
多媒体展示：钓鱼竿。
请同学们回答在日常生活中有哪些费力杠杆。
出示费力杠杆如：筷子、镊子等。
简介筷子：筷子，被外国人誉为“东方的文明”。是中华民族的国粹。它的使用，标志着中华民族文明的进步。美国哈佛大学一位人类学家认为，中国最古老的筷子的出现，大约是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早几百年。
3．等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。
多媒体展示：天平。
等臂杠杆最重要的应用是天平。天平是支点在中间的等臂杠杆。
思考：使用这三类杠杆各有什么好处?
提示：生活中的杠杆有的是为了省力，有的是为了省距离，不同的杠杆有不同的目的。
课堂小结
认识杠杆，并介绍了杠杆的几个重要概念，学会分析生活中的杠杆。杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2；杠杆的分类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。
板书设计
6．5 探究杠杆的平衡条件
1．杠杆
(1)定义：能绕着一固定点转动的硬棒
(2)五要素：支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂
2．杠杆的平衡条件
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
公式：F1×L1＝F2×L2
3．力臂的画法：一找点，二画线，三作垂线段，四标力臂
教学目标
1．知道什么是杠杆，能根据实物画出杠杆示意图。
2．知道杠杆的平衡条件，会利用杠杆平衡条件解决一些简单的问题。
3．通过实验探究杠杆的平衡条件，初步领会从具体到抽象的方法。
4．通过了解杠杆在实际中的应用，体会到学习科学知识是有用的，培养学生对科学的兴趣。
教学重点及难点
【教学重点】
1．杠杆的平衡条件。
2．运用杠杆平衡条件分析相关问题。
【教学难点】
力臂的概念及其画法。
教学用具
羊角锤，铁架台，钩码，细绳，等分刻度的均质木尺，多媒体课件等。
铁锤、剪刀、轮轴、扳子、钢丝钳、镊子等。
相关资源
【教学实验】探究杠杆的平衡条件.mp4 【教学图片】杠杆的应用
教学过程 【课堂引入】
古人建造宫殿时利用简单机械搬运巨大的木料；我国古代利用桔槔在井上汲水；在现代建筑工地上，人们利用挖土机、起重机、吊车、钳子等工具进行劳动。
找一找这些工具有什么共同特点。
引导学生讨论得出：(1)都可以看成硬棒；(2)工作过程都在转动，转动过程中有一点是不动的；(3)除了固定点不动以外，还受到两个力的作用，一个使它转动，另外一个阻碍它转动。
【新知讲解】
一、探究跷跷板中的道理
物理学中，把能绕某一固定点转动的硬棒，叫做杠杆。
观察小时候玩儿的跷跷板，是不是也具有这几个特点？
1．提出问题
跷跷板为什么能上下转动？跷跷板为什么能平衡？跷跷板受到哪些力的作用？怎样才能使跷跷板保持水平平衡状态？
2.设计方案
师生通过进一步讨论交流，可以得出：跷跷板中间有一个固定的转动轴，坐在跷跷板两边的人分别给跷跷板一个向下的力，调整两人到转动轴的距离，当两人到转动轴的距离和两力的大小满足一定条件时，跷跷板就能处于水平状态。
为了用实验研究上述问题，可以对它进行简化，用带有等分刻度的均匀木尺代替跷跷板、用钩码代替人进行实验。这样做是对实际物体（研究对象）进行简化、抽象后，便于问题的研究和解决。
3.进行实验
学生按照教材上的方法进行实验操作，把测得的实验数据填入教材表格中。教师提醒学生要把悬挂点选在木尺的中心处，使用前要调节木尺平衡，钩码对木尺拉力的大小就等于钩码的重量，注意测准钩码的重量和钩码到O点的距离。要多次改变所挂钩码的个数和它在木尺上的位置，多测几组数据。
老师在学生探究过程中进行巡视，发现问题及时提出，让学生自己去分析、解决问题。
完成实验后，对杠杆的平衡条件提出各种猜想，加减乘除关系都可以。
带领学生来验证哪个关系成立，可能有学生得到其他关系式，但不适合所有数据，因此它不是杠杆平衡条件。
4.分析和论证
杠杆中有几个重要的概念：杠杆绕着转动的点叫做支点，从支点到力作用线的距离L1和L2叫做力臂；动力的力臂叫动力臂；阻力的力臂叫阻力臂；杠杆在动力和阻力作用下处于静止状态，叫做平衡。
分析表中收集的实验数据，找出动力、动力臂、阻力和阻力臂之间的数量关系，即可得出杠杆的平衡条件：
动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1×L1＝F2×L2。
对公式进行变形可以得到比例式，它的含义是：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。
思考：为什么用较小的力可以撬起大石头？为什么跷跷板上大人也会被小孩跷起来？
二、杠杆的作用
如何正确作出杠杆的力臂呢?
画力臂的一般步骤是:
（1）确定支点；
（2）画力的作用线（过F1、F2的直线）；
（3）从支点向力的作用线作垂线，垂足在力的作用线上；
（4）标出力臂。可简记为“一找点，二画线，三作垂线段，四标力臂”。
作出教材图中动力和阻力相应的力臂，你能否对这些杠杆进行分类呢?
提示：比较动力臂和阻力臂的长短，或根据是否省力进行合理分类。
杠杆可以分为:省力杠杆、费力杠杆，另外还有一种等臂杠杆。
1．省力杠杆:动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，省力但费距离。
多媒体展示：撬棒示意图。
请同学们回答在日常生活中有哪些省力杠杆。
出示省力杠杆如：铡刀(图)、瓶盖起子(图)、独轮车(图)。
讨论：阿基米德运用了发散性思维设想如果动力臂“无限长”，就可以承受“无限大”的阻力，于是沉重的东西都可“撬动”起来。但是如果阿基米德把地球撬起毫米那么一点的话，他就将在空中划过一个很大很大的弧，一辈子也走不到头。
2．费力杠杆：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，费力但省距离。
多媒体展示：钓鱼竿。
请同学们回答在日常生活中有哪些费力杠杆。
出示费力杠杆如：筷子、镊子等。
简介筷子：筷子，被外国人誉为“东方的文明”。是中华民族的国粹。它的使用，标志着中华民族文明的进步。美国哈佛大学一位人类学家认为，中国最古老的筷子的出现，大约是在公元前1200多年以前，比西方人使用刀叉要早几百年。
3．等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力。
多媒体展示：天平。
等臂杠杆最重要的应用是天平。天平是支点在中间的等臂杠杆。
思考：使用这三类杠杆各有什么好处?
提示：生活中的杠杆有的是为了省力，有的是为了省距离，不同的杠杆有不同的目的。
课堂小结
认识杠杆，并介绍了杠杆的几个重要概念，学会分析生活中的杠杆。杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2；杠杆的分类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。
板书设计
6．5 探究杠杆的平衡条件
1．杠杆
(1)定义：能绕着一固定点转动的硬棒
(2)五要素：支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂
2．杠杆的平衡条件
动力×动力臂＝阻力×阻力臂
公式：F1×L1＝F2×L2
3．力臂的画法：一找点，二画线，三作垂线段，四标力臂