《9.1、科学探究：杠杆的平衡条件》教学案

§9.1、科学探究：杠杆的平衡条件
学习目标：
1．知道什么是杠杆，了解力臂的概念，能根据相关的实物画出杠杆示意图。
2．通过实验探究出杠杆的平衡条件，会利用杠杆平衡条件解决一些简单的问题。
3．通过科学探究活动，进一步熟悉进行科学探究的基本环节。
教学重点：杠杆的示意图；杠杆的平衡条件。
教学难点：在实际杠杆中正确画出动力臂和阻力臂。
教学准备： 硬棒，羊角锤，剪刀，钳子；杠杆尺，铁架台，钩码，三角板，刻度尺，钉有钉子的木板，橡皮，筷子，纸张，铁钉等
预习记录：通过预习课文，你学会了什么，有哪些疑问，请简要记录下来：
教学过程——合作探究：
认识杠杆：
活动1：组装、体验杠杆并概括出杠杆的定义。
（准备活动：用硬棒和其它辅助用具组合成杠杆翘起重物）
1、分别用硬棒撬文具盒，用起钉锤起钉子，用剪刀剪纸、用钳子夹铁钉……在观察、体验的基础上思考：杠杆在构造上和工作时有哪些共同特征？
2、填一填： ⑴、支点：杠杆绕着转动的 ，
⑵、动力：使杠杆 的力，符号 ；阻力： 杠杆转动的力，符号
⑶杠杆定义：在力的作用下，能绕 的硬棒，叫杠杆。
二、探究杠杆的平衡条件：
准备活动：知道“杠杆平衡”的含义？
1、结合跷跷板游戏，你认为：杠杆在力的作用下在 位置 时杠杆平衡。
2、将左侧大人对杠杆的压力看做阻力，右侧小孩对杠杆的压力看做动力，画出跷跷板——杠杆在水平位置平衡时受到的动力F1、阻力F2的示意图。
3.结合跷跷板游戏与图9-1的作图思考：影响杠杆在水平位置平衡的因素有哪些？
活动2：用钩码探究杠杆的平衡条件——把钩码重作为对杠杆的动力F1和阻力F1.
1. 提出问题：动力F1、距离L1、阻力F2、距离L2之间满足怎样的关系时杠杆平衡？
2. 你的猜想是： 。
3．设计并进行实验：（1个钩码重0.5 N）
⑴如图9-2，调节杠杆尺两端的平衡螺母，将没挂钩码的杠杆尺调节至水平位置平衡.
⑵在杠杆左边挂一定数目的钩码当做阻力F2, 在杠杆右边挂一定数目的钩码当做动力F1，调节支点到杠杆左侧阻力作用点的距离L2和支点到杠杆右侧动力作用点的距离右L1，使杠杆重新平衡，将4个实验数据填入表格。
⑶改变钩码个数——即动力F1和阻力F2的大小，并调节支点到阻力作用点和动力作用点的距离L1和L2，使杠杆平衡。将各次实验数据填入表格。
⑷分别计算并比较杠杆两侧的力和距离的乘积F2×L2与F1×L1的大小，得出结论。
次数 左边 右边
阻力F2/N 距离L2/cm 乘积F2×L2 动力 F1/N 距离L1/cm 乘积F1×L1
1
2
3
4、分析实验数据，得出杠杆平衡条件为： 。
活动3：用测力计探究杠杆的平衡条件——把测力计对杠杆的拉力作为动力F1.
⑴实验一：①保持杠杆尺左侧的阻力F2=2N(4个钩码)和支点到左侧阻力作用点的距离L2=20cm不变，在杠杆右侧的15cm和20cm处用弹簧测力计“竖直向下”拉杠杆——如图9-3，使杠杆平衡，并将两次的动力F1的大小填入表格。②计算出动力F1和支点到动力作用点的距离L的乘积F1×L。在误差允许的范围内，与左边的F2×L2的大小相比较。
⑵实验二：①仍然保持阻力F2=2N和支点到左侧阻力作用点的距离L2=20cm不变，在杠杆右侧的15cm和20cm处改用弹簧测力计“斜拉”杠杆——如图9-4，使杠杆平衡，将两次动力F1的大小填入表格。②计算并比较F1×L与 F2×L2的大小是否相等。
方式 左边 右边
阻力F2/N 距离L2/cm 乘积F2×L2 动力F1/N 支点到动力作用点的距离 L/cm 乘积F1× L
实验一 竖拉 2 20 40 20
2 20 40 15
实验二 斜拉 2 20 40 20
2 20 40 15
分析以上数据，反思原因？
⑶实验三：老师用刻度尺测出“支点到动力作用线” L1的距离。
方式 左边 右边
阻力F2/N 距离L2/cm 乘积F2×L2 动力F1/N 支点到力的作用线的距离 L1/cm 乘积F1× L1
实验三 斜拉 2 20 40 20
2 20 40 15
⑷在误差允许的范围内，对以上数据进行分析，我们发现：影响杠杆平衡的左右两个距离是 的距离而不是“支点到力的作用点的距离”。
填一填：动力臂是： ，用符号 表示。
阻力臂是： ，用符号 表示。
杠杆的平衡条件为：________ ________。
课外活动：能力提升：采取以下方案，你能否探究出杠杆的平衡条件：
方案一：左侧悬挂钩码作为阻力，右侧用弹簧测力计竖直向下拉作为动力。
方案二：两侧都用弹簧测力计竖直向下拉作为阻力和动力。
方案三：左侧悬挂钩码作为阻力，右侧用弹簧测力计“斜拉”作为动力，用刻度尺测出支点到动力作用线的距离——动力臂，探究出杠杆的平衡条件。
方案四：让钩码和测力计对杠杆的作用力都在杠杆的同一侧，测力计竖直向上拉。
次数 左边 右边
阻力F2/N 距离L2/cm 乘积F2×L2 动力 F1/N 距离L1/cm 乘积F1×L1
1
2
评估与交流：
1、在用钩码探究杠杆平衡条件的过程中，为什么要保证杠杆尺始终在 水平位置平衡？这样做能给我们的探究活动带来什么方便？
2、以上的探究活动有没有缺陷，还有需要改进的地方吗？
自我评价与提高：
1、下列关于F1力臂的作图中，正确的是（ ）
2．请画出图9-4所示的杠杆中力F1的动力臂L1。
3、判断正误：
(1)杠杆必须是一直棒。( )
(2)力臂是从支点到力的作用点的距离。( )
(3)力臂一定在杠杆上。( )
(4)支点O一定在动力和阻力之间（ ）
学习小结：
1．通过本节课的学习，你有哪些收获？
2．本节课你还有哪些疑问？
布置作业：
一、交流与讨论：阿基米德是否能真的能撬动地球吗？
二、课下自我检测：
1.下列几种用具中.在使用时才不是利用杠杆原理的是( )
A. 钳子 B.扳手 C. 弹簧测力计 D. 天平
2、如图9-5所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，在下列情况中，杠杆还能保持平衡的是（ ）
A、左右砝码各向支点移一格
B、左右各减少一个砝码
C、左右各减少一半砝码
D、左右各增加两个砝码
3．画出作用在“开瓶起子”上动力F1的力臂和阻力 F2的示意图。
O
阻力
图9-1
图9-2
阻力F2
O
动力F1
O
阻力=2N
图9-4
图9-3
L2=20cm
方案一
方案三
方案二
方案四
F1
F1
L1
F1
F1
O
A
F1
L1
D
L1
C
F1
O
L1
B
F1
图9-4
9-5