教学设计
科目
物理
教材
北京版
学段
八年级
授课教师
学校
时间
2020.6
本课标题
《探究杠杆的平衡条件》
教
学
目
标
设
计
知识
与
技能
1．理解力与力臂的反比关系
2．理解杠杆的平衡条件
3．了解杠杆的分类，能判断生活中的工具属于省力杠杆、费力杠杆还是等臂杠杆
4．
能利用杠杆平衡条件选择合适的工具解决生活中的问题
过程
与
方法
1.观察跷跷板游戏，能将生活中的实际物体抽象成为杠杆模型进行研究
2.在设计实验时，有控制变量的意识，在实验过程中利用控制变量的方法进行探究
3．能选择适当的方式对实验数据进行分析、处理，并进行归纳总结
情感
态度
与价
值观
热爱生活，并能有意识的从中发现问题并提出，有进行探索的兴趣
在实验中养成严谨、实事求是的科学态度
3．在对比杠杆的使用时，认识事物的两面性，并逐步养成改旧创新的意识和能力
教学重点
通过实验逐层探究得到杠杆平衡的条件
教学难点
确定实验中的变量进行逐层的探究活动
教学流程
教学
环节
教师活动
学生活动
教学说明
新
课
引
入
活动1充满好奇看生活
【观看视频】跷跷板游戏
提出问题：帮助弟弟想办法，怎样撬动姐姐
学生观看
从学生熟悉的生活情境入手，根据生活经验初步判断使跷跷板恢复原有平衡状态的方法
进
行
新
课
进
行
新
课
活动2
寻根溯源看本质
【回归本质】将实际物体跷跷板抽象成为物理模型杠杆，初步分析动力和动力臂的大小会影响杠杆平衡（完成学案“一”中的内容）
【提出问题】
动力与动力臂之间没满足什么关系可以使杠杆恢复到水平位置平衡？（完成学案“二”中1-5的内容）
【设计实验】
1确定变量
自变量：动力臂---怎样改变自变量：改变拉力的位置
因变量：动力-----怎样测量因变量：电子测力计
控制变量：杠杆在水平位置平衡时，保持阻力和阻力臂不变
2实验器材
带有平衡螺母、指针及刻度的杠杆，其零刻度线在中间，两侧系有轻质细绳套，钩码一盒（每个钩码重0.5N），电子测力计，使用前需要调零
3
设计实验数据记录表格
3
进行实验
4
分析处理数据
5
实验结论：杠杆在水平位置平衡且阻力和阻力臂不变时，动力与动力臂成反比
【提出问题】通过计算F1与L1的乘积为0.3N·m，而阻力与阻力臂的乘积恰好也为0.3N·m，即F1L1=F2L2，这是不是巧合？
【设计实验】探究杠杆在水平位置平衡时，动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积有什么关系（完成学案“二”6-9的内容）
1
确定变量
自变量：阻力与阻力臂的乘积--怎样改变自变量--改变F2、L2
因变量：动力与动力臂的乘积—怎样测量因变量—测量F1、L1,进行计算
控制变量：杠杆在水平位置平衡
2实验数据记录表格
3进行实验
4分析实验数据
5实验结论：当杠杆处于平衡状态时，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即F1L1=F2L2
6再分析：
当L1>L2,F1使用杠杆时可以省力
当L1F2
使用杠杆时会费力
当L1=L2,F1=F2
使用杠杆时既不省力也不费力
活动3
【开拓创新看未来】
【提出问题】
1
想将钉紧在木头上钉子起出来你会选用什么样的工具?
2用了羊角锤，还是起不动，怎么办？
3你会选择使用费力杠杆吗？以钓鱼竿为例，进行分析
4
等臂杠杆能帮我们做什么？以天平为例进行分析
L1=L2
F1=F2=G=mg
5一根杠杆解决不了问题怎么办？--组合
6改旧创新
活动4
测一测大象的质量
据《杭州日报》报道，2001年6月22日在杭州动物园，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计，就测出了一头大象的质量。若是你来测量，你怎么测？
活动5
帮助小朋友抬箱子
通过改变支点位置，增加动力臂，将箱子抬起，想要抬起更高怎么办？
和老师一起进行分析，并完成导学案
学生思考
完成导学案
学生思考
完成导学案
学生思考
完成导学案
思考问题
引导学生将实际物体与所学知识建立关联
利用实验器材模拟跷跷板，进行杠杆平衡条件的第一个层次的探究：杠杆在水平位置平衡，当阻力和阻力臂不变时，动力和动力臂成反比
从设计设计实验到实验结论的得出，培养学生正确的逻辑思维能力、观察记录能力、归纳总结的能力
在第一组实验数据的基础上，通过数据的分析初步得到力与相应力臂的乘积相等的关系同时提出质疑
在前两组实验探究的基础上，进行第三个层次的探究即阻力和阻力臂也发生变化时，动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积还是否相等
在这个探究过程中培养学生正确的逻辑思维能力、观察记录能力、归纳总结的能力
为选择适当的工具提供依据
能根据杠杆平衡条件解决实际问题，从单独的最简单的机械发展到大国重器、高新科技，体会改旧创新使我们的生活更加便捷美好
利用所学知识想办法解决问题
为后续滑轮的学习做铺垫
课
堂
小
结
从知识和方法两个方面进行小节
回顾本节课主要内容和物理方法
再次快速回顾本节课实验探究的层次逻辑关系，掌握解决问题的科学方法(共43张PPT)
探究杠杆的平衡条件
初二年级
物理
活动1
充满好奇看生活
活动1
充满好奇看生活
资料
活动1
充满好奇看生活
活动2
寻根溯源看本质
o
初始状态：杠杆水平平衡
活动2
寻根溯源看本质
受力后，原平衡被打破
o
F1
F2
资料
活动2
寻根溯源看本质
怎样恢复原平衡状态？
o
F1？
F2
L1？
L2
活动2
寻根溯源看本质
提出问题：动力与动力臂满
足怎样的关系杠杆才能恢复原
平衡状态？
o
F1
F2
o
F1增大
F2
L1
L2
o
F1
F2
L1增大
L2
实验探究--------水平位置平衡
保持阻力和阻力臂不变，动力与动力臂有什么关系
动力臂
自变量
改变支点到动力作用线的距离即改变竖直方向拉力的位置
动力
因变量
测力计
杠杆平衡时所处的位置，阻力与阻力臂
控制变量
杠杆在水平位置平衡
挂钩码个数及位置不变
实验器材
零刻
度线
指针
设计实验数据记录表
阻力臂L2/x10-2m
阻力
F2/N
动力臂L1/x10-2m
动力
F1/N
进行实验
杠杆调节水平平衡：指针与中央刻度线重合
进行实验
杠杆调节水平平衡：指针与中央刻度线重合
进行实验
当阻力和阻力臂不变时，动力与动力臂有什么关系
挡杆
进行实验
当阻力和阻力臂不变时，动力与动力臂有什么关系
观察实验并将实验数据记录在表格中
分析实验数据
阻力臂L2/x10-2m
15
15
15
15
15
15
阻力F2/N
2
2
2
2
2
2
动力臂L1/x10-2m
30
25
20
16
12
7
动力F1/N
1.0
1.2
1.5
1.8
2.5
4.2
结论：杠杆在水平位置平衡且阻力和阻力臂不变时，动力与动力臂成反比
分析实验数据
阻力臂L2/x10-2m
15
15
15
15
15
15
阻力F2/N
2
2
2
2
2
2
动力臂L1/x10-2m
30
25
20
16
12
7
动力F1/N
1.0
1.2
1.5
1.8
2.5
4.2
进一步分析
F1L1=K
K=?
K=0.3N·m
F2L2=0.3N·m
当阻力阻力臂不变时
F1L1=F2L2
巧合？
实验探究
动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积有什么关系
F2L2
自变量
改变F2、L2
F1L1
因变量
分别测量F1、L1,再进行计算
杠杆在同一位置平衡
控制变量
水平位置平衡
设计实验数据记录表
阻力臂L2/x10-2m
阻力
F2/N
动力臂L1/x10-2m
动力
F1/N
F2L2/
x10-2N·m
F1L1/
x10-2N·m
进行实验
动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积有什么关系
观察实验并将实验数据记录在表格中
分析实验数据
阻力臂L2/x10-2m
37
32
24
20
12
5
阻力F2/N
1.5
3
2
1
3.5
2.5
动力臂L1/x10-2m
11
30
10
12
16
20
动力F1/N
5.0
3.2
4.8
1.6
2.6
0.6
F2L2/
x10-2N·m
F1L1/
x10-2N·m
分析实验数据
阻力臂L2/x10-2m
37
32
24
20
12
5
阻力F2/N
1.5
3
2
1
3.5
2.5
动力臂L1/x10-2m
11
30
10
12
16
20
动力F1/N
5.0
3.2
4.8
1.6
2.6
0.6
F2L2/
x10-2N·m
55.5
96
48
20
42
12.5
F1L1/
x10-2N·m
55.0
96
48
19.2
41.6
12.0
分析实验数据
F2L2/
x10-2N·m
55.5
96
48
20
42
12.5
F1L1/
x10-2N·m
55.0
96
48
19.2
41.6
12.0
实验结论
当杠杆处于平衡状态时，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即F1L1=F2L2
结论：当L1>L2,F1使用杠杆时可以省力
阻力臂L2/x10-2m
37
32
24
20
12
5
阻力F2/N
1.5
3
2
1
3.5
2.5
动力臂L1/x10-2m
11
30
10
12
16
20
动力F1/N
5.0
3.2
4.8
1.6
2.6
0.6
数据再分析
当L1F2
使用杠杆时会费力
当L1=L2,F1=F2
使用杠杆时既不省力也不费力
想将钉紧在木头上的钉子起出来你会选用什么样的工具?
活动3
开拓创新看未来
可是！用了羊角锤还是起不动，怎么办？
活动3
开拓创新看未来
增加动力臂
资料
活动3
开拓创新看未来
让起钉子变得更轻松
活动3
开拓创新看未来
你会选择使用费力杠杆吗？
o
F2
F1
L2
L1
资料
活动3
开拓创新看未来
你会选择费力杠杆吗？
o
F2
F1
动力移动距离
阻力移动距离
使用杠杆费力，但可以使移动距离减小
资料
活动3
开拓创新看未来
等臂杠杆能帮我们做什么
o
F1
F2
L1=L2
F1=F2=G=mg
活动3
开拓创新看未来
一根杠杆解决不了问题怎么办
组合
活动3
开拓创新看未来
改造与创新
一切改造与创新都是
为了我们的生活更便捷更美好！
活动4
测大象的质量
据《杭州日报》报道，2001年6月22日在杭州动物园，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计，就测出了一头大象的质量。若是你来测量，你怎么测？
活动4
测大象的质量
据《杭州日报》报道，2001年6月22日在杭州动物园，一位物理老师利用杠杆原理，仅用小小的弹簧测力计，就测出了一头大象的质量。若是你来测量，你怎么测？
活动4
测大象的质量
1
一根足够长且结实的硬杆
2
找到一个支点
3
需要使动力臂足够长，阻力臂尽量小
4
需要杠杆离地面足够高，以保证
可以将大象吊离地面
5
需要刻度尺测量力臂，测力计测拉力
活动4
测大象的质量
设计
实操
o
F1
F2
L1
L2
杠杆平衡
资料
活动4
测大象的质量
测量时利用了一根长度为10米的槽钢作为杠杆，起重车吊起的钓钩固定点o为支点，弹簧测力计示数F1为200N,测得动力臂L1为9米，阻力臂
L2为6cm，若不计槽纲和铁笼的质量，请估算大象的质量。（g=10N/kg）
活动4
测大象的质量
o
F1
F2
L1
L2
解：根据杠杆平衡条件
F1L1=F2L2
F2=
=
=3x104N
解：根据杠杆平衡条件
F1L1=F2L2
F2=
=
=3x104N
G=F2
m=
=
=
=3t
活动5
搬箱子
活动5
搬箱子
箱子被抬起的高度有限
小结
知识
跷跷板
动力与动力臂的关系
乘积
的关系
杠杆平衡条件
F1L1=F2L2
方法
分类与
应用
建立杠杆模型
控制变量
比较
探究杠杆的平衡条件
初二年级
物理
主讲人：赵春芳
北京市牛栏山一中实验学校《探究杠杆的平衡条件》学习任务单
【学习目标】
1．理解杠杆的平衡条件
2．了解杠杆的分类，能判断生活中的工具属于省力杠杆、费力杠杆还是等臂杠杆，并根据杠杆平衡条件选择合适的工具解决生活中的问题
3．能利用控制变量法进行实验，会对实验数据进行分析，并得到实验结论
【课前预习任务】
影响杠杆平衡的因素都有什么
【课上学习任务】
一.
游戏中的跷跷板可以抽象为杠杆，下图1-1状态时，请找出杠杆的支点、动力、动力臂和阻力、阻力臂,并画在下图1-2中
二.
实验探究
1杠杆水平平衡，保持阻力和阻力臂不变，动力与动力臂有什么关系
确定各个变量
2设计实验数据记录表，画在下面线框内
3观看实验，并将实验数据记录在实验数据表格中
4分析数据
5实验结论：
6
动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积有什么关系
确定各变量
7设计实验数据记录表，画在下面线框内
8
观看实验，并将实验数据记录在实验数据表格中
4分析数据
9实验结论：
【课后作业】
1
小华探究杠杆平衡条件时，使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等。如图1甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)端调节。杠杆水平平衡后，在杠杆上的A点悬挂了2个钩码，如图1乙所示，为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂______个钩码。
2剪刀是我们常用的工具，图2中有各种剪刀，平时做手工你会选择用剪刀
，若要剪断比较坚硬的铁皮选剪刀
，若需要理发你会选择剪刀
，医院的医护人员在进行手术时会选择剪刀
合适（选填“甲、乙、丙、丁）选好后和同学交流你这样选择的原因
3拉行李箱时，行李箱可以看成是一根杠杆，若行李箱重为250N,动力臂是阻力臂的4倍，则施加在拉杆上竖直向上的力为多大？
4．2020年5月1日起，北京市对垃圾分类提出更高的要求，将垃圾分为厨余垃圾、有害垃圾、可回收物和其他垃圾四类，作为北京市民我们要做出积极响应，请你了解垃圾分类标准，检查生活的小区里、自己家里是否准备好投放相应垃圾的垃圾桶。观察脚踏垃圾桶的结构，找一个用过的饮料杯以及硬纸板，铁丝等材料尝试模仿家用脚踏垃圾桶用杠杆原理给饮料杯加盖子使他变成一个小小垃圾桶，做好后可以在班级展示。
【课后作业答案】
1.右
3
2.甲
丁
丙
乙
同学交流：根据使用所需，是需要省力还是减小移动距离来进行选择
3解：根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2
∴F4L2=GL2
∴F=G/4=250N/4=62.5N
4观察家用脚踏垃圾桶结构，根据杠杆的相关知识，尝试完成小制作，和班级同学交流
