资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 八年级 学期 春季
课题 第1节　杠杆
教学背景
1．教学内容分析 《杠杆》是本章的第一课。杠杆的知识是前面力学知识的延续，也是学习滑轮和轮轴等其他简单机械的重要基础。本节内容分三个部分：一是知道什么是杠杆，学会确定杠杆的支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂五个要素。二是经历探究杠杆的平衡条件的实验过程，能基于数据分析得出杠杆的平衡条件，并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算。三是利用杠杆的平衡条件对杠杆进行分类，了解我国不同时期杠杆的应用。通过本节课的学习，有助于学生强化对力的描述、力的作用效果及二力平衡条件等物理观念的进一步理解；在经历探究杠杆的平衡条件的实验中，有助于锻炼学生的科学探究能力，培养学生认真、实事求是的科学态度；在对杠杆进行分类的过程中，有助于锻炼学生模型建构的能力，培养学生的科学思维；在认识生活中的杠杆和我国古代杠杆时，可以激发学生的爱国情怀和民族自豪感，引导学生关注社会、生活，培养学生的社会责任感。 2．学情分析 知识：八年级的学生已经接触过生活中的一些杠杆，也已经学会了如何使用托盘天平，对杠杆有一定的感性认识。学生前期已经学习了力的描述、力的作用效果及二力平衡条件等力学知识，这些都为学生学习本节内容打下了一定的基础。 能力：学生思维活跃，求知欲旺盛，具有强烈的动手操作兴趣。学生会对物理现象进行观察和分析，具有一定的归纳总结的能力。学生已经经历过科学探究过程，具有一定的探究经验和能力，有团队协作的意识。 不足：学生在解释生活中物理现象时的建模能力还有待提高，在识别生活中的杠杆时会存在一定的困难。
教学目标
物理观念 1．知道什么是杠杆，学会准确找出杠杆上的支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂五要素。 2．知道杠杆的平衡条件，能利用杠杆的平衡条件进行相关计算。 科学思维 1．通过建构模型，能够识别出生产生活中的各种杠杆。 2．运用分析归纳的思想，能根据杠杆的平衡条件，对生产生活中的杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆。 科学探究 亲身参与探究杠杆的平衡条件实验，能够根据问题进行猜想，能够讨论设计出实验方案，通过实验收集数据并对数据进行处理，总结归纳出杠杆的平衡条件，经历完整的科学探究过程，提升学生的科学探究能力。 科学态度与责任 1．通过亲身参与探究杠杆的平衡条件实验，体验科学探究的全过程，形成严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度。 2．在利用杠杆的平衡条件去解决实际问题的过程中，感受物理与社会生活的联系，激发学生的学习热情。 3．了解我国古代的杠杆，体会物理学对社会发展的推动作用，增强学生的民族自豪感和爱国情怀。
教学内容
教学重点 1．探究杠杆的平衡条件。 2．能对生活中的杠杆进行分类。 教学难点 画杠杆的力臂。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课导入 【创设情境】 播放科技馆利用杠杆吊汽车的视频。 教师提问：请大家结合天平的使用，思考为什么人可以轻轻松松地把汽车吊起来。 【观察思考】 学生观看视频，强烈的视觉冲击，引发学生思考。 展示科技馆中的杠杆视频，让学生感受到物理与社会生活的联系。通过强烈的视觉冲击，激发学生学习本节课的兴趣。
新知探究 一、杠杆 1．杠杆的定义 利用动图展示生活中常见工具在工作时的情境，引导学生思考：它们在使用时有什么共同特点？ 定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆。 2．杠杆的五要素及画图 多媒体展示撬棒图片，边讲解边展示杠杆五要素。 ①支点：杠杆可以绕其转动的点（O点）； ②动力：使杠杆转动的力（F1）； ③阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）； ④动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离（l1）； ⑤阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离（l2）。 教师通过幻灯片播放动图，让学生直观地理解开瓶器开启瓶盖的工作过程，引导学生找出开瓶器工作时的支点，正确画出动力和动力臂、阻力和阻力臂，并总结力臂的作图方法。 作图方法： ①找点：找出杠杆绕着转动的固定点O； ②画线：画出动力F1和阻力F2的示意图； ③画力臂：过支点O向力的作用线作垂线。 结合方法指导学生练习找出天平中的五要素，及时进行课堂训练。 【观察思考】 学生通过观察，思考这些工具在使用过程中的共同特点，并尝试总结出杠杆的定义。 【观察思考】 学生听教师讲解，并在老师的引导下一起总结出杠杆的五要素。 【听课练习】 学生观察开瓶器开启瓶盖的工作动图，在教师的示范下，画出力的五要素，结合教师总结的作图方法，及时完成课堂练习。 结合学生熟悉的一些生活案例进行引导，体现了“从生活走向物理”的课程理念。学生在分析和总结的过程中，对杠杆的认识逐步由感性上升到理性。 教师通过建构模型的方式进行教学，帮助学生更加形象地认识杠杆，加深学生对物理概念的理解，培养学生的科学思维。 利用讲练结合的方式，及时进行课堂评价，让学生巩固力臂的作图方法。
实验探究 二、探究杠杆的平衡条件 实验室中用天平称量物体质量时，当天平处于水平位置静止，我们就认为天平平衡了，那么杠杆满足什么条件时才会平衡？ 教师通过一系列的提问，引导学生思考设计实验方案。 思考： （1）为了方便测量，应让杠杆在什么位置平衡？ （2）需要记录哪些数据？如何设计实验数据表格？ （3）如何测量动力和动力臂、阻力和阻力臂？需要哪些器材？ （4）如何进行多次实验？ 实验思路： 实验中可以先保持杠杆一侧的两个量不变，如左侧的阻力和阻力臂，改变另一侧的两个量，即右侧的动力和动力臂。然后再保持右侧的动力和动力臂不变，改变左侧的阻力和阻力臂。综合分析后找出动力、动力臂、阻力、阻力臂这四个量之间的关系。 进行实验： 教师指导学生进行实验探究，收集数据，并基于证据进行分析，总结出结论。 实验结论： 杠杆平衡时，动力F1与动力臂l1的乘积等于阻力F2与阻力臂l2的乘积，即：F1l1＝F2l2。这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。 想想议议： 在上面的实验中，我们研究了动力和阻力位于支点两侧的情况。仔细观察如图所示的杠杆，它与上面实验中研究的杠杆有什么不同？ 【猜想假设】 学生分享自己的猜想与假设。 假设一：F1＋l1＝F2＋l2； 假设二：F1l1＝F2l2。 【设计实验】 学生在教师的启发下设计实验，讨论得出方案： 1．调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止，达到平衡状态。 2．如图所示，给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。 3．将所测的F1、F2、l1、l2的数值填入表格中。 4．保持F2、l2不变，改变F1、l1的大小，再做几次实验，把数值填入表格中。 5．保持F1、l1不变，改变F2、l2的大小，再做几次实验，把数值填入表格中。 【收集数据】 学生进行实验，并及时将数据填写到表格中。 【交流讨论】 学生讨论交流，发现图片中的杠杆与上面实验研究中的杠杆动力、阻力和支点之间的位置不同，图片中杠杆的动力和阻力位于支点的同侧。 通过实验探究，让学生经历设计实验、进行实验与收集证据、分析论证、交流评估等科学探究的过程，让学生分析得出杠杆的平衡条件，同时提高学生的科学探究能力。
例题精讲 【例题】动物园内，一位物理老师利用一个小小的弹簧测力计，就测出了一头大象的质量（图甲）。测量时用一根长度为12 m的槽钢作为杠杆。如图乙所示，吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计的示数F1为200 N。测得l1为6 m，l2为4 cm。若不计铁笼的质量，请估算大象的质量。g取10 N/kg。 【例题练习】 学生静心练习，注意计算题格式的规范性，并对计算结果进行感悟，体会杠杆的作用。 通过例题及时训练，强化学生对杠杆平衡条件的理解，达到及时巩固新知的目的，体会物理在生活中的应用。
新知探究 三、生活中的杠杆 思考： 如果用杠杆和弹簧测力计测量一个很轻物体的质量时，应该怎么办？ 生活中的很多工具都是杠杆，下面这些工具在正常使用时，哪个省力？哪个费力？ 教师展示撬棒、船桨、天平的五要素图片，归纳出三种杠杆的特点。 归纳总结： ①省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆；可以省力，但要费距离。 ②费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆；可以省距离，但要费力。 ③等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆；既不省力，也不省距离，但可以改变力的方向。 教师提问： 请大家结合三种杠杆的特点，对下列图片和动画中的简单机械进行分类。它们各属于省力杠杆、费力杠杆还是等臂杠杆？ 提问：你现在知道课前的引入视频中人为什么可以轻松地吊起汽车了吗？ 【观察思考】 学生再次分析常见工具的工作特点，结合杠杆的平衡条件，分析出省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的定义及它们工作的特点。 【分析归纳】 结合三种杠杆的特点，学生尝试对生活中的杠杆进行分类：指甲剪（省力、费力）、自行车手刹（省力）、撬棍（省力）、剪刀（费力）、羊角锤（省力）、镊子（费力）、老虎钳（省力）等。 学生回答解释人轻松吊起汽车的原因。 从学生的已有认知和实践经验出发，让学生在解决实际问题的过程中，体会杠杆在使用过程中的不同特点，再利用杠杆的平衡条件展开理论分析，对杠杆进行分类，进一步认识生活中的各种杠杆，加强学生对物理知识在日常生活中应用的理解。
拓展提升 【科学世界】 杠杆在我国古代就有许多巧妙的应用。在很早以前，就有用来从井中汲水的桔槔、用来舂米的踏碓，以及利用水力的水碓等。 我国古代还有许多杠杆的应用。明代的科技著作《天工开物》中就记载了许多利用杠杆的器具，有兴趣的同学可以进一步研究。 【阅读思考】 学生阅读课本中的“科学世界”，听教师介绍我国古代的杠杆，感受杠杆在生产生活中的应用，尝试从这些工具中找出杠杆模型。 通过史料介绍，了解我国古代的杠杆，感受科技进步对人类文明发展的重要作用，增强民族自豪感。
课堂小结 学生回顾本节课所学内容，从知识和技能方面进行总结。 梳理本节课的知识，培养学生总结归纳的能力。
课后任务 【学以致用】 查阅资料，请找出生产生活中还有哪些物品可以看作杠杆，并分析这些物体分别是什么杠杆。 【查阅资料】 学生自主查阅资料，结合杠杆的平衡条件，认识生产生活中的杠杆，并进行分类。 通过课后任务驱动学生运用知识来分析和解决问题，感受物理与生活和工程的紧密联系。
板书设计
12.1　杠杆 一、杠杆 1．定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是一个杠杆。 2．五要素： ①支点：杠杆可以绕着转动的点（O点）； ②动力：使杠杆转动的力（F1）； ③阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）； ④动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离（l1）； ⑤阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离（l2）。 3．杠杆的示意图： ①找点：找出杠杆绕着转动的固定点O； ②画线：画出动力F1和阻力F2的示意图，并根据需要适当作虚线延长； ③画力臂：过支点O向力的作用线作垂线。 二、杠杆的平衡条件 F1l1＝F2l2 三、生活中的杠杆 ①等臂杠杆：不省力，不省距离； ②省力杠杆：省力，费距离； ③费力杠杆：费力，省距离。
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