资源简介

探究杠杆平衡的条件
教案
一、教学任务分析
本节课是杠杆的第二次课，以杠杆的基本概念、杠杆的平衡状态等知识为基础，激发学生兴趣，学生通过探究，得到杠杆保持平衡状态时，力和力臂所满足的条件。并得到力臂变化时，力的变化情况，为下一节的学习做好铺垫。初二学生经过学习，已经具备了一定的实验能力，能在教师的引导下，进行的实验探究。并能够在实验的基础上，分析得到规律。
课堂中，以生产实践中的问题出发，初步体验后，以教师点拨、学生分组实验的方式，引导学生探究杠杆平衡的条件，并深入理解力臂的概念，掌握杠杆的平衡条件。
本节内容强调学生主动参与，在合作、交流的过程中，加深对知识的理解，尊重实验事实，并能用所学知识解决实际问题。
二、教学目标
1、知识与技能
（1）理解杠杆平衡的条件实验方法；
掌握杠杆平衡的条件；
应用杠杆平衡的条件解决实际问题。
2、过程与方法
（1）通过体验、猜想等，设计实验并记录数据，分析归纳等，感受物理实验的探究过程；
(2)通过小组交流讨论，得出结论的普遍性。
3、情感、态度与价值观
（1）通过实验活动，提高观察能力和实验能力，并能尊重实验事实；
（2）培养团队协作的意识。
三、教学重点和难点
重点：1、探究杠杆平衡的条件；
2、力臂概念的进一步理解。
难点：探究并得出杠杆平衡的条件。
四、教学资源
1、学生实验器材：每人一套：铅笔、塑料尺子、一元硬币多个；
每三人一套：三角尺、杠杆、钩码、测力计、铁架台等。
2、演示实验器材：铜丝抗压强度自制教具、DIS力学传感器、杠杆、砝码、钩码、塑料尺、笔、ipad等。
3、课件：自制PPT幻灯片等。
五、教学设计思路
1、学生历经体验猜想、设计实施、数据记录、归纳总结、质疑验证等过程，培养学生的探究能力。
2、以生产实践中的问题引入，并用所学知识解决问题，做到从知识到社会。
3、让学生充分参与和体验，培养学生的动手能力，实事求是的科学态度。并加深对力臂概念的理解，体会物理体系的和谐与严谨。
六、教学流程
教学流程图
2、教学流程图说明
情景1
提出问题
教师提出测量铜丝的抗拉强度的问题。
活动1
体验并猜想
用铅笔、塑料尺、硬币，体验杠杆平衡，并猜想影响杠杆平衡的因素。
活动2
学生实验1
根据分析，设计实验数据表格，用合适的实验器材，初步探究杠杆平衡的条件。
活动3
学生实验2
改变实验情景，当两力位于支点同一侧且与杠杆垂直时，验证实验结论。
活动4
学生实验3
观察力与杠杆不垂直时，力的变化，进一步强化力臂的概念。
情景2
解决问题
利用杠杆平衡的条件，解决课前问题。
3、教学的主要环节
本设计可分为4个主要环节
第一环节引入：情景1、学生活动1。以实际问题引入课题，学生体验杠杆平衡，并对影响杠杆平衡的因素做猜想。
第二环节初步探究：学生活动2、学生活动3。学生明确需要测量的物理量，并用带刻度的杠杆、钩码、铁架台等实验器材，探究力与杠杆垂直时杠杆的平衡条件，总结得出初步结论。杠杆平衡的条件为：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。
第三环节进一步探究：学生活动4。质疑数据及结论，各小组进行实验，强化力臂概念。
第四环节应用：情景2。应用本课所学，完成课前的实际测量任务。
教学过程
（一）提出问题、体验猜想
1、提出问题
师：同学们，生活实践中，我们常需要知道某种缆绳的抗拉强度，才能安全生产，现在我们先一起测量这根铜丝的抗拉程度，好吧。
将铜丝挂起，加砝码。安全……安全~~拉断！四盒钩码，加上托盘等，测量一下具体数据：
N。【板书】
师：生产实践中的绳索，抗拉能力很强，直接挂巨大的重物有一定的困难。那能不能借助某个工具，用较少的物体，间接测量呢？
生：……
师：杠杆就能完成这个任务。【板书杠杆】
2、体验猜想
师：我们先用杠杆，玩一个小力撬动大力的游戏。
【笔、尺子】：一个简易杠杆。看看同学们能否用少的硬币撬起多个硬币，使杠杆处于水平平衡。
生：……2分钟
师：同学们都完成任务。有的用
个撬动
个，有的用
撬动了
个。
在杠杆中，小力能撬动大力的奥秘在哪里呢？
生：……【尺子长度、支点位置、远近距离】
师：原来，杠杆中，小的力可以借助大的力臂完成任务【板书力、力臂】
师：但是，同学们刚刚用的硬币个数不同，也就是用的力大小不同，力臂也都不同。可你们的杠杆都平衡了。
那杠杆平衡时，小力、大力，大力臂、小力臂在变化时，到底存在什么关系呢？
而且，我们要知道铜丝抗拉强度的具体数值。
生：……
师：我们来测量一下吧！
初步探究并验证
初步探究
师：老师给同学们提供一定的器材。【拿出器材】
50g，也就是0.5N的钩码。
实验室的杠杆，上面刻度，每格是1cm。
为了从杠杆上直接读出力臂，杠杆应该处于什么位置呢？左右移动就可以改变长短力臂。
生：………………
师：在使用前，请大家注意实验中的调节。
请同学们多次改变力、力臂，记录平衡时它们的数据。【改变钩码】
平衡时，左右的力和力臂是否存在一个不变的关系。
开始实验。
师：
组，发现了什么规律？
力
，力臂
，力与力臂的乘积相等。
动力是阻力的几倍，动力就应该是阻力的几分之几。它们之间存在确定的倍数关系。【板书】
同学的结论也很有价值，我们也请他说明一下。
这两种表达，等价嘛？（它在数学上也等价于
）
生：…………
师：如果把一个力看作动力，另一个力看作阻力。那么杠杆平衡时，力和力臂需要满足：……的条件。
也就是说满足这个条件时，杠杆就能平衡。
验证
师：同学们，有没有觉得实验有些特殊，钩码位于支点的两侧，竖直向下施加力。
如果钩码挂于一侧，力也在同一侧，要如何施加呢？
生：……
师：那此时，得到的结论是否还成立？请同学们再次实验，并记录数据。
生：…………
师：
同学，你们的数据显示，结论还成立嘛？
生：……
进一步探究及理解
师：但我在数据中发现了这个问题【圈出问题数据】，乘积存在不相等的情况。
并且老师抓拍到这样一个情景：力
力臂
；拉力
，杠杆上对应的长度
，乘积不相等。【ipad涂涂画画】
师：同学们，这是实验误差，还是结论不对，或是其他什么原因呢？
生：…………【可讨论】
师：力与杠杆不垂直时，力臂不是杠杆的长度，不能从杠杆上直接读出。
那请同学们做做，杠杆水平时，测力计不断倾斜的过程中，力是如何变化的？
生：……
师：那这个过程中，力臂在如何变化呢？
生：……
师：所以，你从实验中的启发是？
生：……
师：所以，对于杠杆，力臂非常重要，它不是杠杆的长度，而是支点到力的作用线的距离。
师：如果能准确的测量力臂，实验证明，当杠杆平衡时，动力和的阻力间，力与力臂依然满足这个乘积相等的条件。满足这个条件，杠杆才能平衡。
解决问题
师：让我们回到课前的问题，使用杠杆，用较小的力，有效地测量出这跟铜丝的抗拉强度。【拿出实验器材】
师：铜丝离支点远还是近？--
cm
生：……
师：那拉力应该远还是近？
cm
生：……
师：我们开始测量。
师：现在用的拉力是
N。那这个铜丝的抗拉强度是多少呢？请同学们计算一下。
生：……【板书】
师：两次测量的结果不同，什么原因呢？又有未知的问题出现了，这个我们就留着以后继续探索吧。
师：接着，请同学们做一份实验练习，回顾一下这次实验课的内容。
八、板书设计
§4.1（2）
探究杠杆平衡的条件
结论：
动力×动力臂=阻力×阻力臂
F1×L1=F2×L2
或
F1/F2=L2/L1
活动3
学生实验2
杠杆平衡的条件
活动2
学生实验1
活动1
体验并猜想
情景1
提出问题
活动4
学生实验3
杠杆的平衡条件
力臂的概念
情景2
解决实际问题

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