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科学探究:杠杆的平衡条件

时间:2012-03-08 12:49来源:本站 作者:张强 点击:
苍山县鲁城中学    张强
 
【教学目标】
1.知识与技能
(1)能通过观察生活和生产中的各种杠杆提取共同特征,并能在确认动力、阻力、支点、动力臂、阻力臂。
(2)能根据一定的标准对杠杆使用、特点,以及作用效果进行分类。
2.过程与方法
通过与科学探究活动,能对杠杆平衡条件进行猜想与假设,并设计出实验方案,对获得的信息进行处理,得出杠杆平衡的条件。
3.情感态度与价值观
培养学生探究杠杆在日常生活中的兴趣。激发学生对祖国古代文明的自豪感。
 
【重点、难点】
1.重点:杠杆的概念和杠杆的分类
2.难点:杠杆平衡条件的探究过程
 
【教具准备】
演示:起子、扳手、天平、多媒体课件、杆秤、羊角锤、带钉的木板。
分组:铁架台、杠杆、钩码、细线
 
【教学过程】
一、创设情境,引入新课
师:播放课件中的“趣味小故事——谁胜利了”
生:观看“趣味小故事——谁胜利了”,并思考。
师:小猴和小兔究竟是谁得到的萝卜重一些?
生:小猴得到的萝卜重。……小兔得到的萝卜重。……小猴和小兔得到的萝卜一样重。(学生回答了三种不同的答案)
师:支持第一个答案的同学请举手?支持第二个答案的同学请举手?支持第三个答案的同学请举手?
生:举手。极力争论自己的答案正确。
师:到底谁得到的萝卜重呢?本节课我们一起来探究。
师:板书“第一节 科学探究:杠杆的平衡条件”
师:展示本节课的教学目标。
(通过“小猴和小兔分萝卜”的漫画故事引出学生对问题的争论,激发了学生的学习兴趣和求知欲,并能体现了物理从生活中来,到社会中去的科学理念。)
二、自主学习
(一)观察课本164页图9-1生活中几种常用的杠杆,找出它们的共同点,并完下面的题目。
1.在力的作用下,                  的硬棒叫杠杆。
2.在生活和生产劳动中,你还知道哪些杠杆的实例?试着举出几个实例。                                        
(说明:知识点以填空题的形式出现,使学生能够对简单知识点自主学习。本部分可以在课前预习,也可以在课堂上进行。)
三、合作共建
(一)认识杠杆
师:(展示课件中的起子、羊角锤、核头钳、镊子的图处及用螺丝刀起钉子的频。)它们都是杠杆,它们有什么共同特点吗?
生:(讨论并回答)它们都是一根硬棒。
师:还有吗?
生:在力的作用下,它们都能围绕一个固定点转动。
师:同学们真棒!那么谁来总结一下杠杆的概念?
生:(齐举手)
生:在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒,物理学中叫做杠杆。师:板书——杠杆的概念。
(由实物,让学生找出杠杆的共同特点,并总结出杠杆的概念,有利于培养学生的观察能力、分析概括能力。)
师:哪位同学们来帮忙用羊角锤把这块木板上的铁钉给拔出来?(其它同学注意观察。)
生:一位同学上讲台用羊角锤拔铁钉。其它同学观察杠杆的使用过程。
师:同学们观察到杠杆是怎样工作的了吗?并播放杠杆使用的视频。
师:同学们根据杠杆的使用过程并结合课本165页的图9-2完成学案“认识杠杆”部分的第3、4题。
生:完成学案“认识杠杆”部分的第3、4题。
附学案:
(二)观察课本165页图9-2,并完成下面的题目。
3.                   ,叫支点;用字母        表示;使杠杆转动的力叫          ,用字母        表示;阻碍杠杆转动的力叫           ,用字母          表示。
4.杠杆上从支点到                   叫做动力臂,用字母_     __ 表示;杠杆上从支点到__________________________叫做阻力臂,用字母              表示。
 
师:播放组成“杠杆的五个要素”的动画,并强调。
生:观看动画。
师:组成杠杆有五个要素,我们怎样画出动力臂和阻力臂呢?
生:讨论,并回答。
师:播放课件中的“杠杆的力臂的画法”,并强调“力臂是支点到力的作用线的垂直距离,不是支点到力的作用点的距离;力的作用线是指通过力的作用点沿力的方向所画的直线。”
生:观察画“杠杆的力臂”的过程,并思考。
(通过动画展示,能使学生直观的了解杠杆的五个要素,并理解力臂的画法。)
师:为了便于掌握,我们把“杠杆的力臂的画法”总结成顺口溜。(播放“巧学妙记”—— 一找支点二画线,三连距离四标签。)
生:识记“巧学妙记”。
师:要据“杠杆的力臂的画法”,请同学们完成学案“认识杠杆”部分的6题。(展示出“练一练”即学案第6题的图片。)
附学案:
6.画出下面两种杠杆的动力臂和阻力臂。
                            甲图                                                          乙图
生:讨论并完成学案“认识杠杆”部分的6题。
师:展示答案,并让学生校对。画正确请同学请举手。
生:举手。(80%的学生举手)
师:同学们,太棒了!
(二)杠杆的平衡
师:平时买卖物品用的杆称,是怎样称量物体的质量的呢?哪位同学上来试试。
(点评:学习了杠杆的一些基础知识,让同学们思考生活中的一个问题。从生活出发,把同学们带入到有关杠杆平衡的思考当中。)
生:一位同学到讲台上用杆秤称量物体的质量。
师:现在杆枰处于,静止状态,也就说杠杆平衡了。即:当杠杆在动力和阻力的作用下静止或作缓慢的匀速转动时,我们说杠杆平衡了。
实验探究:杠杆的平衡
①提出问题
师:杠杆平衡时,动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系?(并展示,“杠杆的平衡”部分幻灯片。)
②猜想与假设:
生:班里的同学猜想有以下几种可能:
同学甲:动力+动力臂=阻力+阻力臂
同学乙:动力-动力臂=阻力-阻力臂
同学丙:动力/动力臂=阻力/阻力臂
同学丁:动力×动力臂=阻力×阻力臂
(通过让生讨论猜想,培养学生合作交流的能力;大胆的站起来回答培养了学生的展示和语言表达能力,猜想后让学生说出猜想结果,培养了学生发散思维和分析问题的能力)
③制定计划与设计实验:
师:甲、乙两同学的猜想显然不合理,因为两个量的相加或相减,其单位必须相同,而力与力臂的单位是不同的。因此,下面我们主要检验丙、丁同学的猜想是否全理。在实验时,改变动力、动力臂、阻力、阻力臂,使杠杆外于平衡状态,根据归纳法,实验至少要做三次。
④进行实验与收集证据。
师:同学们思考与讨论下面两个问题: A、杠杆两端装置两只可调节的螺母,能起什么作用?
B、为什么要求杠杆静止在水平位置呢?
生:讨论总结出结论:A、作用是调节杠杆自身的平衡。
B、因为这样力臂的数值在杠杆上,就能直接读出或量出。
师:播放“杠杆的平衡”实验视频。
(这里让学生先观看“杠杆的平衡”实验视频,让学生了解探究杠杆“杠杆的平衡”的实验方法,防止学生自主实验时,无从下手。)
生:观看完视频后,进行实验。并把实验数据填入学案的表格中。
附学案:
3.探究实验,把测得的数据填入下表中。
分析实验数据,可得出杠杆平衡的条件是:                  
师:在学生的实验过程中,进行巡回指导。
⑤交流与合作
师:依据表中的数据进行分析处理,与以上的猜想和假设对照,你的结论是什么?(提示:用加减乘除的方法分析表中的实验数据。)
生:(1)用加法和减法能找不出规律。
(2)用乘法得到的结论是:F1 • L1=F2 • L2
(3)用除法找出规律是:F1 /F2=L2/L1   F1/L2= F2/L1
师:简要讲解。
由F1 /F2=L2/L1 得F1 • L1=F2 • L2 ,由F1/L2= F2/L1 得F1 • L1=F2 • L2
师:经过交流,若发现你们的结论一致,你们的结论是什么?也就是说,杠杆的平衡条件是什么?
生:(齐声回答)动力×动力臂=阻力×阻力臂
师:板书——杠杆的平衡条件。
(通过学生动手实验、分析数据、交流讨论,总结出杠杆的“平衡条件”,培养学生分析概括能力和语言表达能力。)
(三)杠杆的分类
师:展示课件中的杠杆图片,让学生进行分类,并填入学案中的表格中。 
生:讨论,并进行分类,填入学案的表格中。
附学案:
师:让学生回答,分类方法。并播放课件,进行校对,总结出杠杆的种类分别是:省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。
(通过学生讨论、分析生活中的实例,培养了学生的合作学习,分析概括的能力,同时也体现了物理源于生活,生活中处处有物理,体验到学习物理的重要性。)
师:不仅生活、生产中有许多杠杆,人体中的某些部位也具有杠杆的功能,如下图所示。(展示课件中“人体中的杠杆”的图片。)
生:观察“人体中的杠杆”的图片,并分析分别属于哪类杠杆。
(通过图示,学生能较容易的理解人体中的杠杆,进一步认识到杠杆应用研究的广泛性。)
 (四)我国古代的杠杆
师:杠杆在我国古代早有了许多巧妙的应用,如图所示。(展示课件中“娄”和“桔槔”的图片。)它们分别属于哪类杠杆?
生:观察图片,并分析它们各属于哪种杠杆。
四、诊断评价
师:展示课件中“相信自己”中的题目。(学生完成题目,并把答案填在学案中。)
1.关于力臂的说法中正确的是(      )
A.力臂一定与杠杆重合         B.力臂不一定与杠杆重合
C.力臂一定不与杠杆重合       D.以上说法都不正确
2.下列有关支点位置的说法,正确的是(      )
A.支点必须在动力作用点、阻力作用点之间  
B.支点一定在杠杆的一端
C.支点可以在动力作用点、阻力作用点之间,也可以不在两个力的作用点之间
D.支点到动力作用线的距离为动力臂 
3.在探究“杠杆的平衡条件”实验中,有一组同学猜想杠杆的平衡条件可能是“动力+动力臂=阻力+阻力臂”。他们经过实验,得到了下表内数据:
于是,他们认为自己的猜想得到了验证。你认为他们的实验过程存在什么问题?
(学生做3-5分钟完成后投影公布答案,学生自评,互助解疑,加深对本课知识的理解,如果课上时间紧可以安排作为今天的作业,学生回家后自我测试。这样学生可以清析地知道本节课的学习情况以便课下复习)
五、小结(有播种就有收获,你的收获是什么?)
教师引导学生总结本课学到的知识。
六、布置作业
完成学案中的“中考链接”部分的题目。
附学案“中考链接”:
1. (09年福州市).如图3所示,使用中属于费力杠杆的工具是
2. (09金华第19题)在海南举办的大力士比赛中,有一个项目是把车轮推上台阶。下面把车轮推上台阶的四种方法,推力的作用点相同,推力的方向不同,如图所示,则哪一种推法最省力
3.(09烟台).观察图所示的指甲刀的结构图,其中分析正确的是
A.一个杠杆,且是省力杠杆         
B.两个杠杆,一个省力杠杆,一个费力杠杆
C.三个杠杆,一个省力杠杆,两个费力杠杆  
D.三个杠杆,一个费力杠杆,两个省力杠杆
4. (09年山东潍坊).汶川地震中,滚滚的山石挡住了道路。增援人员要用撬棒撬开山石,分别沿如图所示的四个方向用力,其中最省力的是
A.沿F1方向  B.沿F2方向  C.沿F3方向  D.沿F4方向
 

 

(责任编辑:教材服务中心)
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