杠杆及其平衡条件.docx
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杠杆及其平衡条件
科学探究:
杠杆的平衡条件
芜湖市田家炳实验中学陈志坚
教学设计
〔教材分析〕本节是五、六两章力学知识的延续,也是学习滑轮、滑轮组及功等知识的基础,是力学的重点内容。
日常生活中的杠杆现象学生都非常熟悉,因此,教材并没有详细分析杠杆的基本概念,而是将重点放在学生进行科学探究,得出杠杆的平衡条件上。
所以,在教学中激发学生的学习兴趣、让学生亲身经历杠杆平衡条件的探究过程,引导学生学会探究方法尤为重要。
〔课程理念〕从学生生活中熟悉的许多工具(杠杆)谈起,通过学生主动观察、分析、猜想、探究,从而得到杠杆概念及其平衡条件。
教学要体现“从生活走向物理”的基本理念,尽量贴近学生生活,使学生体验到生活中无处不在的物理知识,从而激发起学生学习的兴趣,让学生在学习科学的研究方法的同时,培养学生的探索精神、实践能力及创新意识。
〔知识准备〕学生通过有关力的知识的学习,对力的知识、物体运动与力的关系、平衡概念等有比较深刻的认识;另外,学生已学会了天平的调节,这些都为学习本节做好了铺垫。
〔学生现状〕学生对杠杆的认识是感性的,但这些认识可能肤浅、片面,甚至错误。
因此,在教学中教师要鼓励学生们积极地去观察、讨论、猜想、探究,从中归纳出杠杆的特征及平衡条件。
探究过程中,教师和学生的角色发生变化。
教师以引导者、合作者的身份参与学生的学习;学生主动探究,阐述观点、明辨是非,做自己学习的主人。
〔教学目标〕
1.知识目标:
了解杠杆及支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂等概念,掌握杠杆平衡条件。
2.能力目标:
通过参与科学探究活动,归纳得出杠杆平衡条件,培养学生观察能力、动手能力、分析解决问题能力,以及学生之间合作学习能力等。
3.情感态度与价值观目标:
培养学生探究物理规律的兴趣、严谨的科学态度和科学精神。
〔教学重、难点〕经历科学探究过程,归纳杠杆平衡条件。
〔教学用具〕
1.学生自带的工具。
2.分组实验器材:
铁架台、杠杆、钩码等。
3.杆秤、水果、汽水瓶、多媒体光盘等。
〔教学设计〕利用学生已有的知识,积极引导学生用科学的观点和态度来观察、感知和探索,主动地学习,大胆地猜想,并通过自己设计实验方案(制定实验计划)去探究,通过分析、讨论、归纳得出正确的结论。
因此采用实验探究式课堂教学。
教学程序
1.创设情境,导入新课
问学生如何打开汽水瓶盖,激起学生的兴趣,引出“生活中杠杆”的话题。
让学生展示自带的器具,并说明它们的用途和好处。
教师利用多媒体进一步展示:
生活中的杠杆(如剪刀、扳手、核桃夹、订书机等)。
教师提问:
你见过大型机械吗?
是否了解它们的用途?
学生回答,教师予以鼓励,并利用多媒体展示:
生产中常见的机械(如吊车、推土机等)。
介绍:
我国古代就有了使用杠杆的先例。
指出,虽然当时的生产力水平低下,但勤劳的人民用自己的聪明才智制造的各种简单工具,改善了生产条件,方便了生活。
多媒体显示:
古代天平、桔槔、舂在生活和生产中的使用情况。
教师总结并指出:
生活和生产中的这些机械和工具实质上就是利用了“杠杆”的知识。
设问:
为什么这些工具(杠杆)会给我们带来许多好处?
由此导入新课。
2.实验探究,认识杠杆
〔学生活动1〕:
实验探究杠杆的共同特征
让学生观察自带的工具(杠杆),并通过讨论,说出它们的共同特征。
得到杠杆概念:
在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒,叫杠杆。
学生活动:
找到所带工具的固定点。
教师利用多媒体展示:
活塞式抽水机手柄压水画面,观察固定点。
教师让学生用杆秤称水果。
设问:
杆秤是不是杠杆?
它的固定点在哪里?
并由此导入以下内容。
〔学生活动2〕:
认识杠杆的几个概念
杠杆中的概念包括:
支点(O)、动力(F1)、动力臂(l1)、阻力(F2)、阻力臂(l2),并指导学生画力臂。
3.探究杠杆的平衡条件
〔学生活动3〕:
让学生使用杆秤称不同个数的水果,引出杠杆平衡概念,并初步引导学生判断影响杠杆平衡的因素是“力”与“力臂”,教师鼓励学生去猜测、去探究。
为了使探究过程有序地进行,可将整个活动划分为如下四个环节:
(1)制定计划:
学生利用所给的实验器材,自行设计实验方案。
(学生分组汇报思路。
)
(2)进行实验并收集数据:
三人一组实验,分工、设计表格并进行记录。
(教师巡回检查指导,出现问题及时指出。
)
(3)对所得到的数据进行处理:
对数据中的力臂单位、质量单位、力的单位等进行换算。
(4)分析、判断并讨论交流:
通过讨论,进一步验证自己的猜想,同时学生汇报实验结果。
序号〖〗动力()〖〗动力臂()〖〗阻力()〖〗阻力臂()〖〗是否平衡1234
为了使数据真实有效,教师随机抽出4个小组,每组取出一组数据,让学生对表中的数据进行分析、归纳,依次排除错误的猜想,从中得出正确的结论。
结论:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。
4.总结新课,提出问题
(1)通过探究,你对杠杆理解了吗?
你能理解阿基米德的名言吗?
(2)在探究实验中,为什么要使杠杆处于水平位置平衡?
(3)家庭中使用的普通剪刀与理发用的专用剪刀有何不同?
请通过观察研究后说明理由。
课堂实录
一、引入新课
师:
我们班同学谁的力气大?
你们能否直接用手把汽水瓶盖打开?
生:
(动手后)打不开。
师:
那么我们能不能把瓶盖打开呢?
生:
可以。
(女生用启瓶器轻松地打开瓶盖)
师:
这启瓶器就是我们生活中的杠杆。
(多媒体显示:
生活中的部分杠杆)
同学们,你们了解这些杠杆(工具)是如何使用的吗?
它们有什么好处?
你还能说出其他的杠杆(工具)吗?
生:
扳手是用来拧螺母的,它可以使我们轻易地将螺母拧紧或拧松。
(演示)
生:
订书机可以很方便地把纸装订在一起。
(演示)
生:
我手中拿的是自行车手刹。
用手轻轻地按住手刹,自行车很快就可停下来。
生:
我手中的滑轮可以改变用力方向,方便我们工作。
(演示)
师:
同学们说的都很好。
你们见过大型机械吗?
是否了解它们的用途?
生:
我见过大型吊车,它很轻易地将集装箱等吊起。
师:
(多媒体显示大型机械工作的画面)同学们在课外善于观察。
其实,我国古代劳动人民用自己的聪明才智制造出来一些简单工具(杠杆)帮助他们解决生产和生活中的许多问题。
(多媒体显示古代天平、舂、桔槔)
师:
为什么这些杠杆(工具)会给我们带来许多好处?
现在就让我们从生活中的杠杆开始研究。
二、实验研究,探索规律
〔学生活动1〕:
观察自带的工具(杠杆)
通过讨论,说出它们有什么共同特征……
生:
在力的作用下,能绕某一固定转动的硬杆,就叫做杠杆。
学生活动:
找所带工具的固定点。
老师演示:
用杆秤称水果。
师:
杆秤是杠杆吗?
如果是,它的固定点在哪里?
生:
是杠杆,因为它可绕提钮转动。
提钮就是固定点。
师:
为了了解杠杆的使用,同学们可阅读课本中的有关内容,认识杠杆上的几个概念。
〔学生活动2〕:
认识杠杆的几个概念
生:
支点(O):
杠杆绕着转动的固定点。
生:
动力(F1):
使杠杆转动的力。
生:
阻力(F2):
阻碍杠杆转动的力。
生:
动力臂(l1):
支点到动力作用线的距离。
生:
阻力臂(l2):
支点到阻力作用线的距离。
(学生认识了这几个概念后,再用多媒体显示)
课堂杠杆试验:
找出所给杠杆(撬棒)的支点、动力、阻力、动力臂及阻力臂。
(学生用微机操作)
师:
通过练习,同学们已掌握杠杆上的几个概念。
现在让我们再回到杆秤称水果的问题上,请一位同学上来演示。
(学生演示:
如何用杆秤称不同量的水果)
师:
你为什么要这样称?
生:
如果杆秤不平衡了,就无法称出水果的多少,且要根据水果的多少来移动秤砣或更换秤钮。
师:
杠杆的平衡与哪些因素有关,有什么样的关系?
生:
与动力、阻力、动力臂、阻力臂有关。
师:
我们可以通过实验探究,得到确定的关系。
〔学生活动3〕:
探究杠杆的平衡条件
师:
(1)现给同学们每3人一组,共分五组的实验器材,你们如何设计这个实验?
生:
将杠杆挂在铁架台上,观察是否在水平位置平衡(静止);若不是,可调节平衡螺母,使之水平平衡。
(2)在杠杆支点的左边挂一定量的钩码,在支点右边也挂上钩码,直至杠杆平衡为止。
(3)重复多做几次平衡实验,得到不同数据。
(4)将数据记录下来,分析得出结论。
师:
很好,现在同学们可动手进行探究,每小组注意分工合作,完成探究任务。
学生分组认真探究,将结果填入自己设计好的表格中,同时对得到的结论进行分析、讨论。
老师在学生探究过程中进行巡视,发现问题及时提出,让学生自己去分析、解决问题。
师:
请五组中作记录的同学将你们的结果投影到屏幕上。
生:
我们这一组一共做4次平衡实验,每一次钩码所挂位置不同,数量也不相同,但每次都使它们保持平衡。
师:
将五组中的实验数据任意各取一组填入我设计的表格中,你们从中可得到什么结论(杠杆平衡的条件)。
生:
动力×动力臂=阻力×阻力臂。
师:
我看有一组数据代入“动力+动力臂=阻力+阻力臂”也能成立,这为什么不是杠杆平衡条件。
生:
我们所得到的数据全部符合“动力×动力臂=阻力×阻力臂”,而“动力+动力臂=阻力+阻力臂”不适合所有数据,因此它不是杠杆平衡条件。
三、结束新课,提出问题
1.通过探究,你能理解阿基米德的名言吗?
2.在探究实验中,为什么要使杠杆处于水平位置平衡?
3.家庭中使用的普通剪刀与理发用的专用剪刀有何不同?
请通过观察研究,说明理由(作业)。
专家点评
1.利用生活中的杠杆(开瓶器、杆秤)创设情境,引入新课,并让学生列举生活、生产中的事例,自行归纳出“杠杆”的概念,进而探究杠杆平衡规律。
这大大地激发了学生学习物理的兴趣,活跃了课堂气氛,学生可以愉快地完成学习任务。
同时也较好地体现了“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程基本理念。
2.课堂教学效果的好坏,并不在于教师是否把概念、规律讲清楚,讲透彻,而是看学生是否主动参与教学过程,勤于思考、乐于探究。
3.探究活动是一个较为复杂的过程,涉及到七个主要环节。
为了使学生活动有序进行,教师对探究活动进行分块处理,聚散结合。
这样不仅使学生活动丝丝入扣,忙而不乱,而且也使探究教学更具有目的性。