科学探究:杠杆的平衡条件教学设计(2)

时间:2021-08-31

1.认识杠杆

  让学生展示自带的杠杆(铁锤、剪刀、轮轴、扳子、钢丝钳、镊子等)并说出其应用及特征。

  讨论、归纳各种杠杆的共同特征:

  (板书)在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬棒,物理学中叫杠杆。

  出示图片:猿人移动石块

  置疑:古猿要把大石块移动,用木棍捅石块捅不动,谁能想法帮帮它?

  置疑:古猿用的木棍是杠杆吗?

  铁锤、剪刀、轮轴、扳子、钢丝钳、镊子等是不是杠杆?

  置疑:为什么人们利用杠杆橇石块时总是把支点放在离石块很近的地方?而不放到离石块远一些的地方?

2.认识杠杆的几个概念

  介绍支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂。

  强调力臂的画法:

  ·找支点;

  ·画出动力和阻力的作用线;

  ·过支点向力的作用线作垂线,垂线的长度即是力臂。

  概括为:一找点二画线三作垂线段。

  用橡皮、笔、书、直尺设计一个杠杆探究支点在不同位置时动力的大小情况。

  结论:动力臂越长、阻力臂越短,越省力;动力臂越短、阻力臂越长,越费力。

  所以人们为了用较小的力撬大石块时,就要把支点放到离石块较近的地方,增大动力臂、减小动力。

  (1)提出问题大家能否猜想一下动力、动力臂、阻力、阻力臂之间的关系呢?

3.杠杆的平衡条件

  (2)猜想与假设让学生充分猜想,同时用橡皮、小刀、直尺、硬币等物示意给学生看,什么叫杠杆的平衡。

  学生可能给许多种猜想如:

  ①F1+L1=F2+L2②F1/L1=F2/L2③F1-L1=F2-L2④F1×L1=F2×L2

  教师带领学生分析以上猜想,甄别那是明显错误的猜想,如①F1+L1=F2+L2③F1-L1=F2-L2,力和力臂单位不一样是不能加减的。

  将学生分成两部分分别探究②F1/L1=F2/L2④F1×L1=F2×L2

  (3)制定计划与设计实验

  设计实验方案:(引导学生讨论,实验装置中力的大小、力臂的大小最好能随时知道。实验探究前,应让学生充分讨论他们的探究方案。)

  实验目的:

  探究杠杆的平衡条件

  实验器材:

  杠杆、铁架台、钩码

  实验步骤:

  ①如图,把杠杆的中点支在铁架台上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;

  ※为什么要求杠杆静止时,在水平位置呢?(因为这样力臂的数值在杠杆上就能直接读出或量出.)

  ※ 调节杠杆平衡的方法:左沉右旋 右沉左旋

  ②在杠杆两边挂适当钩码,并移动钩码位置,使杠杆在水平位置再次平衡,计算两力的大小,并读出两力臂的值,将力和力臂的数值填入表中;(重复3次)

  (4)进行实验与收集证据

  实验次数

  F1/N

  L1/cm

  F2/N

  L2/cm

  1

  2

  3

  分析判断:在分析判断过程中有可能出现F1+L1=F2+L2的结论,要求学生认真分析数据,找到出错的原因,为以后的学习和工作打下坚实的基础。

  (5)讨论、交流、合作

  你的实验结论与你的假设一致吗?你的结论是什么?

  (6)得出结论:杠杆的平衡条件是:

  动力×动力臂=阻力×阻力臂 (F1×L1=F2×L2)4.杠杆的分类

  告诉学生分类首先要制定分类原则,然后按原则分类。

  无论学生怎样分类,只要符合分类原则,都应充分肯定。

5.作业设计:

  在如图所示的实验装置中:

  (1)实验前没有挂钩码时,发现杠杆左边下倾,这时可以将杠杆右端的螺母向边旋一些,使杠杆水平平衡。

  (2)实验时只有8个相同的钩码,杠杆上的点是等间距的,当在A点挂4个钩码时,则怎样挂钩码可以使杠杆水平平衡?请设计出两种方案。