科學探究:槓桿的平衡條件教學設計
【教學目標】
一、知識與技能
知道什麼是槓桿,能從常見的工具和簡單機械中識別出槓桿;理解支點、阻力、阻力臂、動力、動力臂;知道槓桿平衡的條件;能根據實際需要正確選擇和使用槓桿。
二、方法與過程
經歷“探究槓桿平衡條件”的過程,參與科學探究活動,體驗科學探究的全過程。培養學生的觀察力、創造想象力;實驗操作能力和數據處理能力;能根據自己制定的分類原則給槓桿分類;學習分類的方法。
三、情感態度價值觀
體驗科學探究的樂趣,激起學生學習物理的興趣,培養學生認真、細緻和實事求是的科學態度。瞭解槓桿在我國古代的應用。
【教學難點】
1.設計“探究槓桿平衡條件”的實驗方案;
2.力臂的確定.
【教學重點】
探究槓桿平衡條件。
【教學方法】
實驗探究,引導創新。
【教學過程】
一、引入新課
同學們,我是阿基米德,已經兩千多歲。在兩千多年前,我說過“給我一個支點,我可以撬動地球。”兩千多年來,我沒有將地球撬動,這是事實,這並不是我的錯,因爲我沒有找到一個合適的支點。可是,許多愛嚼舌頭的人硬說我是在吹大話,在說謊。我這個兩千多歲的人實在受不了這樣的委屈。今天,我請大家幫我伸冤,你們願意嗎?不管結果如何,我──阿基米德先在這謝謝大家了!
大家有信心嗎?
要想幫我伸冤,實際很容易,只需弄清槓桿的平衡條件即可。
二、新授
槓桿是一種古老而簡單的機械,許許多多機械的應用改變和豐富了我們的生活。今天我們就從生活中的槓桿說起,瞭解機械與人的關係。
1.認識槓桿
讓學生展示自帶的槓桿(鐵錘、剪刀、輪軸、扳子、鋼絲鉗、鑷子等)並說出其應用及特徵。
討論、歸納各種槓桿的共同特徵:
(板書)在力的作用下,能繞某一固定點轉動的硬棒,物理學中叫槓桿。
出示圖片:猿人移動石塊
置疑:古猿要把大石塊移動,用木棍捅石塊捅不動,誰能想法幫幫它?
置疑:古猿用的木棍是槓桿嗎?
鐵錘、剪刀、輪軸、扳子、鋼絲鉗、鑷子等是不是槓桿?
置疑:爲什麼人們利用槓桿橇石塊時總是把支點放在離石塊很近的地方?而不放到離石塊遠一些的地方?
2.認識槓桿的幾個概念
介紹支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂。
強調力臂的畫法:
·找支點;
·畫出動力和阻力的作用線;
·過支點向力的作用線作垂線,垂線的長度即是力臂。
概括爲:一找點二畫線三作垂線段。
用橡皮、筆、書、直尺設計一個槓桿探究支點在不同位置時動力的大小情況。
結論:動力臂越長、阻力臂越短,越省力;動力臂越短、阻力臂越長,越費力。
所以人們爲了用較小的力撬大石塊時,就要把支點放到離石塊較近的地方,增大動力臂、減小動力。
(1)提出問題大家能否猜想一下動力、動力臂、阻力、阻力臂之間的關係呢?
3.槓桿的平衡條件
(2)猜想與假設讓學生充分猜想,同時用橡皮、小刀、直尺、硬幣等物示意給學生看,什麼叫槓桿的平衡。
學生可能給許多種猜想如:
①F1+L1=F2+L2②F1/L1=F2/L2③F1-L1=F2-L2④F1×L1=F2×L2
教師帶領學生分析以上猜想,甄別那是明顯錯誤的猜想,如①F1+L1=F2+L2③F1-L1=F2-L2,力和力臂單位不一樣是不能加減的'。
將學生分成兩部分分別探究②F1/L1=F2/L2④F1×L1=F2×L2
(3)制定計劃與設計實驗
設計實驗方案:(引導學生討論,實驗裝置中力的大小、力臂的大小最好能隨時知道。實驗探究前,應讓學生充分討論他們的探究方案。)
實驗目的:
探究槓桿的平衡條件
實驗器材:
槓桿、鐵架臺、鉤碼
實驗步驟:
①如圖,把槓桿的中點支在鐵架臺上,調節槓桿兩端的平衡螺母,使槓桿在水平位置平衡;
※爲什麼要求槓桿靜止時,在水平位置呢?(因爲這樣力臂的數值在槓桿上就能直接讀出或量出.)
※ 調節槓桿平衡的方法:左沉右旋 右沉左旋
②在槓桿兩邊掛適當鉤碼,並移動鉤碼位置,使槓桿在水平位置再次平衡,計算兩力的大小,並讀出兩力臂的值,將力和力臂的數值填入表中;(重複3次)
(4)進行實驗與收集證據
實驗次數
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
2
3
分析判斷:在分析判斷過程中有可能出現F1+L1=F2+L2的結論,要求學生認真分析數據,找到出錯的原因,爲以後的學習和工作打下堅實的基礎。
(5)討論、交流、合作
你的實驗結論與你的假設一致嗎?你的結論是什麼?
(6)得出結論:槓桿的平衡條件是:
動力×動力臂=阻力×阻力臂 (F1×L1=F2×L2)
4.槓桿的分類
告訴學生分類首先要制定分類原則,然後按原則分類。
無論學生怎樣分類,只要符合分類原則,都應充分肯定。
5.作業設計:
在如圖所示的實驗裝置中:
(1)實驗前沒有掛鉤碼時,發現槓桿左邊下傾,這時可以將槓桿右端的螺母向邊旋一些,使槓桿水平平衡。
(2)實驗時只有8個相同的鉤碼,槓桿上的點是等間距的,當在A點掛4個鉤碼時,則怎樣掛鉤碼可以使槓桿水平平衡?請設計出兩種方案。
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