蘇科版義務(wù)教育課程標(biāo)準實驗教科書 物理 九年級 上冊 第十一章 簡單機械和功一、杠桿 【設(shè)計思路】本節(jié)教材由“什么是杠桿”和“杠桿的平衡條件”兩部分內(nèi)容組成，“杠桿”部分設(shè)置了“如何拔圖釘” 等現(xiàn)象討論及“杠桿的五要素”；“杠桿平衡條件”部分則設(shè)置了“探究杠桿的平衡條件”和“杠桿的應(yīng)用”。具體教學(xué)時，以“認識杠桿”、“理解力臂”、“探究杠桿平衡條件”為主要任務(wù)。充分考慮初中學(xué)生的認知特點，采用從學(xué)生的生活實際出發(fā)創(chuàng)設(shè)問題情景，激發(fā)學(xué)生思考、實踐。這也體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，同時注重構(gòu)建以學(xué)生的“探究行為”為核心學(xué)習(xí)行為的物理課堂，讓學(xué)生在經(jīng)歷探究中掌握科學(xué)知識、領(lǐng)悟科學(xué)方法、培養(yǎng)探究能力，激發(fā)對科學(xué)的興趣。具體流程如下：活動1：基于現(xiàn)象，認識杠桿活動2：實踐探究，了解杠桿活動3：探究杠桿的平衡條件活動4：應(yīng)用規(guī)律，解決問題學(xué)生利用螺絲刀把圖釘撬開、羊角錘把鐵釘拔出，瓶蓋扳子把瓶蓋撬開，并總結(jié)這些工具使用過程中的共同特征，得出杠桿概念。1、認識杠桿的概念2、體驗物理來自生活3、了解物理概念的得出：從不同的物理現(xiàn)象中去尋找共同點探究當(dāng)杠桿平衡時，影響動力F1大小的因素，得出并理解力臂的概念，同時為探究杠桿的平衡條件作鋪墊。對照杠桿平衡時影響動力F1大小的因素，設(shè)計并進行實驗探究杠桿的平衡條件。從杠桿的平衡條件的角度思考、討論，說出減小動力的方法及其理論依據(jù)。1、理解力臂的概念2、學(xué)會把實際問題轉(zhuǎn)化為物理模型2、有控制變量的思想1、理解杠桿的平衡條件2、學(xué)會設(shè)計實驗步驟3、養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度1、加深對杠桿的平衡條件的理解2、有把物理應(yīng)用于生活的意識活動的主要內(nèi)容活動的主要目標(biāo)【教學(xué)目標(biāo)】1、知道什么是杠桿，能從常見的工具中辨認杠桿。2、理解力臂的概念，會畫杠桿的力臂。3、理解杠桿的平衡條件，能通過實驗探究總結(jié)出杠桿的平衡條件，會用杠桿的平衡條件解決實際問題。4、培養(yǎng)學(xué)生把物理與生活相結(jié)合的意識。【教學(xué)重、難點】1、理解力臂的概念，會畫杠桿的力臂。2、理解杠桿的平衡條件，能通過實驗探究總結(jié)出杠桿的平衡條件，會用杠桿的平衡條件解決實際問題。【教學(xué)資源】實驗器材：彈簧測力計、木板、螺絲刀、羊角錘、瓶蓋扳手、鉤碼、杠桿、圖釘、鐵釘視頻資源：太空機械臂 生活中的杠桿 螺絲刀撬圖釘、羊角錘拔鐵釘，瓶蓋扳子撬瓶蓋【教學(xué)過程】活動1：基于現(xiàn)象，認識杠桿教師出示：太空機械臂的圖片（圖1），師問：同學(xué)們，你們知道這是什么嗎？圖1師講：這是太空機械臂，太空機械臂是衡量一個國家航天水平高低的重要標(biāo)志，我們來看一段視頻：播放視頻：太空機械臂師講：太空機械臂這個神奇而復(fù)雜的機械它們其實都是由簡單機械組成，要想了解它們的工作原理，我們先來學(xué)習(xí)一種最簡單的機械-杠桿。教師出示：木板上的圖釘、鐵釘、飲料瓶（圖2）。圖2師問：木板上的有圖釘和鐵釘、這里還有飲料瓶，請同學(xué)們利用給你的工具，把釘子拔出來，把瓶蓋打開，動手試一試，看看怎樣操作最方便。學(xué)生活動1：利用工具把釘子拔出來，啤酒瓶瓶蓋打開學(xué)生展示工作過程，師講：請同學(xué)上來展示一下，你來拔圖釘，你來拔鐵釘，你來撬瓶蓋感謝這三位同學(xué)的精彩表現(xiàn)。視頻播放（螺絲刀把圖釘撬開、羊角錘把鐵釘拔出，瓶蓋扳子把瓶蓋撬開）師問：這些工具在工作過程中有何共同特征？生答：轉(zhuǎn)動生答：繞固定點轉(zhuǎn)動學(xué)習(xí)小結(jié)1：在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒稱為杠桿。（物理概念或規(guī)律的得出往往是從不同的物理現(xiàn)象中去尋找共同點）師講：要進一步了解杠桿，我們先來認識幾個與杠桿相關(guān)的名詞，就以螺絲刀撬圖釘為例，在杠桿轉(zhuǎn)動過程中，固定不動的點稱為支點，用符號“O”表示，使杠桿轉(zhuǎn)動的力稱為動力，用符號“F1”表示，杠桿作為一個工具，在轉(zhuǎn)動過程中必定受到阻礙它轉(zhuǎn)動的力，這個力稱為阻力，用符號“F2”表示.師問：請同學(xué)們思考：這里的阻力是誰施加的力，方向怎樣？生答：圖釘，方向向下。師講：對于支點、動力、阻力，想必我們已經(jīng)有一個初步的了解，請同學(xué)們在學(xué)案上畫出羊角錘、瓶蓋扳子在工作過程中的支點、動力和阻力。學(xué)生練習(xí)1：畫出羊角錘、瓶蓋扳子的支點、動力、阻力。（投影矯正圖3）F2OF1F2F1F1圖3圖4師問：杠桿作為一個工具在古代就已經(jīng)得到了廣泛的使用，請同學(xué)們思考：在這些圖中，哪部分是杠桿？師講：創(chuàng)造和使用工具，充分體現(xiàn)了古代勞動人民的智慧，在我們現(xiàn)在的生活中，也有各種各樣的杠桿，你能舉出例子嗎？生答：.視頻：生活中的杠桿師講：生活中不是缺少杠桿，而是缺少發(fā)現(xiàn)杠桿的眼睛。（設(shè)計說明：學(xué)生從螺絲刀、羊角錘、瓶蓋扳子入手，讓學(xué)生動手體驗，尋找共同點，得出杠桿的概念，在聯(lián)系生活實際列舉生活中的杠桿。本環(huán)節(jié)滲透物理教學(xué)的基本理念：從生活走向物理，讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程，注重對現(xiàn)象的觀察和分析，注重體現(xiàn)“探究行為”，關(guān)注物理概念得出的過程和方法。）活動2：實踐探究，了解杠桿師講：杠桿的使用給我們的生活帶來了很大的便利，我們還以螺絲刀為例，使用它的可以。師問：我們把問題再推進一下，如果要想讓施加的動力F1再小一點，你有什么方法呢？也就是動力F1的大小與哪些因素有關(guān)？學(xué)生思考、討論、回答。在這個事例中，通過我們手的感覺并不能非常準確的區(qū)分動力F1的大小關(guān)系，因此我們可以想方設(shè)法讓這實際問題轉(zhuǎn)化為一個可測量的物理模型：如圖5用鉤碼的拉力表示阻力，用彈簧測力計的拉力表示動力，通過改變一些因素，觀察F1的大小是否變化，從而找出影響動力F1大小的因素。OF1F2圖5師問：在實驗過程中，如何讓彈簧測力計的示數(shù)保持穩(wěn)定？生答：讓杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，師講：靜止?fàn)顟B(tài)稱之為平衡狀態(tài)，杠桿的平衡狀態(tài)除了是靜止?fàn)顟B(tài)之外還有勻速轉(zhuǎn)動。板書：2、杠桿的平衡狀態(tài)：靜止或勻速轉(zhuǎn)動師講：接下來就請同學(xué)們通過實驗，找出杠桿靜止時，影響動力F1大小的因素學(xué)生活動2：探究杠桿靜止時，影響動力F1大小的因素生答1：影響動力F1大小的因素有阻力F2圖6生答2：動力F1作用點的位置生答3：動力F1的方向生答4：阻力F2作用點的位置師針對2、3引導(dǎo)學(xué)生思考（圖6）：1、改變動力F1的作用點實際是改變了哪個物理量（支點到動力F1作用點的距離）2、改變動力F1的方向?qū)嶋H是改變了哪個物理量（支點到動力F1作用線的距離）3、進一步研究發(fā)現(xiàn)：改變F1的作用點和改變F1的方向其本質(zhì)上是改變了同一個物理量：支點到動力作用線的距離。師講：這個距離，物理上給它專門命名稱為：動力臂，用L1表示，因此影響F1大小的因素還有動力臂L1。對比動力臂，同學(xué)們思考還有什么因素影響動力F1的大小？生答：阻力臂L2師問：什么是阻力臂。生答：支點到阻力作用線的距離師問：除了阻力的作用點會影響阻力臂的大小，還有什么會影響阻力臂的大小師講：阻力的方向。師問：螺絲刀撬圖釘，我們能否把動力臂、阻力臂畫出來？總結(jié)：畫力臂的方法：1、找支點，2、過力的作用點沿力的方向畫出力的作用線，3、作出點O到力的作用線的垂直距離。師講：根據(jù)剛才的方法，請同學(xué)們畫出羊角錘、瓶蓋扳子的動力臂、阻力臂。學(xué)生練習(xí)2：畫出羊角錘、瓶蓋扳子的動力臂、阻力臂。（投影矯正圖7）圖7師：學(xué)習(xí)的過程就是一個不斷積累，不斷的總結(jié)的過程，到此為止我們學(xué)到的主要內(nèi)容有：1、 杠桿:在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒2、 杠桿的平衡狀態(tài)：靜止或勻速轉(zhuǎn)動阻力F2動力臂L1阻力臂L23、 影響動力F1大小的因素：（設(shè)計說明：本環(huán)節(jié)通過對“如何使螺絲刀的力更小”展開討論，并不這實際問題轉(zhuǎn)化為可測量的物理模型，促進學(xué)生的猜想，增加實驗體驗，同時為探究杠桿的平衡條件作鋪墊，也讓體會和感悟?qū)嶒瀸鉀Q問題的重要性，培養(yǎng)學(xué)生探究物理規(guī)律的能力。）活動3：探究杠桿的平衡條件師講：如果我們把研究再深入一些：杠桿平衡狀態(tài)與動力F1、阻力F2、動力臂L1、阻力臂L2四個因素有關(guān)，它們在數(shù)值滿足怎樣的關(guān)系，杠桿才會平衡呢？下面我們一起探究杠桿的平衡條件。由于杠桿有重力，為了避免重力對實驗的影響，我們最好把杠桿的支點放在重心上。實驗思考1：如何方便測量力臂（杠桿在水平位置靜止）實驗思考2：如何調(diào)節(jié)杠桿在水平位置靜止（對照天平的調(diào)節(jié)）圖8實驗思考3：如何精確測量力的大小（彈簧測力計向上拉）（圖8）綜合以上分析，我們可以設(shè)計實驗步驟1、調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使之在水平位置平衡2、測出一組數(shù)據(jù)，如F2=1N、阻力臂L2=10cm，動力臂L1=5cm、測出動力F13、保持動力臂L1、阻力臂L2不變，改變阻力F2，測出動力F14、保持阻力F2、阻力臂L2、改變動力臂L1，測出動力F15、保持阻力F2、動力臂L1、改變阻力臂L2，測出動力F1學(xué)生對照實驗設(shè)計，進行實驗，教師巡視并指導(dǎo)教師請一組學(xué)生把實驗的數(shù)據(jù)填在黑板上師問：同學(xué)們看看這組同學(xué)測量的數(shù)據(jù)可靠嗎？生答：可靠師問：對照1、2兩次實驗，可以得出：L1、L2不變時，F(xiàn)2越大，F(xiàn)1越大。對照2、3兩次實驗，可以得出什么規(guī)律？生答：F2、L2不變時，L1越大，F(xiàn)1越小師問：對照3、4兩次實驗，可以得出什么規(guī)律？生答：F2、L1不變時，L2越大，F(xiàn)1越大師問：如果把這四個物理量綜合考慮，它們滿足什么條件，杠桿才會平衡？那我們請這組同學(xué)對照你們測出的數(shù)據(jù)分析一下。生答：F1L1=F2L2師問：這組同學(xué)總結(jié)出的杠桿的平衡條件與你們的測得地實驗數(shù)據(jù)符合嗎？生答：符合師講：其實這個結(jié)論在2000多年前就由古希臘學(xué)者阿基米德總結(jié)出來了，杠桿的平衡條件也稱為杠桿原理。阿基米德曾說過：給我一個支點，我可以撬動整個地球。正是因為他有撬動地球的想法，他才有了超出常人的成就，所以人都是要有夢想。（設(shè)計說明：本環(huán)節(jié)在重點探究杠桿的平衡條件，讓學(xué)生先討論，理清實驗步驟，同時考慮到減小實驗誤差，讓彈簧測力計豎直向上拉，便于學(xué)生操作實驗、得出規(guī)律。）活動4.應(yīng)用規(guī)律，解決問題師講：通過今天的學(xué)習(xí)，我們了解了杠桿，知道杠桿的平衡狀態(tài)以及平衡條件，下面我們還以螺絲刀撬為例，圖9請同學(xué)們根據(jù)杠桿平衡條件思考如何操作更省力，并說出理論依據(jù)。A 圖9圖10學(xué)生討論并回答：生答：把動力作用點向右移動，依據(jù)：F2、L2不變，L1變大，F(xiàn)1變小。生答：把木塊向左移動，F(xiàn)2不變，L2變小同時L1變大，F(xiàn)1變小。生答：。師問：考慮到實際情況，如果F2不變，支點不變，F(xiàn)1作用點（如圖10），如何減小F1學(xué)生討論，F(xiàn)1方向與杠桿垂直，動力臂最長，此時動力最小。結(jié)束語：本節(jié)課我們以生活中的一些常見的工具為例，學(xué)習(xí)了杠桿，同時又用杠桿的知識去解決生活中的問題，物理來自于生活，同時又應(yīng)用于生活，只有把物理和生活相結(jié)合，物理的學(xué)習(xí)才能發(fā)揮它最大的價值。（設(shè)計說明：本教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計的重點是從杠桿的平衡條件的角度思考減小動力的方法，并說出其理論依據(jù)，應(yīng)用學(xué)到的物理規(guī)律解決生活中的問題是物理學(xué)習(xí)的重要目標(biāo)，整節(jié)課以螺絲刀撬圖釘貫穿始終，讓學(xué)生在實踐中總結(jié)、在思考中探索，從而加深了學(xué)生對物理概念、規(guī)律的理解和掌握。）板書：1、杠桿：在力的作用下能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒稱為杠桿。支點（O） 動力（F1） 阻力（F2） 動力臂（L1） 阻力臂（L2）2、 杠桿的平衡狀態(tài)：靜止或勻速轉(zhuǎn)動3、 杠桿的平衡條件：F1L1=F2L27