内容正文:
第1节 杠杆
1.物理观念:
(1)能识别出杠杆,并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂,
会画力臂;会判断生活中的杠杆是省力杠杆、等臂杠杆、费力杠杆。
(2)能够从机械平衡角度认识杠杆的平衡,能利用杠杆的平衡条件进行
分析和计算。
2.科学思维:
(1)能从实例中抽取出杠杆模型(模型建构),使用模型解释物理现象。
(2)能在实验和论证过程中,建构力臂概念(科学推理、质疑创新)。
体验观察
模型建构
形成(力臂)概念
规范测量
归纳概括
杠杆
探究
杠杆平衡条件
生活中的杠杆
比较分析
理解本质
解释现象
实验探究
归纳结论
杠杆的知识是前几章力学知识的延续,也是学习滑轮和轮轴等简单机械的基础。
天宫一号空间站的机械臂
引入①:历史的发展,人类的探索
提示:本节首图通过呈现古人使用杠杆的场景,是学生感受到杠杆是一种劳动工具。节首图与章首图“机械臂”,通过两个跨越历史长河的机械变迁,向学生展示机械历史的进程,反映人类对机械的不断探索。这对于杠杆概念的引入和学生情感体验具有重要意义。
问题①:
工具①:
问题②:
工具②:
工具③:
问题③:
引入②:使用工具解决问题--从机械的实际意义角度入手
提示:杠杆可以是各种形状的,可粗可细、可方可圆、可直可弯,但必须是使用时不发生显著变形。建议举例类型多些……
1.杠杆
引导学生观察或使用撬棍、跷跷板、羊角锤等工作过程,归纳这些工具的共同特征,抽象出杠杆模型(情境要丰富、建议学生有充分工具使用的体验)。从力的作用效果角度理解动力和阻力:使杠杆转动的力是动力;阻碍杠杆转动的力是阻力。
1.杠杆
力臂概念的建立:显示前概念--探究释疑--形成正确概念
如何使用撬棒更省力?
在哪点推门更容易?
1.杠杆
力臂概念的建立:显示前概念--探究释疑--形成正确概念
O
支点到力的作用线的距离
--力臂
O
2
4
6
8
O
2
4
6
8
2
4
6
8
1.杠杆
力臂概念的建立:显示前概念--探究释疑--形成正确概念
杠杆的平衡与支点到力的作用线的距离有关,这个距离叫做力臂。
1.杠杆
力臂概念的建立:显示前概念--探究释疑--形成正确概念
1.杠杆
×
•
F2
2.探究杠杆的平衡条件
目的:避免杠杆自重对实验的影响。
如果杠杆不水平平衡,怎样调节平衡螺母?
目的:便于测量力臂。
F=G=mg
多次实验,保证结论的普遍性。
提示:教学中要明确杠杆静止或匀速转动时都叫杠杆平衡。课标要求的学生探究性实验。探究前的实验设计很重要,教师要提出启发性问题进行引导。
2.探究杠杆的平衡条件
①动力:钩码
阻力:钩码
②动力:弹簧测力计
阻力:钩码
2.探究杠杆的平衡条件
注意:数据分析多加引导。
F和L由于量纲不同,不可能相加或相减,只能是相乘或相除。
力大相应力臂就小,猜测动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积相等。
优点:方案灵活,学生不需要进行变量分析,容易上手。
2.探究杠杆的平衡条件
阻力、阻力臂不变,只改变动力和动力臂。
阻力与阻力臂乘积为定值
动力和动力臂成反比
动力与动力臂乘积一定
提示:这个探究活动的重点应放在对实验数据的交流共享,以及通过分析与论证总结得出杠杆平衡条件的环节上。
阻力
F2/N 阻力臂
L2/cm 动力
F1/N 动力臂
L1/cm
优点:
从实际情境出发,探究目的更清晰;
学生容易进行变量分析;
学生容易通过两列变量找到规律。
2.探究杠杆的平衡条件
阻力、阻力臂不变,只改变动力和动力臂。
小钩码
模拟情境任务:提升杠杆上同一位置、同样重的物体。
20kg
壶铃
2.探究杠杆的平衡条件
弹簧测力计改变方向,观察力的变化,找到最小力。
实验①:
G=2N
G=2N
G=2N
F=1.3N
F=1N
F=1.5N
提示:实验中要注意培养学生的科学态度和实事求是的精神。对通过实验不能得出杠杆平衡条件的学生,要引导他们分析实验过程,找出错误所在或误差过大的原因。要给学生足够时间充分讨论与交流探究的结果。
2.探究杠杆的平衡条件
画力臂,结合杠杆平衡条件,分析垂直于直杆用力最小的原因。
实验①:
通过
2.探究杠杆的平衡条件
杠杆平衡时,同时向两端增加(或减少)相同个数的钩码,杠杆会发生怎样的变化?
实验②:
G=2N
G=2N
F=1.3N
F=1N
F=1.5N
杠杆平衡时,同时将两侧的钩码向靠近或远离支点方向移动一个小格,杠杆会发生怎样的变化?
实验③:
有的小组在杠杆平衡时,认为杠杆平衡条件是“动力+动力臂的数值与阻力+阻力臂的数值相等”,怎样用实验说明这个观点不正确?
实验④:
3.生活中的