第十一章第一节《杠杆》实验教学说课稿 ---2023-2024学年教科版物理八年级下册

教科版物理八年级下册第十一章第一节《杠杆》实验教学说课稿 一、实验基本信息 《杠杆》内容选自2012教科版物理八年级下册第十一章第一节，属于《义务教育物理课程标准（2022年版）》中一级主题“运动和相互作用”二级主题“机械运动和力”内容，同时杠杆的平衡条件也是探究类学生必做实验。 （一）课标分析 《义务教育物理课程标准（2022年版）》对本节课的要求如下：内容要求：知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。学业要求：能依据观察和实验提出有关的科学探究问题，并作出有依据的猜想与假设，知道杠杆物理模型，在关于杠杆的科学探究中，能制定初步的实验方案。教学提示：引领学生记录数据；组织学生分析数据归纳出杠杆的平衡条件。 内容要求中“知道简单机械”提出了本节课目标水平，“探索并了解杠杆的平衡条件”是本节课的必由途径。结合学业要求和教学提示，在教学过程中应引领学生体会杠杆模型的建构，历经观察和分析实验现象，记录和处理实验数据的过程。 （2） 教材分析 （1）本章在教学的地位和作用：本章是在阐述了平动中的运动和相互作用规律后，进一步探索转动中的运动和相互作用规律；拓宽了学生对运动的研究视角，加深学生对运动和相互作用观念的认识。 （2）本节在教学的地位和作用：本节是研究机械的开篇之作。以生活中简单机械杠杆为起点，展开对杠杆平衡条件的探索并对杠杆进行分类，为后续学习定滑轮、动滑轮、滑轮组奠定知识基础。 二、实验创新点 （一）巧制异形杠杆，突破力臂建构 力臂是认识杠杆的重要概念。但由于日常生活中的经验积累，大部分学生认为是支点到力的作用点的距离影响杠杆的平衡，使得力臂概念建构过程中存在认知阻碍。此外，还对各版本教材对力臂概念的处理进行了对比分析，如表1。 表1 各版本教材力臂概念呈现方式对比 内容 版本 力臂概念具体位置 力臂 2012人教版、北师大、沪科版2013苏科版 杠杆：何为杠杆，支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂的概念—杠杆的平衡条件—生活中的杠杆—作业 2012教科版 杠杆—杠杆的平衡条件：观察杠杆的平衡，力臂的概念，实验探究杠杆的平衡条件—杠杆的分类—发展空间—自我评价 通过以上对比分析发现力臂概念呈现方式分为以下两种：第一种，直接在介绍杠杆模型后，以杠杆的五要素共同呈现；第二种，通过杠杆平衡实验，陈述力的作用点和力的方向的共同影响杠杆平衡，进而直接给出力臂。这些呈现方式，使得抽象的力臂概念表层化，不便于学生深入理解何为力臂，为何要有力臂。为此针对突破力臂概念建构难点，我的实验设计思路如图1所示。 图1 力臂概念建构实验设计思路 在教学过程中，我首先提出问题：影响杠杆平衡的距离因素是什么？来知晓学生的前概念。随后创设情境，提供依据生活实例自制的异形杠杆模型，让学生利用控制变量法寻找让杠杆再一次达到左侧水平平衡时阻力的作用点，结果发现三者支点到力的作用的距离并不相等，由此学生的前概念受到冲击，将求知欲望引发至高潮。此时我进行了适当留白，让孩子们仔细观察多个形状不同的杠杆在相同条件下达到平衡时的共性。而每个孩子的观察能力不一样，所以我搭建了台阶，引入了铅垂线，让还未发现共性的学生也“跳一跳，够得着”，彻底厘清了影响杠杆平衡的距离因素不是支点到力的作用点的距离。实验操作过程如图2所示。 图2 巧借异形杠杆，引发认知冲突 通过仔细观察，部分学生会提出了新猜想：支点到力所在作用线的距离影响杠杆的平衡。为了验证同学们提出的新猜想，借助了同心圆盘来展开探究。首先，通过同心圆盘控制支点到力的作用线的距离不变，改变力的方向和力的作用点，发现无论他们怎样改变，力的大小都不改变。随后再改变支点到力的作用线的距离，发现杠杆再次水平平衡时，力的大小发生了改变。进而让学生感悟到支点到力的作用线的距离确实是一个影响杠杆转动的有意义的物理量，物理学中将其命名为力臂。实验操作过程如图3所示。 图3 借助同心圆盘，建构科学概念 （二）自制人体杠杆模型，落实素养培养 杠杆模型贯彻在日常生活的方方面面，除了教材上呈现的生产生活类杠杆，我们人体骨骼中也存在着很多杠杆模型。人体杠杆不易观察，却与我们的生命生活健康密切联系。而利用物理知识去分析人体健康问题恰恰是以往教学容易忽视的地方。为此我巧设人体杠杆，借由跨学科实践任务，带领学生分析解决相关健康问题，真正实现学科育人的功能和价值。本过程需要的实验器材如下表2所示。 表2 人体杠杆模型实验器材 器材 硬卡片模型 角度尺 拉压力传感器 高精度显示器 乳胶管、细线 图片 在实验时，为了让同学们直观地感受到低头对颈部肌肉产生的负荷，我利用人体杠杆模型，结合力的传感器直观呈现出低头时后侧拉力的变化。如图4所示，由实验可见，低头的角度越大，头颅重力力臂就越长，后颈肌肉承受的拉力就越大。所以长期低头会使颈部后侧肌肉一直处于较大拉力状态，导致肌肉劳损。为保护颈部健康，我们应当拒做低头族。由此培养学生从物理学的视角分析和解决实际问题的能力，树立健康生活意识。 图4 模拟低头不同角度颈部后侧拉力变化 三、实验原理 通过异形杠杆探究影响杠杆平衡的距离因素和利用人体头部杠杆模型呈现颈部拉力的变化都是应用了杠杆的平衡原理，即。 4、 实验教学目标： 在对接《义务教育物理课程标准（2022年版）》对杠杆一节教学内容的建议，结合对教材的分析和学生学情剖析，我制定了指向培养学生科学探究、模型建构和证据解释的四维教学目标。如图5所示。 图5 杠杆实验教学目标 结合本节课的教学目标，明确了本节课的教学重难点。 教学重点：杠杆的平衡条件探究和理解。 教学难点：力臂概念的建立、杠杆平衡条件的应用。 5、 实验教学流程 本节课的教学过程，如图6所示。 图6 杠杆实验教学过程 六、实验效果评价： 第一，本次实验教学通过创新教具和实验设计成功的突破了力臂概念建构难点，让学生顺利建构起力臂概念。 第二，借助自制人体头部杠杆模型，助力学生完成从形象到抽象思维跨越，很好培养了学生杠杆模型建构能力。 第三，通过分析长期低头引发的健康问题，培养了学生从物理学的视角分析解决问题的能力，加深了物理与生命健康的联系。 学科网（北京）股份有限公司 $$