6.5 杠杆（教学设计）物理新教材沪粤版八年级下册

6．5 杠杆 ◁设 计 意 图 ▷ 让学生从生活现象入手，通过多种教学手段（如实验、观察、讨论等）构建力的概念、理解力的单位、作用效果等。例如，通过展示推门、踢球等生活中力的现象引出力的概念，借助弹簧测力计的使用等具体例子帮助学生理解。 培养学生使用实验器材（如弹簧测力计）的技能，通过实验操作提高学生的动手实践能力，同时让学生掌握力的测量方法，能够进行力的单位转换等。 通过实验探究，让学生经历提出假设、设计实验、收集和分析数据等过程，提升问题解决能力和创新意识，培养学生的科学探究精神。例如在探究力的性质实验中，学生可以自主操作并分析数据。 引导学生进行小组讨论（如探讨力的性质和测量方法），培养批判性思维和合作学习的能力。在理解抽象的力的概念时，锻炼学生的逻辑思维能力，学会从实验和实际情境中总结规律。 让学生将所学的力的知识与生活实际相联系，解释生活中的力的现象（如推门比拉门省力的原因），增强学生对物理现象的观察力和解释能力，从而提升科学素养。 通过多媒体演示、网络资源的引入等丰富学习体验的方式，促进科学素养和人文素养的融合，培养学生对物理学科的兴趣，提高学生学习的积极性。 由于力的概念比较抽象，学生理解困难，所以课程设计从生活实例出发，采用多种教学方法（如讲授法、实验法、讨论法等），让学生从多个角度理解力的概念，还通过实验和实际情境让学生体会力的本质。 考虑到学生在实验设计和数据分析能力方面尚待提高，教师在实验探究环节提供必要的指导和支持，如为学生提供实验器材并确保实验安全，引导学生分析实验数据得出结果并解释现象，帮助学生克服可能遇到的操作不当、数据不准确等问题。 ◁教 材 分 析 ▷ 一、知识关联与铺垫 在学习杠杆相关知识前，学生已对力、力的三要素和力的示意图等知识有所掌握，这为杠杆知识的学习奠定了基础。例如在理解杠杆的动力、阻力、动力臂和阻力臂等要素时，力的相关知识能帮助学生更好地理解这些概念。 二、内容特点 1． 实用性 杠杆知识源于生活且应用广泛，充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。生活中的很多工具如剪刀、跷跷板、撬棒等都是杠杆的实例，学生可以通过这些常见工具来认识杠杆的原理，同时也能将所学的杠杆知识应用到实际生活中去解释相关现象或者解决实际问题。 2． 探究性 杠杆平衡条件需要学生在教师引导下，通过小组合作探究得出，如常见的通过实验探究得出F1l1 = F2l2这一结论。在探究过程中，学生要经历提出问题、设计实验、进行实验、分析数据等一系列科学探究步骤，有助于培养学生的科学探究能力。 三、教学任务与板块 1． 初步认识杠杆 包括认识杠杆的概念以及杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）。例如从生活中的跷跷板、压水机、撬石头等实例中抽象概括出杠杆的概念，通过杆秤等实例理解杠杆的五要素。这部分内容是后续探究杠杆平衡条件的基础。 2． 探究杠杆平衡条件 这是本节课的重点内容之一。学生要明确杠杆平衡状态（静止或匀速转动），然后通过实验探究影响杠杆平衡的因素，最终得出杠杆平衡条件。在这个过程中，教师需要引导学生设计实验方案、进行实验操作、处理实验数据等，培养学生的实验操作能力和逻辑思维能力。 四、在教材中的地位 杠杆这一章节在教材中起到承上启下的作用。一方面是前面“力”知识内容的延伸，加深了学生对力在不同情境下作用效果的理解；另一方面是后续“其他简单机械”探究学习的开始，学生通过对杠杆知识的学习，可以更好地理解其他简单机械的原理和应用。 ◁学 情 分 析 ▷ 一、知识基础 1． 已有接触但不严谨 学生在小学自然课、日常生活等多方面接触过杠杆现象，有一定的生活感性认识，但描述可能不够科学严谨。例如他们知道跷跷板、剪刀等是杠杆，但对于杠杆概念的准确表述、五要素的认识等还存在不足。 2． 具备相关力学基础 八年级学生已初步掌握力的三要素，会画力的示意图，有一定的力学知识基础，这有助于他们理解杠杆中的动力、阻力等概念，但对于像力臂这种相对抽象的概念理解起来可能会有困难。 二、能力水平 1． 基本能力具备 学生具备对物理现象基本的观察和分析能力，有一定分析问题、解决问题的能力。在教师正确引导下，能够设计解决问题的方案，如在探究杠杆平衡条件的实验中，可以进行实验方案设计、操作等。 2． 参与和表现欲强 他们有较强的参与意识和表现欲望，乐于在课堂上积极参与实验、讨论等活动，这有利于开展探究式教学，像在探究杠杆平衡条件的小组活动中能积极参与并发挥作用。 三、情感态度 1． 兴趣易被激发 初中生的年龄和心理特点使他们对操作实验和趣味故事感兴趣，在课堂上结合生活中的趣事、故事或魔术引入杠杆知识，极易引发他们的兴趣和探知欲，能够让他们更快地进入课堂学习状态。 ◁教 学 目 标 ▷ 【知识目标】 1．理解杠杆的平衡条件 这一目标处于理解层次，要求学生不仅要知道杠杆平衡条件的表达式F1l1 = F2l2，还要理解其背后的物理意义，如力和力臂之间的相互关系以及对杠杆平衡状态的影响。 2．能够根据实物图画出杠杆的示意图 这是简单应用层次的目标。学生需要将对杠杆五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）的理解运用到实际操作中，准确地识别实物中的这些要素，并在图中表示出来，考验学生对概念的掌握和绘图能力。 3．会利用杠杆的平衡条件解决简单的问题 也是简单应用层次的目标。例如在给定一些杠杆相关的参数如力、力臂、杠杆的平衡状态等条件下，学生能运用平衡条件公式进行计算或分析，像判断杠杆是否平衡、求解未知的力或力臂等问题。 【能力目标】 1．通过实验探究，了解杠杆的平衡条件 实验探究能力是物理学习的重要能力。在这个过程中，学生要经历提出问题、作出假设、设计实验、进行实验操作、收集和分析数据、得出结论等环节。例如在探究杠杆平衡条件时，学生要思考如何控制变量、如何测量力臂等，有助于提高学生的科学探究能力。 2．参与探究杠杆平衡条件的实验过程 强调学生的参与度，这有助于培养学生的动手能力、团队协作能力（如果是小组实验）以及观察和思考能力。在实验过程中，学生亲自动手操作器材、记录数据等，能更深入地理解物理知识，并且能及时发现问题和解决问题。 【素养目标】 1．通过了解杠杆的应用，进一步认识学好物理的意义，提高学习物理的兴趣 这一目标关注学生的物理学科素养。当学生看到杠杆在生活中如剪刀、撬棒、跷跷板等众多工具中的应用时，能认识到物理知识与实际生活的紧密联系，从而感受到物理学科的实用性和趣味性。这有助于培养学生对物理学科的积极态度，激发他们进一步探索物理世界的热情，从长远来看，有助于提升学生的科学素养。 ◁教 学 重 难 点 ▷ 【教学重点】 1．杠杆的平衡条件 这是杠杆知识体系中的核心内容，是后续解决很多杠杆相关问题的关键。学生只有掌握了平衡条件F1l1 = F2l2，才能对杠杆在不同力和力臂情况下是否平衡等问题进行分析和计算。 2．运用杠杆平衡条件分析相关问题 体现了知识的应用。因为学习知识的目的是为了解决实际问题，在掌握平衡条件的基础上，学生要能够运用该条件去解决诸如求未知力、未知力臂，判断杠杆类型等相关问题，这是对知识的进一步深化和拓展。 【教学难点】 1．杠杆的平衡条件 这是杠杆知识体系中的核心内容，是后续解决很多杠杆相关问题的关键。学生只有掌握了平衡条件F1l1 = F2l2，才能对杠杆在不同力和力臂情况下是否平衡等问题进行分析和计算。 2．运用杠杆平衡条件分析相关问题 体现了知识的应用。因为学习知识的目的是为了解决实际问题，在掌握平衡条件的基础上，学生要能够运用该条件去解决诸如求未知力、未知力臂，判断杠杆类型等相关问题，这是对知识的进一步深化和拓展。 ◁教 学 方 式 ▷ 一、讲授法 1．概念讲解 教师在讲解杠杆的定义（在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒）、杠杆的五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）、杠杆的平衡条件F1l1 = F2l2等概念时可能会用到讲授法。通过简明、生动的口头语言向学生传授这些知识，解释概念的内涵，阐明相关定律公式。 2．知识关联讲授 在讲述杠杆平衡条件的应用，如省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆的判断依据和特点时，也会使用讲授法，引导学生分析和认识这些问题。 二、实验法 1．探究杠杆平衡条件实验 教师组织学生进行探究杠杆平衡条件的实验，让学生亲自参与实验过程。在这个过程中，学生可以通过调节杠杆两端的平衡螺母、在杠杆两端挂不同数量的钩码等操作，探究影响杠杆平衡的因素，从而得出杠杆的平衡条件。这有助于培养学生的实验操作能力和科学探究能力。 三、讨论法 1．问题引导讨论 在教学过程中，教师可能会提出一些具有启发性的问题，如“如何使跷跷板保持平衡？”“如何确定动力和阻力？”等，然后组织学生以全班或小组为单位进行讨论。通过讨论，学生可以各抒己见，分享自己的想法和观点，从而加深对知识的理解，同时培养合作精神和学习的独立性。 四、演示法 1．实验演示 在讲解实验步骤时，教师可能会进行演示操作，例如如何调节杠杆两端的平衡螺母（按照“左倾右调、右倾左调”的原理），如何测量力臂等。通过演示，使学生更直观地了解实验操作的要点和注意事项，现象明显且容易观察，有助于提高教学效果。 ◁教 学 过 程 ▷ 一、新课导入 阿基米德是两千多年前古希腊杰出的科学家，他曾经说过：“给我一个支点，我就能撬动地球。”你认为他能做到吗？ 二、教学步骤 探究点1　探究杠杆的平衡条件 [阅读课本]P25~27“探究杠杆的平衡条件” [思考]观察图6-5-1，有没有发现跷跷板的特点？ [提示]跷跷板能绕固定点转动。 [思考]生活中与跷跷板类似，能够绕固定点转动的物体有哪些？ [提示]撬棒、剪刀、钢丝钳、钓鱼竿等。 [小结]物理学中，把在力的作用下能绕某一固定点转动的硬棒(直棒或曲棒)，叫做杠杆。 [思考]观察图6-5-1，分析跷跷板除受自身重力外，还受到几个力的作用？ [提示]大人和小孩分别给跷跷板施加一个力的作用。 [思考]大人和小孩施加给跷跷板的力有什么特点？ [提示]从力的作用效果角度分析，一个力使得杠杆沿顺时针方向转动，另一个力使得杠杆沿逆时针方向转动。 [小结]使杠杆转动的力，叫做动力;阻碍杠杆转动的力，叫做阻力。 [注意]动力和阻力是相对的，但是方向不一定相反;动力和阻力是杠杆受到的力，作用点在杠杆上。 [思考]图6-5-1中跷跷板保持水平时，大人和小孩坐的位置有什么特点？ [提示]大人离固定点较近，小孩离固定点较远。 [小结]杠杆绕着转动的点叫做支点。从支点到力的作用线的垂直距离，叫做力臂。动力的力臂叫做动力臂，阻力的力臂叫做阻力臂。 [思考]怎样才叫杠杆平衡？ [提示]杠杆在动力和阻力作用下处于静止或匀速转动状态，叫做杠杆平衡。 [思考]为了使图6-5-1中的跷跷板保持水平平衡，你知道有哪些方法吗？ [提示]大人可以离支点近一点或小孩离支点远一点;如果两人离支点一样远，可在小孩的这端放适当的重物。 [小结]实现杠杆平衡有两种方法：①改变动力或阻力的大小;②改变动力臂或阻力臂的大小。 [实验]探究杠杆的平衡条件。 [思考]杠杆究竟在什么条件下平衡？ [提示]影响杠杆平衡的因素有动力、阻力、动力臂、阻力臂。 [思考]实验前，如何使杠杆处于水平平衡状态？ [提示]调节杠杆两端的平衡螺母，并按“左倾右调、右倾左调”的原理进行调节。 [思考]实验前，调节杠杆两侧平衡螺母的目的是什么？ [提示]调节两侧的平衡螺母，使杠杆处于水平平衡位置，这样可以避免杠杆自身重力对杠杆平衡的影响。 [思考]实验时，能否通过调节平衡螺母使杠杆平衡呢？ [提示]实验探究的是力和力臂对杠杆平衡的影响，需要改变力或力臂的大小使杠杆再次平衡，不能再调节平衡螺母。 [思考]实验时，杠杆再次平衡，依然保持在水平位置，这样做的目的是什么？ [提示]钩码对杠杆的拉力方向与重力方向相同，当杠杆水平时，支点到悬挂点的距离就等于力臂，从而便于测量力臂。 [思考]实验时，有哪些必要操作？ [提示]将杠杆调平后，在杠杆的两端分别挂上数量不同的钩码，用F1、F2表示钩码的拉力，用l1、l2表示钩码悬挂点离支点O的距离。改变钩码数量和它们离支点O的距离，使杠杆处于水平静止状态。 [思考]你是如何确定动力和阻力的呢？ [提示]为了统一标准，我们把支点右边的钩码当作动力，支点左边的钩码当作阻力。 [思考]多次改变钩码的个数及它们离支点的距离，目的是什么？ [提示]多次实验的目的是使得出的结论更具有普遍性。 [思考]分析数据，我们能发现什么规律？ [提示]分析动力和动力臂的乘积与阻力和阻力臂的乘积关系。 [归纳提升]杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2。 [思考]如果将杠杆的一端用弹簧测力计竖直拉住，让杠杆水平平衡。然后慢慢地减小弹簧测力计与杠杆的夹角，观察弹簧测力计的示数是否变化，如果有变化，会怎样变化？ [提示]当弹簧测力计与杠杆的夹角减小时，弹簧测力计对杠杆的拉力力臂变小，弹簧测力计的示数变大。 探究点2　杠杆的应用 [阅读课本]P27~29“杠杆的应用” [思考]如何正确作出图6-5-7中的力臂呢？ [归纳提升]画力臂的一般步骤：①确定支点;②画出力的作用线(过F1、F2的直线，一般画为虚线);③从支点向力的作用线作垂线，垂足在力的作用线上;④标出力臂。 [思考]作出图6-5-7中动力和阻力相应的力臂，你能否对这些简单机械进行分类呢？ [提示]比较动力臂和阻力臂的长短，或根据是否省力进行合理分类。 [归纳提升]动力臂大于阻力臂，使用时省力，为省力杠杆;动力臂小于阻力臂，使用时费力，为费力杠杆;动力臂与阻力臂相等，使用时既不省力也不费力，为等臂杠杆。 [思考]生活中哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆，哪些是等臂杠杆，你能列举一些实例吗？ [提示]老虎钳、羊角锤等是省力杠杆，理发剪刀、镊子等是费力杠杆，跷跷板、托盘天平等是等臂杠杆。 [思考]使用这三类杠杆各有什么好处？ [提示]省力杠杆可以省力，但费距离;费力杠杆虽然费力，但可以省距离;等臂杠杆既不省力也不费力。 [思考]如图，用羊角锤起钉子，你能在图中画出在A点施加最小力F的示意图和动力臂l吗？ [提示]由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知，当动力臂最大时，动力最小，即最省力。连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，如图所示： [归纳提升]最小动力的作图方法：①连接支点到力的作用点的距离，即为最长力臂;②作出连线的垂线，即为最小动力作用线;③根据杠杆转动的方向确定力的方向，即最小动力。 三、板书设计 6．5　杠　杆 1．杠杆的定义 2．杠杆的五要素 （1）支点 （2）动力 （3）阻力 （4）动力臂 （5）阻力臂 3．杠杆的平衡条件：F1l1=F2l2 4．杠杆的作用 （1）省力杠杆 （2）费力杠杆 （3）等臂杠杆 ◁作 业 设 计 ▷ 1．5月26日，2024年“行走大运河”——中国辉煌足迹大运河龙舟系列活动暨中国聊城·江北水城龙舟公开赛圆满落幕。图中运动员用船桨奋力向后划水，龙舟猛向前行，这说明力的作用是 的。船桨是 杠杆。 2．图甲是大城市为解决停车难的问题而新建的路边空中绿化停车亭，图乙是它的工作原理图，O为转动轴，存车亭固定在A端，电动机借助定滑轮将杆拉起。如果不考虑杆的重力和机械内部摩擦，小汽车从水平地面被提升到如图所示的位置，作用在A点的动力将（    ） A．逐渐变小 B．逐渐变大 C．先变小后变大 D．先变大后变小 3．等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，平衡时动力 阻力，这样的杠杆既不省力也不费力。 4．小红利用如图所示轻质的杠杆“探究杠杆平衡条件”实验：    （1）杠杆静止时如图甲所示，要使杠杆在水平位置平衡，则应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节； （2）实验过程中，应调节使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是 ； （3）如图乙所示，在A点挂4个钩码，已知每个钩码重0.5N，应在B点挂 个钩码，仍可使杠杆在水平位置平衡； （4）用弹簧测力计代替钩码，如图丙所示，不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小，使杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力F与其力臂l1的图象如图丁所示，图象中每个点与两坐标轴围成的矩形面积 （选填“相等”或“不等”）。 5．下列关于力的说法，正确的是（　　） A．两个物体不接触也能发生力的作用 B．鸡蛋碰石头鸡蛋破，因为石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力 C．摩擦都是有害的 D．省力杠杆的动力臂小于阻力臂 6．如图所示的器具，属于费距离杠杆的是（　　） A．独轮车 B．镊子 C．天平 D．筷子 7．使用燕尾夹时可将其视为杠杆，如图所示，当用力向下按压C点时可使夹子张开，此过程可将图中的 点视为支点。（填写字母序号） 8．中国空间站机械臂实质上是一种费力杠杆，下列杠杆与空间站机械臂是同类的是（　　） A．钓鱼竿 B．钢丝钳 C．羊角锤 D．酒起子 9．爱学习爱劳动，小张常帮妈妈做家务。如图甲是小张用笤帚在水平地面扫地，如图乙是简化图，以O为支点，作用在A点的动力为。请在图乙中画出的力臂及作用在笤帚上B点摩擦力f的示意图。    10．如图所示，轻质杠杆OAB上挂一个物体，拉力F1使杠杆在图中位置平衡，请在图中画出动力F1的力臂l1和悬挂物体重力的示意图。 参考答案 1．相互 费力 2．A 3．= 4．左 便于测量力臂 6 相等 5．A 6．A 7．B 8．A 9．   10． ◁教 学 反 思 ▷ 一、亮点 1．结合生活实例导入 以阿基米德的名言“给我一个支点，我就能撬动地球”导入新课，能激发学生的好奇心和求知欲，让学生感受到物理知识与生活的联系，也能很好地引出杠杆的概念。 2．注重实验探究 组织学生探究杠杆的平衡条件，让学生经历实验的全过程，包括提出问题、设计实验、进行实验操作、分析数据得出结论等环节。这有助于培养学生的科学探究能力和动手操作能力，也符合物理学科注重实验的特点。 3．知识讲解系统 从杠杆的定义、五要素到平衡条件，再到杠杆的应用，整个知识体系讲解清晰、有条理。先让学生理解基础知识，再引导学生运用知识解决实际问题，如对省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的分类及特点分析，有助于学生逐步构建完整的知识结构。 二、不足 1．概念理解难度大 力臂的概念较为抽象，对于一些基础较弱的学生来说，可能难以准确理解从支点到力的作用线的垂直距离这一概念。在教学过程中，虽然有相关的讲解和示例，但部分学生可能仍存在理解上的困难。 2．学生参与度不均衡 在课堂讨论、实验探究等环节中，可能会出现部分学生积极参与，而部分学生参与度不高的情况。例如在探究杠杆平衡条件的实验中，小组内可能会有个别学生主导操作，而其他学生处于被动观察的状态。 3．缺乏对实际应用的深度拓展 虽然在教学中有提及杠杆在生活中的应用，但对于一些复杂的实际应用场景，如机械工程中的杠杆应用等，缺乏深入的拓展。这可能会导致学生对杠杆应用的理解较为局限，无法很好地将课堂知识与更广泛的实际应用联系起来。 三、改进措施 1．强化概念教学 对于抽象概念如力臂，可以采用更多的直观教学手段。例如利用多媒体动画展示力臂的形成过程，或者制作简单的实物模型，让学生更直观地看到支点、力的作用线和力臂之间的关系，还可以增加一些针对性的练习，让学生在练习中加深对概念的理解。 2．关注全体学生 在课堂活动中，教师要更加关注学生的参与情况。可以通过合理分组，将不同学习能力的学生分配到各个小组中，并且明确小组内每个成员的任务，确保每个学生都能积极参与到实验探究、讨论等活动中来。同时，教师在巡视过程中要及时给予指导和鼓励，提高全体学生的参与度。 3．拓展应用教学 在讲解杠杆应用时，可以引入更多不同领域的实际案例，如建筑、航天等领域中的杠杆原理应用。还可以组织课外拓展活动，如让学生寻找生活中特殊的杠杆应用并进行分析汇报，加深学生对杠杆应用广泛性和重要性的理解。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$