11.1《杠杆》课时教案-2025--2026学年苏科版九年级上册物理

本教案是苏科版初中物理九年级上册《杠杆》第1课时新授课，聚焦杠杆五要素识别、平衡条件探究及应用。以“拔钉王”任务导入，通过工具操作发现共同转动特征，建立杠杆模型，为后续滑轮等简单机械学习奠基。 突出科学探究：实验设计多变量控制，学生动手发现平衡条件；强化模型建构：从生活工具抽象杠杆要素；融入阿基米德名言、《墨经》及空间站机械臂视频，培养科学思维与社会责任，助力学生理解应用，提升教师教学效率。

11.1《杠杆》课时教案 学科 初中物理 年级册别 九年级上册 共1课时 教材 苏科版《九年级物理上册》第十一章《简单机械和功》第一节《杠杆》 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容是初中物理“简单机械”部分的核心知识，位于九年级上册第十一章第一节，具有承前启后的作用。它以生活中的常见工具为切入点，引入“杠杆”这一核心概念，并通过实验探究得出杠杆平衡条件，为后续学习滑轮、斜面等简单机械奠定基础。教材注重从现象到本质的思维建构，强调科学探究过程与物理规律的形成，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。同时，通过介绍中国古代对杠杆的应用与研究，渗透中华优秀传统文化，增强学生的民族自豪感。 学情分析 九年级学生已具备一定的力学基础知识，如力的概念、重力、弹力等，对生活中常见的工具如剪刀、撬棍等有直观感受，但缺乏系统性认知。他们正处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键阶段，对实验探究活动兴趣浓厚，但对“动力臂”“阻力臂”等抽象概念理解困难，易混淆“作用点”与“作用线”。部分学生存在“省力即好用”的片面认识，忽视费力杠杆在提高效率或精度方面的价值。教学中需借助实物操作、动态演示与情境任务，引导学生建立正确的物理模型，突破空间想象障碍，发展科学思维能力。 课时教学目标 物理观念 1. 能准确识别杠杆的五个要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂，并能结合实例进行标注与判断。 2. 理解杠杆平衡条件的物理意义，能运用公式 解决实际问题，初步建立“力与力臂乘积相等”的守恒思想。 科学思维 1. 通过设计实验方案、记录数据、分析关系，发展归纳推理与数据分析能力，形成“提出假设—验证假设—得出结论”的科学探究思维路径。 2. 能够将复杂的生活工具（如剪刀、钓鱼竿）抽象为杠杆模型，提升建模能力和空间想象能力。 科学探究 1. 能独立完成杠杆平衡条件的实验操作，规范使用弹簧测力计与刻度尺，养成严谨的实验习惯。 2. 在实验中观察并记录不同条件下杠杆状态的变化，主动提出问题并尝试解释现象背后的原理。 科学态度与责任 1. 通过了解阿基米德与《墨经》对杠杆的研究，体会科学发现的历史传承，激发探索自然规律的兴趣。 2. 认识到杠杆原理在现代科技（如空间站机械臂）中的广泛应用，增强科技报国的责任意识。 教学重点、难点 重点 1. 准确识别杠杆的五个要素，能在具体情境中正确标出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 2. 掌握杠杆平衡条件 ，并能用于解决称象类计算题。 难点 1. 正确理解“动力臂”与“阻力臂”是“支点到力的作用线的垂直距离”，而非“支点到力的作用点的距离” 2. 在非竖直拉力的情境下，理解拉力方向改变如何影响所需拉力大小，突破“力越大越省力”的思维误区。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验验证法 教具准备 杠杆尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、支架、多媒体课件、实物投影仪、蜡烛跷跷板材料包 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，挑战拔钉 【5分钟】 一、任务发布：谁是“拔钉王”？ （一）、创设真实情境，激发探究欲望 教师手持一枚嵌入木板的图钉，展示给全班同学，并提问：“同学们，如果我用手直接去拔这枚图钉，你们觉得会怎么样？” 引导学生思考并回答：手指容易受伤、难以发力、拔不出来。 接着出示图11-1中三种工具：一字螺丝刀、钳子、小锤子，要求学生小组讨论： 1. 请选出你认为最合适的工具，并说明理由。 2. 请模拟操作过程，描述你是如何利用该工具把图钉拔出来的？ 3. 哪种方法最省力？为什么？ 教师巡视指导，收集各组观点，特别关注“用力方式”“支点位置”“施力方向”等关键词。 （二）、揭示共同特征，引出核心概念 教师利用实物投影仪展示三张图：开瓶盖、钓鱼竿、撬图钉的动态过程。 引导学生观察这些工具的共同点： 1. 都有一个固定的转动点（如瓶盖边缘、鱼竿尾部、螺丝刀顶点）。 2. 都有一个施加外力的位置（手握处、脚踩处、手臂推压处）。 3. 都有一个被克服的阻力点（瓶盖、鱼竿末端、图钉头部）。 教师总结：“这些工具在使用时，都绕着一个固定点转动，这种硬棒在物理学中就叫做‘杠杆’。” 板书课题：《一、杠杆》 顺势抛出驱动性问题：“我们如何用科学的方法来描述和分析杠杆的工作原理？” （三）、建立初步模型，明确研究对象 教师出示一张白纸，画出“撬图钉”的简化示意图，边画边讲解： 1. 用一个点O表示杠杆绕着转动的固定点——支点。 2. 用箭头F₁表示人施加的力——动力，作用在螺丝刀柄上。 3. 用箭头F₂表示图钉对螺丝刀的反作用力——阻力，作用在螺丝刀尖端。 4. 从支点O向F₁的作用线作垂线，长度记为l₁——动力臂。 5. 从支点O向F₂的作用线作垂线，长度记为l₂——阻力臂。 强调：“注意！不是从O到力的作用点的距离，而是到力的‘作用线’的垂直距离！” 通过对比“错误示范”与“正确示范”，帮助学生建立清晰的空间模型。 1. 观察图钉，思考直接拔出的可行性。 2. 小组讨论选择最佳工具并模拟操作过程。 3. 交流拔钉策略，比较省力程度。 4. 观察三种工具的共性，理解“绕固定点转动”的本质特征。 评价任务 1. 工具选择合理：☆☆☆ 2. 操作描述清晰：☆☆☆ 3. 共性归纳准确：☆☆☆ 设计意图 以“拔图钉”这一贴近生活的挑战任务作为起点，激活学生已有经验，引发认知冲突，激发探究动机。通过多角度观察与对比，引导学生从具体动作中抽象出“杠杆”的物理模型，初步建立“支点”“动力”“阻力”等核心概念，为后续深入学习奠定基础。强调“作用线”与“垂直距离”的区别，预防常见误解。 实验探究，发现规律 【15分钟】 一、实验设计：寻找杠杆的“平衡密码” （一）、明确实验目的与器材 教师提问：“当杠杆静止不动时，我们说它处于什么状态？” 引导学生回答：“平衡状态。” 接着问：“如何让杠杆在水平位置平衡？” 学生回答后，教师补充：“需要调节两端的平衡螺母。” 展示实验器材：杠杆尺、钩码、弹簧测力计、铁架台。 强调安全事项：“轻拿轻放，避免损坏杠杆尺；弹簧测力计使用前要调零。” （二）、分组实验，动手操作 将全班分为6个实验小组，每组配备一套实验装置。 教师下发《实验记录表》，要求记录四组数据： 1. 保持钩码数量与位置不变，改变弹簧测力计位置。 2. 保持弹簧测力计位置与钩码数量不变，改变钩码位置。 3. 保持钩码位置与弹簧测力计位置不变，改变钩码数量。 4. 保持钩码数量与位置不变，改变弹簧测力计拉力方向（如倾斜拉）。 教师巡视指导，重点检查： 1. 杠杆是否在水平位置平衡？ 2. 弹簧测力计是否竖直向下拉？ 3. 动力臂与阻力臂的测量是否准确？ 4. 数据记录是否完整？ （三）、数据处理与规律发现 各组汇报数据，教师汇总至大屏表格。 引导学生观察数据，提出问题： 1. 每一组中， 和 的数值有什么关系？ 2. 为什么有些组的数据略有偏差？可能的原因是什么？ 学生讨论后，教师总结： “实验表明，当杠杆平衡时，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。” 板书： 解释：“这就是著名的‘杠杆原理’，由古希腊科学家阿基米德总结得出。” 展示图11-5，播放阿基米德名言音频：“假如给我一个支点，我就能撬动地球！” 引导学生思考：“这句话说明了杠杆的什么特点？” 学生回答：“只要动力臂足够长，即使很小的力也能撬动很重的物体。” 1. 小组分工协作，组装实验装置。 2. 按照步骤进行三次不同条件下的实验操作。 3. 准确测量并记录F₁、l₁、F₂、l₂的数值。 4. 分析数据，尝试发现规律。 评价任务 实验操作规范：☆☆☆ 数据记录完整：☆☆☆ 规律总结准确：☆☆☆ 设计意图 通过亲自动手实验，让学生在“做中学”，深化对杠杆平衡条件的理解。设计多层次变量控制实验，培养学生的科学探究能力。在数据处理中引导学生自主发现规律，体验科学发现的喜悦。引入历史人物与名言，增强课堂的文化厚度，激发学生的科学志趣。 概念辨析，分类应用 【10分钟】 一、杠杆分类：省力还是费力？ （一）、定义分类标准 教师提问：“根据动力臂与阻力臂的长短关系，我们可以将杠杆分为哪几类？” 引导学生回答： 1. 当 时， ，属于省力杠杆。 2. 当 时， ，属于费力杠杆。 3. 当 时， ，属于等臂杠杆。 板书分类标准。 （二）、案例分析，判断类型 出示图11-2(a)开瓶盖、(b)钓鱼竿、(c)托盘天平的图片。 教师提问：“请指出它们各自的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。” 学生抢答后，教师用红笔标出关键点。 再问：“它们分别属于哪类杠杆？为什么？” 学生分析： - 开瓶盖：动力臂长于阻力臂 → 省力杠杆 - 钓鱼竿：动力臂短于阻力臂 → 费力杠杆（但能获得更大的位移） - 天平：动力臂等于阻力臂 → 等臂杠杆 （三）、生活延伸：剪刀的智慧 展示图11-12中四种剪刀： 1. 裁缝剪刀：刀刃长，动力臂相对短，属于费力杠杆，但一次可剪更长布料。 2. 理发剪刀：手柄短，动力臂短，也是费力杠杆，但动作灵活，效率高。 3. 钣金工剪刀：手柄长，动力臂长，是典型的省力杠杆，可剪金属。 4. 园艺剪刀：根据用途不同，有多种设计。 教师提问：“为什么不同行业的人要用不同类型的剪刀？” 引导学生思考：“省力≠最好，效率与精度同样重要。” 1. 理解杠杆的三种分类标准。 2. 小组合作，判断图11-2中工具的杠杆类型并说明理由。 3. 分析剪刀的设计差异，理解“因地制宜”的工程思维。 评价任务 分类判断正确：☆☆☆ 理由阐述充分：☆☆☆ 应用理解到位：☆☆☆ 设计意图 通过概念辨析，帮助学生澄清“省力=好用”的常见误区，建立全面的杠杆应用观。结合生活实例进行分类，强化知识迁移能力。通过对剪刀的多样化设计分析，培养学生从功能需求出发进行技术选型的思维，体现“物理服务于生活”的核心理念。 例题解析，拓展思维 【8分钟】 一、智慧称象：古人如何用杠杆称大象？ （一）、情境再现，引入例题 教师播放一段动画视频：一位老师在动物园里，用一根长长的槽钢、铁笼和弹簧测力计，成功称出了大象的质量。 提问：“这个过程用了什么原理？” 学生回答：“杠杆原理。” 出示例题原文： “据报道，一位物理老师在动物园内，用弹簧测力计称出了一头大象的质量。在称象过程中，他用到了吊车、铁笼和一根很长的槽钢等辅助工具，如图11-13所示。槽钢上的悬吊点O为支点，测得动力臂 为9m，阻力臂 为7cm（图11-14）。槽钢在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为200N。若不计槽钢和铁笼的质量，试估算大象的质量（g取10N/kg）。” （二）、分步引导，解题训练 教师提问：“题中哪些量是已知的？哪些是未知的？” 学生回答： 已知： , , 未知： , 引导学生写出杠杆平衡条件： 代入数据： 计算： 再由 得 教师强调单位换算的重要性：“7cm必须换算成0.07m，否则结果会相差100倍！” （三）、拓展反思，深化理解 提问：“如果考虑槽钢和铁笼的质量，该怎么办？” 学生思考后回答：“应先测量它们的质量，再从总质量中减去。” 教师总结：“科学实验要严谨，不能忽略任何细节。” 1. 阅读例题，提取关键信息。 2. 仿照教师思路，逐步列出解题步骤。 3. 独立完成计算，注意单位统一。 4. 思考实验改进方案，提升科学素养。 评价任务 单位换算正确：☆☆☆ 公式应用无误：☆☆☆ 计算过程清晰：☆☆☆ 设计意图 通过“称象”这一极具吸引力的历史故事，将抽象的物理公式与真实世界联系起来，增强学习的趣味性与成就感。分步引导解题，降低认知负荷，帮助学生掌握“审题→列式→计算→检验”的完整解题流程。最后的反思环节，培养学生的批判性思维和严谨的科学态度。 联系现实，升华主题 【7分钟】 一、从人体到太空：杠杆的无处不在 （一）、人体中的杠杆：我们的身体就是机器 展示图11-15：屈肘动作的杠杆示意图。 教师讲解： 1. 肘关节是支点。 2. 肱二头肌收缩产生的力是动力。 3. 手中哑铃对手的压力是阻力。 4. 动力臂短，阻力臂长 → 费力杠杆。 提问：“为什么人体要设计成费力杠杆？” 学生回答：“虽然费力，但能获得更大的运动幅度，便于精细操作。” （二）、空间站的机械臂：现代科技的杠杆 展示图11-16：中国空间站机械臂的动态效果图。 教师介绍： 1. 机械臂由多个关节组成，每个关节都相当于一个杠杆。 2. 通过精确控制各段的力矩，实现抓取、搬运、检修等复杂任务。 3. 它是中国航天科技自主创新的重要成果。 播放一段机械臂在轨工作的短视频。 提问：“机械臂是如何模拟人类手臂动作的？” 学生讨论后，教师总结：“正是基于对杠杆原理的深刻理解和应用。” 1. 观察人体杠杆示意图，理解其工作原理。 2. 思考人体为何采用费力杠杆设计。 3. 观看机械臂视频，感受科技魅力。 4. 体会物理知识在国家重大工程中的价值。 评价任务 联系现实恰当：☆☆☆ 思维拓展深入：☆☆☆ 情感认同强烈：☆☆☆ 设计意图 将物理知识从课堂延伸至生命科学与前沿科技领域，拓宽学生的视野。通过“人体杠杆”揭示生物进化的智慧，通过“空间站机械臂”展现中国科技的崛起，激发学生的民族自豪感与未来投身科技事业的使命感，实现科学教育与德育的深度融合。 课堂小结，巩固提升 【5分钟】 一、知识脉络梳理 （一）、构建思维导图 教师在黑板上用彩色粉笔绘制思维导图： 中心词：“杠杆” 一级分支： 1. 定义：在力的作用下可绕固定点转动的硬棒 2. 五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂 3. 平衡条件： 4. 三类杠杆：省力、费力、等臂 5. 应用：生活工具、人体结构、高科技设备 （二）、快速问答，查漏补缺 教师随机提问： 1. 什么是动力臂？ 2. 为什么钓鱼竿是费力杠杆？ 3. 若动力臂是阻力臂的3倍，动力是阻力的多少倍？ 学生抢答，教师给予反馈。 （三）、布置作业，延续探究 预告下一课时内容：“我们将学习另一种简单机械——滑轮。” 1. 跟随教师梳理知识框架，构建个人知识网络。 2. 积极参与问答，巩固核心概念。 3. 记录作业要求，准备课后探究。 评价任务 知识结构完整：☆☆☆ 回答准确迅速：☆☆☆ 学习态度积极：☆☆☆ 设计意图 通过思维导图系统化呈现本节课的核心内容，帮助学生形成完整的认知结构。采用互动问答形式进行即时反馈，及时发现并纠正知识盲区。为下一课时做好铺垫，保持学习连贯性。 作业设计 一、基础巩固 1. 请在下列工具中找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂，并判断其属于哪类杠杆： （1）羊角锤起钉 （2）镊子夹物 （3）天平称重 （4）理发剪刀 2. 一个杠杆在水平位置平衡，已知动力为5N，动力臂为10cm，阻力臂为25cm，求阻力大小。 3. 用杠杆原理分析：为什么剪断较粗的铁丝要用钳子而不是普通剪刀？ 二、能力提升 4. 在“探究杠杆的平衡条件”实验中，若将弹簧测力计从竖直方向缓慢向右倾斜，弹簧测力计的示数会如何变化？请用杠杆平衡条件解释。 5. 小制作：蜡烛跷跷板。请按图11-19制作一个蜡烛跷跷板，点燃两端蜡烛，观察并记录现象。你能解释其中的物理原理吗？（提示：燃烧导致质量分布变化） 6. 调查报告：请采访一位木匠、裁缝或电工，了解他们使用的工具中有哪些是杠杆？它们的设计有何特点？写一份简短的调查报告。 三、拓展探究 7. 查阅资料，了解阿基米德“撬动地球”的故事，思考：在现实中，能否真的做到？为什么？ 8. 思考：如果杠杆不是直的，而是弯曲的，它的平衡条件还成立吗？为什么？ 【答案解析】 一、基础巩固 1. （1）支点：锤头与地面接触点；动力：手对锤柄的力；阻力：钉子对锤头的阻力；动力臂：支点到手作用线的距离；阻力臂：支点到钉子作用线的距离；省力杠杆。 （2）支点：镊子中部铰接点；动力：手指对镊子的力；阻力：物体对镊子的力；动力臂：支点到手指作用线的距离；阻力臂：支点到物体作用线的距离；费力杠杆。 （3）支点：天平横梁中央支点；动力：左盘砝码重力；阻力：右盘物品重力；动力臂=阻力臂；等臂杠杆。 （4）支点：手柄连接处；动力：手指对剪刀的力；阻力：头发对剪刀的阻力；动力臂：支点到手作用线的距离；阻力臂：支点到头发作用线的距离；费力杠杆（但动作灵敏）。 2. ，代入数据： ，解得 。 3. 因为钳子的动力臂远大于阻力臂，属于省力杠杆，可以产生更大的力来剪断铁丝。 二、能力提升 4. 示数会增大。因为当拉力方向倾斜时，有效力臂（即支点到拉力作用线的垂直距离）减小，而阻力和阻力臂不变，为了维持平衡，动力必须增大。 5. 现象：蜡烛燃烧时，一端下沉，另一端上升，然后反复摆动，最终熄灭。原理：随着蜡烛燃烧，一端质量减少，重心偏移，导致杠杆失去平衡，从而发生转动。这是一个动态的不平衡过程。 6. （略，开放性答案） 三、拓展探究 7. 不能。因为现实中不存在理想的支点，且地球质量巨大，所需的力臂长度远远超过宇宙尺度，不可能实现。 8. 成立。杠杆平衡条件 是基于力矩守恒定律，与杠杆形状无关，只与力的作用线和支点之间的垂直距离有关。 板书设计 1、 杠杆 1. 定义：在力的作用下可绕固定点转动的硬棒 2. 五要素： A. 支点 O（转动点） B. 动力 F₁（使杠杆转动的力） C. 阻力 F₂（阻碍杠杆转动的力） D.动力臂 l₁（O到F₁作用线的垂直距离） E. 阻力臂 l₂（O到F₂作用线的垂直距离） 3. 平衡条件： 　　 　　（阿基米德名言：给我一个支点，我就能撬动地球！） 4. 三类杠杆： 　　· 省力杠杆（l₁ > l₂） 　　· 费力杠杆（l₁ < l₂） 　　· 等臂杠杆（l₁ = l₂） 5. 应用： 　　· 生活：剪刀、天平、钓鱼竿 　　· 人体：屈肘动作 　　· 科技：空间站机械臂 教学反思 成功之处 1. 以“拔图钉”为真实任务驱动，学生参与度极高，课堂氛围活跃。 2. 实验环节设计科学，变量控制清晰，学生通过亲手操作真正“发现”了规律，获得感强。 3. 例题“称象”极具吸引力，成功将抽象公式与历史故事结合，提升了学生的科学情怀。 不足之处 1. 部分学生对“作用线”与“垂直距离”的理解仍不够深刻，需在后续练习中加强巩固。 2. 时间分配稍显紧张，导致“人体杠杆”部分的讨论不够深入。 3. 个别小组实验数据误差较大，需加强实验操作规范性的指导。 学科网（北京）股份有限公司 $