11.1 探究：杠杆的平衡条件 教学设计 2025-2026学年沪科版八年级全一册物理（大单元教学设计）

该初中物理教学设计聚焦杠杆的平衡条件及应用，通过羊角锤拔钉子等生活工具实例和直尺撬橡皮演示，引出杠杆概念，衔接力学知识，为滑轮学习奠基，构建“定义-五要素-平衡条件-分类”的知识支架。 此资料以科学探究为核心，通过分组实验探究杠杆平衡条件，培养控制变量与数据分析能力，结合作图法强化力臂理解，融入我国古代机械应用实例增强民族自豪感，提升学生科学思维与实验操作能力，为教师提供清晰教学流程与重难点突破策略。

11.1 探究：杠杆的平衡条件 一、单元介绍 课程标准要求如下： 3.2.2知道机械功和功率。用生活中的实例说明机械功和功率的含义。 3.2.3知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 3.2.4能说出人类使用的一些机械。了解机械的使用对社会发展的作用。 二、单元目标： 物理观念：能说出人类使用的一些机械,知道机械效率以及提高机械效率的意义和途径;能用简单机械解决生活中的有关问题。 科学思维：通过实例,了解生活中常用的杠杆和滑轮等机械,能通过观察、体验、实验等分析归纳它们的特点和工作原理,并能根据实际需要选择不同类型的杠杆和滑轮等机械来解决生活中的问题。结合实例,了解机械效率的概念,知道提高机械效率的意义,并能提出提高机械效率的有效途径。 通过体验、观察简单机械的特点,能抽象归纳出杠杆模型及滑轮模型。能运用杠杆平衡条件及滑轮的特点进行演绎推理,解决相关问题。 科学探究：能完成“探究杠杆的平衡条件”的实验;有控制变量的意识,能收集实验数据,得出实验结论。依据生活经验和基于实验,能了解影响杠杆平衡的因素,能对杠杆平衡条件提出合理的猜想和假设,能制订实验方案并进行实验,能收集实验数据并对实验数据进行分析论证,得出杠杆的平衡条件。 科学态度与责任：通过查阅资料等,了解人类机械的发展史,知道人类对机械的利用是不断发展的。能认识到机械的使用对社会发展的推动作用。了解我国古代对简单机械的应用,体会我国古代在简单机械应用方面的成就，增强学生的民族自豪感。 三、单元学情分析 学生基础知识掌握情况： 大部分学生对物理基础知识有一定的了解，但对机械原理的深入理解仍需加强。 部分学生在实验操作能力上存在一定的短板，需要更多的实践机会来锻炼和提升。 学生学习兴趣与动机： 学生对机械与人这一单元的内容表现出较高的兴趣，尤其是通过实验和实践活动来探究机械原理。 学生希望通过实际操作来验证理论知识，加深对机械原理的理解和应用。 学生学习方法与习惯： 学生在学习方法上更倾向于直观和动手操作，对理论知识的记忆和理解相对较弱。 学生在学习习惯上需要更多的引导和监督，以确保他们能够按时完成学习任务和实验报告。 学生困难与挑战： 学生在理解复杂机械原理时存在一定的困难，需要更多的耐心和辅导。 学生在实验操作过程中可能会遇到各种问题和挑战，需要教师的及时指导和帮助。 四、单元教学主线 本章涉及力和功的问题,要分别从力和功的角度认识简单机械,有一定的综合性。本章还涉及机械效率,是后面学习其他效率如热机效率、热效率的基础,具有十分重要的意义。 本章章首图展示了生活中的塔吊,以问题“它们(塔吊含有的杠杆和滑轮等机械)是怎样发挥作用的呢?”引发学生思考。第一节“探究:杠杆的平衡条件”主要介绍杠杆的概念及其五要素、探究杠杆的平衡条件、杠杆的应用及分类;第二节“滑轮及其应用”主要介绍定滑轮及其特点、动滑轮及其特点、滑轮组;第三节“机械效率”主要介绍有用功、额外功和总功的意义及三者的关系,还介绍了机械效率的概念及提高机械效率的途径。章末跨学科:实践活动“制作'龙骨水车’模型”通过查阅资料,了解我国“龙骨水车”的历史及结构功能,并综合运用简单机械、工程技术、材料等相关知识制作“龙骨水车”模型,探究“龙骨水车”的工作原理及影响其效果的原因， 本章内容循序渐进,环环相扣。第一节中杠杆相关知识是力学知识的延续,也为第二节中认识滑轮的实质奠定基础,第三节中机械改率是衡量机械性能的重要指标,让学生从功的角度认识简单机械。本章让学生知道杠杆、滑轮等简单机械的结构、特点、工作原理等,使其能从生活和生产劳动的实际需要出发,选择不同类型的杠杆和滑轮,对它们]进行适当组合，以达到方便生活和生产劳动的目的。同时,让学生知道机械效率及提高机械效率的意义和途径，了解机械使用的历史发展过程及其对社会发展的作用。 教学设计 学 校 授课教师 年级 八年级 章节/课题 11.1 探究：杠杆的平衡条件 计划课时 1 课型 新授课 学习内容分析 1. 认识杠杆，知道杠杆的定义、五要素（支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂）。 2. 学会画杠杆的力臂，理解力臂的物理意义。 3. 通过实验探究得出杠杆的平衡条件，会用公式表达。 4. 能根据平衡条件对杠杆分类，了解三类杠杆的特点与应用。 学习者分析 学生有生活经验，但力臂概念抽象，易混淆；实验探究能力有待提高；对平衡条件的推导与应用存在困难，需要通过实验、画图、实例反复强化。 目标 物理观念: 1. 能说出杠杆的定义及五要素，会正确画出力臂。 2. 记住杠杆的平衡条件，知道其公式及含义。 科学思维: 3. 能抽象出杠杆模型，用杠杆平衡条件分析、解决简单问题。 4. 能对杠杆进行分类，比较不同杠杆的优缺点。 科学探究: 5. 经历 “探究杠杆的平衡条件” 全过程，提升猜想、设计、操作、分析能力。 科学态度与责任: 6. 培养严谨、合作的实验态度，感受杠杆在生活中的广泛应用，增强民族自豪感 重点 杠杆的五要素与力臂画法；探究杠杆的平衡条件；杠杆的分类及应用 难点 力臂的概念与画法、杠杆平衡条件的探究与理解 方法 实验探究法、观察法、讨论法、作图法 器材 杠杆及支架、钩码、弹簧测力计、刻度尺、细线 教学过程 （一）情境导入，激发兴趣（5 分钟） 展示工具：羊角锤拔钉子、镊子夹物、天平称量、跷跷板，提问：这些工具有什么共同特点？ 演示：用直尺撬起橡皮，感受 “绕固定点转动” 的特点。 引出课题：这些能绕固定点转动的硬棒，都是杠杆。今天我们就来探究：杠杆的平衡条件。 （二）探究新知，构建概念（20 分钟） 1. 认识杠杆 定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。 杠杆五要素： 支点（O）：杠杆绕着转动的固定点。 动力（F₁）：使杠杆转动的力。 阻力（F₂）：阻碍杠杆转动的力。 动力臂（L₁）：支点到动力作用线的垂直距离。 阻力臂（L₂）：支点到阻力作用线的垂直距离。 关键强调：力臂是垂直距离，不是支点到作用点的距离。 示范画力臂：一找点、二画线、三作垂线段、四标注。 2. 探究杠杆的平衡条件 提出问题：杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间有什么关系？ 猜想与假设：引导学生猜想：F₁+L₁=F₂+L₂；F₁×L₁=F₂×L₂等。 设计实验 调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡（便于直接读出力臂）。 在杠杆两侧挂不同数量钩码，移动位置，使杠杆再次水平平衡。 记录 F₁、L₁、F₂、L₂。 改变钩码数量与位置，多次实验。 进行实验 学生分组操作，教师巡视指导，强调水平平衡、规范读数。 分析论证 分析数据得出：动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂 得出结论 杠杆平衡条件：F₁L₁ = F₂L₂ 3. 杠杆的分类 根据平衡条件，比较力臂大小： 省力杠杆：L₁>L₂，省力、费距离（羊角锤、起子、撬棍） 费力杠杆：L₁<L₂，费力、省距离（镊子、钓鱼竿、筷子） 等臂杠杆：L₁=L₂，不省力不费力（天平、定滑轮） （三）巩固提升，学以致用（12 分钟） 基础题：画出镊子、起子的支点、动力、阻力及力臂。 计算题：杠杆平衡时，F₁=2N，L₁=3cm，L₂=6cm，求 F₂。 应用题：判断剪刀、钓鱼竿、天平分别属于哪类杠杆，说明特点。 学生独立完成，小组互查，教师针对力臂画法、公式应用易错点精讲。 （四）课堂小结（3 分钟） 杠杆定义→五要素→力臂画法→平衡条件→三类杠杆及应用。 （五）布置作业 完成课后习题，画出 3 种生活杠杆的力臂。 观察家中杠杆工具，记录并分类。 板书设计 11.1 探究：杠杆的平衡条件 一、杠杆 定义：硬棒、绕固定点转动 五要素：支点 O、动力 F₁、阻力 F₂、动力臂 L₁、阻力臂 L₂ 力臂：支点到力的作用线的垂直距离 二、杠杆的平衡条件 F₁L₁ = F₂L₂动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂 三、杠杆分类 省力杠杆：L₁>L₂，省力费距离 费力杠杆：L₁<L₂，费力省距离 等臂杠杆：L₁=L₂，不省力不费力 1 学科网（北京）股份有限公司 $