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杠杆的教学设计一．课标要求：杠杆平衡：A．知识要求：懂得杠杆平衡条件，能用杠杆平衡条件解决简单的问题。B．实验技能：认识杠杆的平衡条件（都要求学生达到理解，应用的水平）二．教学要求：1．知道什么是杠杆。能从常见的工具中辨认出杠杆。2．知道有关杠杆的一些名词术语。理解力臂的概念。会画杠杆的力臂。3．理解杠杆的平衡条件，并能用来解决简单的问题。三．设计思路：1．选题原因：知识层面：杠杆的学习是中学物理力学教学中的一个重要知识内容。是学生认识的第一类简单机械。建立杠杆的概念和形成杠杆的平衡条件的规律是一个由具体到抽象，再由抽象到具体的较为复杂的认识过程。而这些概念和规律是从大量的物理现象中总结出来的。如果要学生真正的掌握，需要具体形象的帮助和支持，需要一些典型的事例，帮助学生将抽象的概念和具体的事例联系起来，建立范例模型。就要通过有效的作业训练来帮助理解并进行提炼。在学好本章节的基础之上再进行杠杆的分类教学就很容易了。并且扎实的功底会为高中杠杆有关力矩的学习打下良好的基础。学生层面：但由于初中学生抽象思维能力不强，又易受日常生活中错误认识的干扰，容易妨碍了正确物理概念的建立和规律的形成。如：杠杆的五要素在书面上概念理解很简单，但实际作图中，学生往往不会抽象出杠杆，或者不能正确确定支点，动力，阻力等。并且关于力臂的作图要结合数学中的几何知识，杠杆平衡条件综合应用要用到数学运算，在一定程度上加大了学习应用的难度。对于初二的学生初次接触起来感觉到有畏难的心理。会对后期其他简单机械的学习产生阻碍。2．选题意图：通过作业设计，启发学生对有关杠杆的物理知识进行回忆、整理、总结、使之深化、条理化、系统化。四．设计展示：（一）立足基础，深挖内涵杠杆的五要素：1．如图所示的杠杆中，动力的力臂用l表示，图中所画力臂正确的是（）学生通过观察比较进一步理解力臂的定义：力臂是支点到力的作用线的距离。复习画法：首先确定杠杆的支点，再确定力的作用线。然后使用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线，垂足要落在力的作用线（或延长线）上，符号指明哪个线段是力臂，并写出字母L。力臂常用虚线画出。2.如图是一种门锁把手的示意图，O点上把手的转轴，请画出作用力F的力臂L．通过生活中的情景，让学生画单个力臂，比较容易上手，获得成功感。3.如图甲所示，杠杆OA处于平衡状态，在图中分别画出力F1和F2对支点O的力臂l1和l2．学生画F1的力臂时，力与杠杆垂直。力臂就在杠杆上。画F2的力臂时需要进行作用线反向延长的训练。并且通过对比知道力臂可能在杠杆上。4.如图一个绕O点转动的杠杆，已知阻力F2的方向，以及动力F1的力臂，在图中补全F2的力臂以及动力F1。学生在画这题时：（1）要利用逆向思维。并且非常清晰力臂画法。（2）通过作图强调动力和阻力的作用点都要落在杠杆上。(3)应抓住“转动”的特点来判断动力的方向。在分析中先确定在阻力作用下杠杆的转动认定为正转，则只有动力作用时必定使该杠杆反转，才能使杠杆平衡。动力作用点处杠杆反转方向就是动力的方向。杠杆的平衡条件：1.小强在探究“杠杆的平衡条件”时：（1）为了便于测量力臂，他先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在位置平衡．（2）下表是小强的实验记录，在这两组数据中，他发现实验序号为的一组数据是错误的．经检查，结果是测量力臂时读错了，阻力臂的实际值应为m；通过探究，小强得到杠杆的平衡条件是。实验序号动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m120.310.4210.420.2学生通过此题的解答回忆探究“杠杆的平衡条件”的实验过程，并会对实验的结果进行分析讨论。2．如图所示，某人用一根轻质木棒挑着重为120N的物体站在水平地面上，木棒保持水平，棒AB长为1.2m，重物悬挂处离肩膀距离BO为0.8m，则手在A端对木棒竖直向下的作用力大小为N．学生先抽象杠杆，找准五要素，再应用“杠杆的平衡条件”结合简单的数学运算求解力的大小。条件清晰明了便于了解平衡条件的简单应用二、层层深入、拓宽引伸杠杆的五要素：1．列车上有出售食品的手推车（如图所示）．若货物在车内摆放均匀，当前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，支点是（写出字母）；当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，这时支点是．学生在从日常的生活中抽象出杠杆时，首先就要正确确定支点的位置。支点是第一要素。一根杠杆找不到支点或找错支点，将直接影响其他四要素的确定。通过该题教学生找支点。一.要紧紧抓住支点的特征——绕着转动的固定点；二.要平时注意观察物体究竟绕着哪个点转动；三.要善于想象，把纸面上静止的杠杆在大脑想象中转起来，从而找出支点。2．找出如图所示情景中的支点。作杠杆的五要素甲：如用羊角锤拔钉，有些学生会把与钉相接触的锤尖端当作支点，实际上是锤头与支撑物的接触点。如图甲中的O点。乙：用汽水扳子扳瓶盖，有些学生会把与瓶盖边齿相接的扳子口点B当作支点，实际是图乙中的A点；丙：分析动滑轮时，往往把圆心O当作支点，实际是图丙中的A点……3.如图甲所示的杠杆，在B端挂一个重物，要使杠杆在图示的位置平衡，画出所加最小力的方向。正解：如图乙。错解：如图丙。此题考察了杠杆平衡条件的应用和作图。当作用在杠杆上的阻力F2和阻力臂L2一定时，动力臂L1越长所需动力F1越小。学生解题稍微有点难度的是找出最省力的力臂。（1）在杠杆上离支点O最远的点是点B；（2）OB就是最长的动力臂。最小力的作用线与OB垂直，已知的力G使杠杆作顺时针转动，则现在施加的动力应使杠杆作逆时针转动，应指向右上方。通过解题小结该类型的解题方法：第一步连接支点和力的作用点（离支点越远越省力），就是所要的力臂为最长。第二步过力的作用点作出垂线，就是力的作用线了。第三步为了维持杠杆平衡，标出力的方向。这是最常考得题目类型。4.在图中，画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图．5.．在图中画出使杠杆OA平衡时最小动力为F1的方向和阻力F2的力臂l2．巩固练习最小力的做法杠杆的平衡条件：1.如图所示，用一细线悬挂一根粗细均匀的轻质细麦秸秆，使其静止在水平方向上，O为麦秸秆的中点．这时有两只大肚皮的蚂蚁同时从O点分别向着麦秸秆的两端匀速爬行，在蚂蚁爬行的过程中麦秸秆在水平方向始终保持平衡，则（）．A．两蚂蚁的质量一定相等B．两蚂蚁的爬行速度大小一定相等甲O乙012345012345OA丙甲AOB乙AOB丙AOBC．两蚂蚁的质量与爬行速度大小的乘积一定相等D．两蚂蚁对麦秸秆的压力一定相等学生通过此题解答进一步了解“杠杆的平衡条件”：动力×动力臂=阻力×阻力臂。结合以往学过的知识也可以有不同的语言表述形式。但是本质是相同的。2．如图所示，绳子OO悬吊着质量忽略不计的杆，在杆的a点挂上重物G，在O右侧某点b处挂上钩码．重物G的质量及a到O的距离不变，要使杆保持水平，b点挂的钩码个数（各个钩码质量相同）和b到O的距离的关系是哪一幅图（）学生知道这是原有“杠杆的平衡条件”的实验的演变。当一组力与力臂的乘积不变时，另一组的力与力臂之间成反比例函数。结合图像的给予与数学知识的综合应用，加深学生的理解与灵活应用。也是最近几年中考的热门题型。三、灵活多变、设置高潮这部分练习在课堂的基础知识和课典型例题准确掌握的基础上再拿出来给学生。可以针对学生的实认知水平分层布置。或者将综合性问题分散成一些便于学生分析的小题。多为杠杆的五要素与平衡条件的综合运用，一下就不再分开举例。1．如图所示，均匀木棒AB长为1m，水平放置在O、O两个支点上．已知AO、OB长度均为0.25m．若把B端竖直向上稍微抬起一点距离，至少需要用力20N，若把B端竖直向下稍微压下一点距离，则至少需要用力（）A．20NB．40NC．60ND．80N学生在解此题时需要2次抽象出杠杆，判断变化的支点。结合上抬，下压B端2个情景准确找出力臂，罗列2个杠杆平衡表达式。借助木棒重力不变的条件来解题。考察了学生灵活应用的能力。2.如图所示的轻质杠杆，AO小于BO．在A、B两端悬挂重物G1和G2后杠杆平衡．若将G1和G2同时向支点O移动相同的距离，则()A.杠杆仍保持平衡B.杠杆的A端向下倾斜C.杠杆的B端向下倾斜D.无法判断这题显然、使用原来的定支点，画力臂的推导方法是行不通的，由此引出学生产生寻找新的、更有效、更一般化的方法的兴趣。学生二次使用杠杆的平衡条件对比得出答案后，启发：杠杆两边的FL的乘积减少，减少量大的那一端会怎么样？FL的乘积减少，减少量大的那端上升。3.进一步引申：A、B两端悬挂点不变，把两重物G1和G2浸没在水中（重物与容器不接触）杠杆如何转动？杠杆的再平衡问题是杠杆中的难点，他可用杠杆的平衡条件推解。得出推论：原来平衡的杠杆，当力发生了变化而力臂没有发生了变化时，如果力的变化量分别与其力臂的乘积相等，则杠杆仍然保持平衡。这个结论以后就可以用来解这类型的习题了。在原有知识的基础上进一步提升的学生的解题能力。也可以将杠杆知识与其他的力学知识综合应用了。这份作业设计挑选的典型例题，使学生既复习巩固了课堂上的新知识，又学到了新方法及新题目的解题方法。既巩固了双基，又能使学生的熟练程度有较大的提高。既提高学生探索问题的兴趣，又培养了学生的发散思维能力。再结合学生的实际分层落实，其效果会更好。武汉二中广雅中学初二年级物理组沈勤