《杠杆的应用》教案及课堂实录

一、设计理念 充分发挥学生的主体作用，通过对身边的各种杠杆的探究，激发学生探究热情，培养学生创新能力，让学生热爱生活，让课堂充满活力，使知识的传承在探究过程中不知不觉地完成，从而缩短生活与物理的距离，让学生真切地感悟到：学习就是生活，物理就在身边。 二、教学目标 ● 知识与技能：通过探究，学生知道省力、费力、等臂等不同类型的杠杆及其特征，能从身边的物品中抽象出理想的杠杆模型──硬棒，并能指出它们的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂，从而分辩其类型。 ● 过程与方法：通过对杠杆的探究，让学生逐步学会透过现象认识事物本质的方法，从而培养学生观察能力和用科学的方法解决问题的能力。 ● 情感、态度与价值观：培养交流与合作的能力和学习物理的兴趣，对学生进行安全教育、辨证唯物主义教育和科学人文教育。 三、教学器材 1．教师备用：剪刀（两种）、羊角锤（木板、钉子）、电工钳、订书机、镊子、瓶盖起子、啤酒一瓶（没开启）。 2．学生自备：每个学生自备2～3件属于杠杆的生活用品。 四、教学重、难点 从具有复杂的机械外形的生活用品中抽象出理想的杠杆模型──硬棒。 五、教学过程 1．杠杆的识别：（板书）（复旧引新） 教师：上次课我们了解到了杠杆的有关知识，老师在黑板上画了一杠杆，请大家标出动力F1和阻力F2的力臂。 图1 教师肯定学生正确的画法，并说明：其实，老师画的这根杠杆就是从图1（甲）中抽象出来的硬棒，去掉石头、不考虑棒的形状和粗细，得到了理想的杠杆模型──硬棒，这样我们简化了研究对象，容易识别杠杆。 　　　　　 图2　　　　　　　　　　　　　　图3 教师：大家能从图2和图3的剪刀中抽象出简单的杠杆模型吗？ 学生各自画出了带半圆形手柄剪刀的杠杆模型。 教师：剪刀上的半圆形手柄是起什么作用的？对于我们研究杠杆是否有实际意义呢？ 学生：半圆形手柄是为操作方便设计的，对研究杠杆无实际意义。 教师：对，这是我们研究杠杆的次要因素。我们不仅要透过复杂的机械外形找到杠杆的本质的东西──硬棒，而且还要找到其主要因素，忽略次要因素，这是认识事物、研究问题的一般方法。 　　　　　图4　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5 学生不仅能画出图2（乙）图3（乙）中的杠杆模型，而且还能正确画出图4（乙）图5（乙）所示的杠杆模型。 教师：观察用羊角锤拔钉子的情况，如图6（甲）所示，并画出其杠杆模型──硬棒。 学生用自带的羊角锤进行实验，且一边实验，一边画图，教师在教室里巡回观察，发现许多学生得到了图6（乙）所示的模型。 教师：锤头是我们要考虑的主要因素吗？ 学生：锤头部分也可忽略，它也是次要因素，完全可画成图6（丙）那样。 教师：非常正确…… 学生：（突然提问）：我在使用羊角锤时，发现拔钉子还有一种方法，如图7所示。（其他学生按这位同学提的方法进行实验，并画出了图7（乙）所示的杠杆模型，效果不错） 图6　　　　　　　　图7　　　　　　　图8　　　　　　　图9 教师：（高兴地）这就是创新，敢于提出与教材上不同的想法和做法，这是科学家们可贵的创新精神，这种精神值得大家学习。 2．杠杆的分类（板书） 教师：大家能通过观察和思考对以上杠杆进行分类吗？ 学生1：我认为杠杆可分两类：一是直杠杆；二是弯杠杆。 教师：不错，这位同学观察的非常仔细。还有其它分类方法吗？ 学生2：我认为可把杠杆分为两类：一是有固定支点的；一类是支点可移动的。如撬石头的杠杆的支点可移动。 教师：也不错。图1中的杠杆支点可以根据需要来移动。 学生3：我认为按动力臂和阻力臂大小关系把杠杆可以分为三类：一是L1＞L2，二是L1＜L2，三是L1＝L2。 学生4：我按动力和阻力的大小关系把杠杆分为三类：①F1＞F2；②F1＜F2；③F1＝F2。 教师：以上几位同学对杠杆的分类都不错，哪种分类对我们的应用有实际意义呢？ 学生5：后两种分类更有实际意义。如前面谈到的剪刀，作为理发用的就更注重省距离了，使用时可以方便地剪下更多的头发，毕竟剪头发并不很费力。 学生6：后两种分类实质上是一样的，根据公式，①当L1＞L2时，F1＜F2省力费距离；②当L1＜L2时，F1＞F2费力省距离③当L1＝L2时，F1＝F2，既不省力，又不省距离。 教师：这位同学对杠杆的分类已讲的十分清楚了。当生活中更需要省力时，就使用L1＞L2的杠杆，当生活中更需要省距离时，就使用L1＜L2的杠杆。任何事物总是有它的两面性，我们要学会一分为二地看待事物、研究问题。 教师：那既不省力又不省距离的杠杆有什么用呢？ 学生：精密的测量工具──天平就是这种杠杆。 教师：非常正确。 学生：（突然提问），我觉得图3并不一定是费力杠杆，我在使用时发现：剪刀刀口受力的部位往往在刀口的中部或离支点较近的部位。当然也有剪刀刀口尖端受力的情况，这属于费力杠杆。 教师：（惊呀）是这样吗？ 大家认真地实验，果真如此。全班同学认可。 教师：看来，我们研究问题不能单凭想象，也不能仅看表象，轻易地下结论。还是实践出真知…… 学生：（突然提问）我发现用瓶盖起子起盖时，除了图8所示的外，还有象图9那样的一种起法。 教师：是这样吗？你来给同学们演示一下。 这位同学稍不注意，用图9那样的方法把啤酒瓶盖起开了，全班同学都乐了。 教师：（高兴吧）我发现你们正在走科学家的路，非常不错。你们身上巨大的潜能正在被开发…… 3．见过的杠杆：（板书） 教师：今天，大家带来了哪些物品，你们能正确说出它们属哪一类杠杆呢？ 学生你一言我一语地议论开了，并把自己带来的身边的物品拿出观察、实验、分析、研究，教室里五十四位同学二十七个探究小组呈现了一派热闹景象：其中，有学生带来了剪刀、瓶盖起子、镊子、电工钳、打火机、订书机、筷子、眼镜架、夹子、折叠伞等，有的说课本、课桌盖也是杠杆。更有趣的是一位学生把父亲的钓鱼杆也带来了，为了安全，教师用黑板擦换下了鱼钩。这位同学一边做着钓鱼的精彩动作一边解说：如果有了大鱼，就用不着考虑省力了，需要再大的力也使得出，关键是省距离，右手稍微向下压杆，就把鱼钓出水面并落到岸上，多爽！大家看了这位同学的表演，都捧腹大笑起来…… 教师：只要大家关注生活，物理知识的应用无处不有。现在大家带来的物品我已登记在黑板上，没有带来的或不好带的生产、生活工具但你见过的还有哪些呢？ 平静的课堂一会儿又沸腾起来了，大家争先恐后地列举了许多例子：炒菜用的锅铲、跷跷板、门窗、板车、缝纫机踏板，家用垃圾筒的踏板和后臂、锄头、家用活塞式抽水机的手柄、扁担、杆秤……更有趣的是一位同学举了船桨的例子。 教师：你乘过这种有船桨的小船吗？ 学生：乘过。 教师：太美了，你乘船的情景一定很有“小桥·流水·人家”的生活情趣吧！这是勤于观察、热爱生活的表现。（全班大笑） 师生共同探究杠杆的本质，共同挖掘生活的美，共同享受着课堂无尽的欢乐。不知不觉就要下课了…… 六、课堂教学小结和延展 今天，我们学会了杠杆的识别和分类，了解了一些科学探究过程中处理问题的一些办法和思想，这些办法和思想对我们今后的学习和工作都是很有益处的。大家下去后，利用课余时间完成下列任务！把你看到的或想到或做过的的记录在自己的成长档案内，备老师检查评估。 ①参观一建设工地，工地上有哪些杠杆？ ②仔细观察城市环卫车装卸垃圾箱的过程，哪个部分是杠杆？ ③指甲钳上哪部分是杠杆？属哪一类？ ④到商店观察一下案秤的结构，它是什么杠杆？ ⑤人体的手臂是省力杠杆还是费力杠杆？ ⑥用扫帚扫地时，扫帚是哪种杠杆？请试一试。 七、板书 杠杆的应用 1．杠杆的识别： 不考虑复杂的机械外形，从物品中抽象出简单的杠杆模型──硬棒。 2．杠杆的分类： ⑴ 省力杠杆费距离　L1＞L2，F1＜F2； ⑵ 费力杠杆省距离　L1＜L2，F1＞F2； ⑶ 等臂杠杆　L1＝L2，F1＝F2。 3．见过的杠杆：（略）