第四章 4.1 简单机械
一、教学任务分析
本节学习杠杆、滑轮、*轮轴、*机械传动、*斜面等简单机械。生产生活中的任何复杂机械都是由简单机械构成的，因此，本节的学习在力学中有着重要的作用。
学习本节内容需要以力的概念为基础。
以生活中的实例为基础，以学生分组小实验和教师点拨为基本方法，引导学生探究简单机械的使用方法与工作原理，进而能灵活应用所学的知识解决生活中的实际问题。
本节内容强调学生主动参与，在合作实验、交流讨论的过程中，加深对知识的理解，体验合作学习的重要性。
二、教学目标
1.知识与技能
（1）理解杠杆和杠杆平衡的条件。知道杠杆的支点；理解力臂的概念；理解杠杆平衡的条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，能运用杠杆平衡的条件进行有关的运算；知道杠杆在生活中的应用；学会“探究杠杆平衡的条件”，学会在同侧力、异侧力、力的方向不同等情况下使杠杆保持平衡的技能，记录、处理数据，最后归纳得出结论。
（2）理解滑轮。知道定滑轮不能省力，但可以改变用力方向，理解定滑轮不能省力的原理；知道动滑轮可以省一半力，理解动滑轮能省力的原理；知道滑轮在生产生活中的应用，能用滑轮解决简单的实际问题。
*（3）知道轮轴和斜面。知道轮轴、斜面可以省力，知道轮轴、斜面可以省力的原理。
*（4）知道机械传动。知道常见的机械传动方式，能识别不同的机械传动方式。
2.过程与方法
（1）在将常见工具抽象成平直杠杆、滑轮与轮轴等简单机械抽象成杠杆的过程中，感受建模的科学方法。
（2）经历“探究杠杆平衡的条件”过程，运用实验归纳法得出结论；在比较各种杠杆的使用特点中，感受分类的科学方法。
3.情感、态度与价值观
（1）通过了解杠杆、滑轮、轮轴、斜面、机械传动等简单机械与生产、生活的密切联系，体验到生活中处处存在物理。
（2）通过“探究杠杆平衡的条件”“合作使用滑轮提升钩码”等活动，提高实验能力和观察能力，养成团队协作的良好习惯。
（3）通过了解中国古代《墨经》对杠杆平衡条件的论述，了解《天工开物》中关于古代劳动人民使用简单机械的情况等，激发民族自豪感。
三、教学重点和难点
重点：探究杠杆平衡的条件。
难点：力臂概念的建立。
1.学生实验器材（每两人一套）：钉有骑马钉的木板、螺丝刀、小木块、带刻度的杠杆、弹簧夹、钩码、弹簧测力计、铁架台、切纸刀、镊子、普通剪刀、线、滑轮、辘轳模型、水龙头、小车、长木板、学习活动卡等。
2.演示实验器材：杠杆示教板、杆秤、一些水果等。
3.课件：自制PPT幻灯片、flash课件等。
4.录像：机器人、盾构、汽车发动机工作的情景；杠杆、滑轮、轮轴、斜面、机械传动等机械实际应用的情景。
五、教学设计思路
本设计的内容包括三个方面：一是杠杆的五要素、杠杆平衡的条件和杠杆的应用；二是滑轮；三是滑轮组、轮轴、机械传动、斜面等其它简单机械。
本设计的基本思路是：由“使用撬棒撬起重物、跷跷板”等活动引入杠杆，归纳出杠杆的支点、动力、阻力的概念；通过示教板的演示，讨论得出杠杆的力臂。由“用杆秤称水果质量”的活动引入杠杆的平衡状态，猜想杠杆平衡的条件是什么；通过“探究杠杆平衡的条件”实验归纳出杠杆平衡的条件。出示切纸刀、镊子、普通剪刀等工具，由作图分析得出三类杠杆。由“升旗、起重机”的录像引入滑轮，通过学生组装滑轮提升重物，归纳出滑轮的两种使用方法；通过将滑轮演化为杠杆的课件展示，理解滑轮工作的原理。
*通过使用两个滑轮提升重物，并用弹簧测力计测量提升重物时的拉力、用刻度尺测量提升重物时重物和绳子自由端上升的距离，归纳出滑轮组的使用方法。由“比力气”这一小游戏引入轮轴，通过将轮轴抽象为杠杆的课件展示，感受建模的科学方法。通过阅读教科书，知道机械传动的三种方式以及机械传动在生产生活中的广泛应用。由录像“盘山公路”引入斜面，通过活动“用测力计拉着小车沿着竖直和斜面方向匀速直线运动”和“用测力计拉着小车沿长度不同的斜面拉上同一高度”，归纳得出斜面的公式。
本设计要突出的重点是：通过学生的探究实验，归纳出杠杆平衡的条件。方法是：通过教师演示用杆秤称水果的质量，得出杠杆的平衡状态。通过学生演示用杆秤称不同的两堆水果质量，引发学生猜想并主动探究，通过讨论交流归纳出杠杆平衡的条件。
本设计要突破的难点是：力臂概念的建立。方法是：通过学生使用螺丝刀撬起骑马钉，感受怎样做可以达到最省力的目的，引发学生思考：是否支点离力的作用点距离越大越省力？通过自制示教板演示支点到力的作用点的距离发生了改变，但杠杆仍然平衡，引导学生观察出支点到力的作用线的距离没有改变，从而建立力臂的概念。
本设计力图多让学生动手动脑，激发自主学习的兴趣，感受物理知识的广泛应用。通过将滑轮、轮轴抽象成杠杆，感受建模的科学方法。
完成本设计的内容约需6课时。
2.教学流程图说明
情景Ⅰ录像1
分别播放机器人、盾构、汽车发动机工作的情景和使用起子、剪刀、滑轮等工作的情景，引入课题——简单机械。
情景Ⅱ录像2
播放用硬棒撬起石块、使用镊子、玩跷跷板的情景，归纳出杠杆的概念以及杠杆的支点、动力、阻力。
活动Ⅰ学生实验1
学生先只用螺丝刀将骑马钉撬起，再用螺丝刀垫着小木块将骑马钉撬起，比较用力的方向有什么不同，怎样用力更省力。
情景Ⅲ演示实验1
示教板演示，讨论得出力臂概念。
活动Ⅱ应用
画出舂的杠杆示意图。
情景Ⅳ演示实验2
教师演示用杆秤称量水果质量，得出杠杆的平衡状态。
情景Ⅴ演示实验3
由两位学生演示用杆秤称量两堆质量不同的水果的质量，请学生根据刚才称量的情景猜测杠杆平衡的条件可能是什么。
活动Ⅲ学生实验2
用带刻度的杠杆、钩码、弹簧测力计、弹簧夹、铁架台等实验器材研究杠杆平衡的条件。
情景Ⅵ演示实验4
出示切纸刀、镊子和普通剪刀，请学生画出它们的杠杆示意图，由此归纳出杠杆的三种类型。
