八年级物理下册 5.2《学生实验：探究杠杆》教案 北京课改版

1 第二节 学生实验：探究杠杆 一、指导思想与理论依据 从生活中的杆秤谈起，通过探究得到杠杆平衡条件，体现“从生活走向物理”的基本理念，尽量贴近学生生活，使学生体验到生活中无处不在的物理知识，从而激发起学生学习的兴趣，让学生在学习科学的研究方法的同时，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。 二、教学背景分析 本节主要让学生通过参与科学探究活动，认识杠杆的平衡状态，并能对杠杆处于平衡状态的条件进行猜想，进一步设计出验证方案、分析处理实验数据，最后归纳得出杠杆平衡的条件。 学生在生活中见到的杠杆很多，例如杆秤、跷跷板、健身器材、扁担、撬杠、压水机等，知道杠杆在生产、生活中有广泛的应用，并且在小学科学课上定性研究了杠杆平衡问题。初中物理已介绍了力的三要素、力的作用效果和二力平衡等知识；初中信息技术课上已学过利用excel分析数据，以上各因素对本节课的学习十分有利。 三、教学目标 1.知识与技能 (1)能识别杠杆的平衡状态。 (2)能说出杠杆平衡的条件。 (3)能利用杠杆平衡条件去分析、解释简单的实际问题。 2.过程与方法 (1)通过探究杠杆平衡原因的实验设计过程，学会收集实验数据的方法。 (2)通过利用excel的统计、拟合功能分析处理实验数据的过程，学会分析处理实验数据的方法。 3.情感、态度与价值观 通过经历探究杠杆平衡原因的过程，乐于探索生活中的常见物品的原理，有将科学技术应用于日常生活的意识，对科学有一定的求知欲望。 四、教学重点和难点 1.教学重点 能说出杠杆平衡条件，并会利用杠杆条件解决简单的实际问题。 2.教学难点 2

会设计实验收集实验证据；会分析、处理实验数据，得出结论。 五、教学流程示意图 3 六、教学过程

环节 教师活动 学生活动

探 究 情 境 的 创 设

教师播放视频：（天工开物——杆秤） 引导语：杆秤是我国古代人民的发明之一，它的身上凝结着古人那些智慧呢？ 提出问题：（出示杆秤图片，提示同学们认真观察杆秤的结构，然后提出问题。） 问题一：杆秤实质上就是我们已经认识的哪种简单机械？ 问题二：杆秤实际上就是利用我们刚刚学过的杠杆原理制成的，谁能告诉我，支点在哪？两个力分别是谁？方向如何？（约定：秤钩对秤杆的拉力为阻力，秤砣对秤杆的拉力为动力） 演示：用杆秤称质量（教师出示自制的杆秤，并用杆秤称出粉笔盒、黑板擦等的质量） 引导语：使用杆秤时，先将秤砣移到定盘星处，若秤杆水平静止，则证明称是合格的，然后将物体挂在秤钩上，移动秤砣，直到秤杆再次水平静止，读出秤砣所对刻度，即为物体质量。 提出问题：（提示同学们回忆使用过程，然后提出问题） 问题三：你知道每次使用杆秤称质量都要使秤杆水平静止，这样做的目的是什么？ 观看视频，感悟我国古代人民的智慧。

观察杆秤的结构。 预想回答：杠杆。 预想回答：提纽是支点；秤钩对秤杆的拉力、秤砣对秤杆的拉力。

观察教师演示、测量质量的过程。

预想回答：杠杆处于平衡状态，便于研究。 4

环节 教师活动 学生活动 探 究 情 境 的 创 设

问题四：为什么要强调水平？（提示：动力臂和阻力臂如何确定？）

问题五：不静止，匀速转动是否可行？ 问题六：利用杆秤称黑板擦和称粉笔盒质量的过程中，杠杆“五要素”中的哪些要素不变？哪些要素变化？

问题七：谁随着谁的变化而变化？ 问题八：为了使杆秤平衡（水平静止），动力臂要随着阻力的变化而变化，它们之间有规律可循吗？

预想回答：便于利用秤杆上的刻度，读出力臂数值。

预想回答：不行，不便读力臂。 预想回答：不变的有：阻力臂和动力；变化的有：阻力和动力臂。 预想回答：动力臂随阻力的变化而变化。

设 计 实 验 收 集 数 据

过渡语：今天我们利用实验室中的杠杆来研究：当动力和阻力臂不变时，动力臂与阻力满足怎样的关系时，杠杆才能处于平衡状态。 实验器材： 杠杆、铁架台、钩码（盒）、细线。 想一想： 问题1 本实验研究的是哪些物理量的关系？ 问题2 实验中要控制哪些物理量不变？ 问题3 实验时要改变哪些物理量，怎样改变？ 问题4 实验时要测量哪些物理量，怎样测量？ 过渡语：通过对以上问题的思考，我们已经对要做的实验有了初步了解，下面请同学们开始实验操作，并将数据记录在表格中。 观察实验器材。

思考问题，并试图设计实验步骤。

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环节 教师活动 学生活动 设 计 实 验 收 集 数 据

学生实验：（教师巡回指导） 温馨提示 1.实验前要先调解杠杆处于水平平衡。 2.用细线系一个绳套套在杠杆右端。 3.为研究方便，规定使杠杆逆时针转动的力 为阻力。 4.采集5组（或以上）实验数据。 5.一个钩码（1 N）；一个格5 cm。 实验记录表 动力 F1/N 阻力臂 L2/cm 阻力 F2/N 动力臂 L1/cm 根据制订的实验计划分组进行实验，获取实验证据。

分 析 实 验 数 据

过渡语：各组同学都非常认真地完成了采集数据的任务，下面一起来利用excel分析我们采集的数据。 一组汇报数据：（教师在excel中输入数据） 实验记录表一 动力 F1/N 阻力臂 L2/cm 阻力 F2/N 动力臂 L1/cm 2 10 1 5 2 10 2 10 2 10 3 15 2 10 4 0 2 10 5 25 小组汇报实验数据，其他小组的同学将数据与本组数据做简单的比较。

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环节 教师活动 学生活动 分 析 实 验 数 据

二组汇报数据：（教师在excel中输入数据） 实验记录表二 动力 F1/N 阻力臂 L2/cm 阻力 F2/N 动力臂 L1/cm 2 5 1 2.5 2 5 2 5 2 5 3 7.5 2 5 4 10 2 5 5 12.5 教师利用excel分析数据拟合公式： 实验数据分析图一 动力臂与阻力关系图y = 5x0510152025300123456x(阻力F2)y（动力臂L1） 实验数据分析图二 动力臂与阻力关系图y = 2.5x024681012140123456x(阻力F2)y（动力臂L1） 共同分析： 根据实验数据图一拟合出动力臂与阻力的关系式是：L1(动力臂)＝5F2(阻力) 根据实验数据图二拟合出动力臂与阻力的关系式是：L1(动力臂)＝2.5F2(阻力) 观察并学习教师利用excel软件分析数据。

观察并学习教师利用excel软件拟合表达式。

根据拟合公式推导、转化成表达式。

环节 教师活动 学生活动 7

交 流 评 估

过度语：根据两组实验数据总结出的表达式不同，到底是谁错了呢？各组先来反思自己的实验和分析过程，看看有没有什么问题。 引导语：既然各组都没发现自己的实验和分析有问题，不妨各组交流一下，比较自己的实验与其他小组的实验有什么不同。 引导语：选用的“阻力臂”和“动力”不同，造成结论不同。请同学们再想一想，各组总结公式中的“5”、“2.5”的实质是什么？ 预想回答：各组经细致的检查都表示没有错误。

预想回答：学生经比较各组的实验数据，发现原因是各组选用的“阻力臂”和“动力”不同，造成结论不同。

预想回答：学生经比较各组的实验数据，发现数字5（10、2.5）实质是“阻力臂”与“动力”的比值。

总 结 结 论

过度语：怎样表示动力臂与阻力的关系，才有更广泛的代表性？ 引导语：如果动力臂和阻力臂分别用L1和L2表示；动力和阻力分别用F1和F2表示，则动力臂与阻力的关系式可表示为：L1＝12FLF2 利用数学演绎法，可以推导出以下两个公式： F1×L1＝F2×L2 12FF＝21LL 过渡语：杠杆中的两个力和两个力臂之间必须满足此关系，杠杆就会平衡。因此，我们就称其为杠杆平衡条件。 预想回答： 动力臂＝动力阻力臂阻力。

思考、演绎推导。

回忆探索过程，领悟知识的由来。

拓 展 应 用

1.在图1中，若将杠杆两端的钩码各取下一个，杠杆还平衡吗？为什么？ 2.在图1中，若将杠杆两端的钩码都向支点移动相同的距离，杠杆还平衡吗？为什么？ 3.如图2所示，杠杆平衡吗？为什么？

环节 教师活动 F1

F2

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课 后 探 究

探究内容： 探究1：在杠杆平衡时，动力臂和阻力臂保持不变，探究动力跟阻力的关系。 探究2：在杠杆平衡时，阻力和阻力臂保持不变，探究动力跟动力臂的关系。 探究器材：

拓 展 研 究

背景： 1994年9月23日，国家技术监督局、国家工商行政管理局联合发出《关于在公众贸易中限制使用杆秤的通知》，通知中指出由于杆秤在公众贸易中经常被不法分子利用欺骗顾客，且隐蔽较深，不易识别，所以要求各地根据实际情况，逐步取消、禁止在公众贸易中使用杆秤。 内容： 根据所学的知识，揭秘不法分子利用杆秤欺骗顾客（缺斤短两）的手段。 七、学习效果评价设计

1.评价内容 (1)学生在课上注意力是否集中。 (2)对问题和实验的感兴趣程度。 (3)学生在思考、举例、描述等方面参与课堂的积极程度。 (4)应用知识解答问题的正确率。 2.评价量规 评价项目 优 良 中 得分 学生在课上注意力是否集中(3) 3分 2分 1分

注意力非常集中 注意力比较集中 注意力不够集中 对问题和实验的感兴趣程度(3) 3分 2分 1分

非常感兴趣 有的感兴趣 几乎不感兴趣 学生参与课堂的积极程度(3) 3分 2分 1分

积极参与 比较积极 不愿参与

O 0 1

N

2 3 4 5

0 1

2 3 4 5 温馨提示

1． 实验前要先调节杠杆水平平衡。 2． 弹簧测力计必须竖直向上拉杠杆。 3． 注意弹簧测力计悬挂点的选择，保证实验中不超过测力计的量程。 4． 每个钩码重力约为1 N。 5． 根据实验数据总结结论。