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1、沪科版八年级物理科学探究：杠杆平衡条件说课稿宿州市第二初级中学说课题目：科学探究：杠杆的平衡条件教师姓名：张飞学校名称：宿州市第二初级中学使用教材：沪科版八年级物理实验器材：杠杆平衡条件探究仪、钩码一、教材及学情分析（一）教材分析科学探究：杠杆的平衡条件是沪科初中物理八年级下册第10章第1节的内容，教材第6章、第7章分别介绍了弹力、重力和二力平衡的知识，本节是力学知识的延伸，是力学的重点内容。本节具有以下特点：一是实用性，杠杆源于生活，服务社会，充分体现了2022物理新课标“从生活走向物理，从物理走向社会”这一理念。二是探究性，杠杆平衡条件要求学生在老师的引导下，通过小组合作探究得出FIXLI
2、=F2XL2这一结论。三是基础性，本节是学习滑轮和其他机械以及机械效率的重要基础。（二）学情分析八年级的学生已初步学习了力的相关知识，初步掌握力、力的平衡等概念,会调节天平的平衡。本节第一课时已经学习了杠杆的五要素，学生对杠杆有了初步的认识。经过一个多学期的物理学习，学生进行实验探究和处理信息的基本能力已初步形成，这些都为学习本节做好了铺垫。二、实验教学目标（-）物理观念1 .会设计实验探究杠杆的平衡条件2 .归纳得出杠杆的平衡条件（二）科学思维经历实验探究杠杆平衡条件的过程，培养学生分析数据并能归纳结论的能力（三）科学探究具有对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力（四）科学态度与责任
3、通过实验的操作和分析培养学生实事求是的科学态度与合作交流的意识三、实验设计：本实验的重点是探究杠杆在平衡时，需要满足什么样的条件？难点是在实验中怎样测量力臂。教材中设计的实验，首先通过调节平衡螺母，让杠杆在水平位置平衡。然后通过调节钩码的个数以及钩码悬挂的位置，使杠杆仍在水平位置平衡，探究杠杆平衡时的条件。这样设计的目的是，杠杆在水平位置平衡，使力臂与杠杆重合，便于学生直接从杠杆上测量力臂，降低学生实验操作难度。但容易导致学生产生以下误区：1、物理观念理解的错误：部分学生会得出“动力X支点到动力作用点的距离二阻力X支点到阻力作用点的距离”这一错误结论。2、科学思维认知的错误：无法直接测出非水平
4、位置平衡时力臂的长度，不利于学生理解力臂的概念。3、科学态度的不足：只研究了水平位置特殊情形杠杆平衡条件，学生缺乏由特殊到一般的认知过程。为解决以上问题，在日常的教学中通常采用改变拉力的方向的方法进行改进,请看下图:LJ-CA但这样改进之后，又出现以下两个新问题：1、由于弹簧测力计自身重力、摩擦力的影响以及测力计抖动等因素，导致力的测量不准确。2、力臂的测量存在困难。为解决以上两个问题，我们设计了杠杆平衡条件探究仪。整个探究仪采用铝合金金属制作，增强了仪器使用的耐久性。探究仪的最底部是底座，为增加稳定性，我们增大了底座的面积。贯穿整个仪器的是中间的金属杆，这根金属杆起到安装底座和上面两个金属圆
5、盘的作用。考虑到八年级学生的身高差异较大，中间金属杆的高度可以根据实验的学生的身高进行调节，方便不同身高的学生进行实验。金属杆上安装的两个金属盘，中间的金属盘用于安装滑轮，为了方便调整滑轮的位置，便于改变拉力的方向，这个金属盘开了四个槽，滑轮可以安装在这四个槽中的任意位置。最上层的金属盘可以任意旋转，改变倾斜角度，这样方便学生探究任意倾斜的杠杆的平衡条件。圆盘中间轴承的中心即是杠杆的支点。采用轴承设计的目的是为减小摩擦力对实验的影响。轴承开有多个小孔用于安装杠杆，这样方便学生探究异形杠杆的平衡条件。细线系在杠杆上，动力与阻力通过细线绕过定滑轮作用在杠杆上，动力与阻力可以再支点两侧，也可以在支点
6、同侧。由于滑轮可以在圆盘上的槽内移动，解决了任意改变力的方向的问题，方便学生多次实验。而力的大小可以通过改变钩码的个数来调节，这又解决了动力与阻力使用测力计测量误差大的问题。为使学生理解力臂不一定与杠杆重合，仪器中将杠杆跟刻度线分离，刻度线放在圆形刻度盘上。刻度线在圆心，向两侧的刻度读数逐渐增大，每一根刻度线都与中间的轴线相互垂直。实验时，杠杆的支点位于零刻度位置上。通过力臂的学习，我们知道力臂与力的作用线是垂直的，通常在找力臂时,我们是先确定支点以及力的作用线，然后再找力臂。现在我们逆向思维，首先作出若干条与力臂垂直的直线，在杠杆平衡后，先寻找与力重合的直线，这条直线就是力的作用线，然后观察
7、刻度线，寻找支点到力的作用线之间对应的刻度是多少，即为力臂的长度。这样实现了任意方向的动力与阻力的力臂的准确而方便的测量。操作过程：左边悬挂三个钩码，右边悬挂两个钩码，调节使杠杆保持平衡。旋转刻度盘，测量左侧动力的力臂，找到黑色的刻度线与力的方向重合，这根线表示力的作用线，找到该线对应的刻度即为其力臂的长度，从支点到力的作用线的距离即为力臂。转动刻度盘，测量阻力的力臂，同样找到一根刻度线与力的方向重合，这条线就是力的作用线，找到该线对应的刻度即为其力臂的长度。支点到力的作用线的垂直距离为力臂的长度。相互垂直的两根线，分别对应力的作用线和力臂，突出了力臂与力的作用线的垂直关系，使学生在实际动手测
8、量的过程中，加深了对力臂这个易错点的理解和认识，简单有效的突破了力臂测量的教学难点。提出问题：列举生活中常见的杠杆，观察他们的形状，你有什么发现？它们都是在水平位置平衡吗？发现生活中的杠杆形状各异，那么杠杆的平衡关系还成立吗？激发学生思考后，给学生提供不同形状的杠杆，学生分组进行实验探索。杠杆的形状任意、杠杆的平衡位置任意，这样解决了让学生经历由特殊到一般的认知过程。四、实验方法设计（-）体验活动：杠杆平衡的影响因素（二）分组探究活动：水平位置杠杆的平衡条件（三）分组探究活动：异形杠杆的平衡条件以及非水平位置杠杆的平衡条件（四）学生自主活动：利用杠杆的平衡条件解决实际问题五、教学过程设计（一）
9、复习旧知情景激趣：感知杠杆平衡的影响因素思考：如右图的情形，小孩与大人怎样才能一起玩跷跷板呢？引导学生猜想：杠杆的平衡与力的大小和力臂有关。实验器材：硬棒、课本学生活动一：将硬棒置于肩上,手握住硬棒的一端，另一端挂物体L当物重不变，仅移动物体的位置，学生感知此时杠杆是否平衡2.当物体放置的位置不变时，仅增加物重，学生感知此时杠杆是否平衡引导学生猜想：杠杆的平衡与力的大小和力臂有关。（设计意图：使用身边随手可得的物品进行探究活动，可以拉近物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，培养学生分析问题的能力）（二）实验探究反馈交流：探究杠杆的平衡条件1 .提出问题杠杆平衡时，动力R、动力臂1
10、1、阻力F2、阻力臂12存在什么关系？2 .学生提出猜想与假设(1) Fl+l1=F2+l2o(2) F-I1=F2-I2O(3) F1l=F2I2o(4) Fll1=F2l2o教师带领学生分析以上猜想，甄别哪些是明显错误的猜想，如猜想(1)艮+1尸F2+I2和猜想(2)F1-I1=F2-I2,力和力臂的单位不同，是不能加减的。3 .设计实验与制定计划(1)实验器材：杠杆平衡条件探究仪、细线、钩码(2)实验设计思路：实验探究杠杆在水平位置和非水平位置的平衡条件,通过改变钩码数量和钩码的位置获得多组实验数据，得出具有普遍性的实验结论4 .进行实验与收集证据图1改进后带刻度的圆盘图2杠杆平衡条件探
11、究仪将本实验的探究内容分为A、B两组同学去完成：在杠杆两侧挂上相同数量的钩码，使杠杆在水平位置平衡一A组。在杠杆两侧挂上相同数量的钩码，使杠杆在非水平位置平衡一A组。在杠杆两侧挂上数量不同的钩码，使杠杆在水平位置平衡一B组。在杠杆两侧挂上数量不同的钩码，使杠杆在非水平位置平衡一B组。在杠杆一侧挂钩码，另一侧用弹簧测力计，使杠杆在非水平位置平衡一A、B组。教材涉及的探究实验过程中，要求杠杆在水平位置平衡，巧妙地把力臂都置于杠杆之上，这样力臂的数值便可以直接读出，可以简化实验过程，但对于初学者而言，学生实验过程中会误认为力臂是支点到力作用点之间的距离，不利于力臂概念的正确建立。同时教材只涉及了直杠
12、杆水平位置平衡，属于特例，在特例下所得出的实验结论具有特殊性，应用到一般情况时，增加了学生解决实际问题的难度，不利于学生创新思维的培养。为使结论更具普遍性，我又加设了杠杆在非水平位置以及异形杠杆的平衡状态下的研究，此时的力臂不在杠杆上，实验的关键在于测量出力臂的数值，具体操作请看：测量力臂的实验原理：当杠杆在非水平位置时，棉线可作为力的作用线，过O作该线的垂线即为力臂，力臂大小的测量奥妙就在于圆盘上设计了很多互相垂直的线，通过转动圆盘，使杠杆受到的力的作用线与圆盘中的某一竖线重合，则该条竖线所对应的刻度值即为此时力臂的数值。简而言之，即圆盘中相互作用的两根线分别表示力的作用线和力臂，应用了两者
13、的垂直关系。5.分析与论证实验次数杠杆是否水平位置平衡动力FN动力臂h/cm动力F2N动力臂l2cm1水平平衡0.550.552非水平平衡0.540.543水平平衡150.5104非水平平衡120.546 .评估：引导学生归纳结论动力X动力臂二阻力X阻力臂FIi=F2XI27 .交流与合作各小组派代表交流实验过程中遇到的问题，吸取经验教训。然后根据自评、互评表，对自己的实验过程首先开展自评，然后小组内进行互评。（设计意图：通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，发展初步的科学探究能力，使学生养成良好的思维习惯，培养学生信息的处理和分析概括能力）（三）巩固知识，联系生活1、一位体重约为50O
14、N的男同学在做俯卧撑，当他保持静止时，请你设计一个实验估测地面对他双手的作用力的大小。2、自制杆秤。（设计意图：引导学生尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题，培养学生分析解决问题的能力）“科学探究杠杆平衡条件”学生实验过程评价表评价内容等级标准评价等级分析反思自评互评师评操作规范A级：实验仪器使用规范准确，操作过程清晰明了B级：仪器使用基本规范，操作过程有一两次失误C级：仪器使用和操作过程出现两次以上失误D级：无法正确使用仪器数据采集A级：能实事求是的记录实验数据并认真填写实验表格B级：能实事求是的记录实验数据，但实验表格没有完全正确填写C级：部分数据抄写其他小组，部分以自己的实验数据构成
15、完整的表格D级：无法得出数据，表格没有填写分析论证A级：能对数据进行分析，用科学术语描述实验结去B级：能对数据进行分析，正确描述实验结果C级：能在他人的点拨下通过分析数据，基本正确地描述实验结果D级：无法进行数据分析，实验结果描述不准确六、实验效果反思与评价在该实验上，主要有四个方面的创新突破1、全方位多角度实验,有利于发展学生科学思维能力该装置可以得出杠杆在任意位置平衡时的平衡条件，避免了杠杆只能在水平位置平衡的错误认知的发生，使实验结果更具普遍性。使学生经历了由特殊到一般的认知过程。2、突破了力臂测量的难点，有利于学生理解力臂的概念。相互作用的两根线分别表示力的作用线和力臂，两者的垂直关系更直观，易于学生理解，强化学生对力臂本质的理解。3、解决了与杠杆成任意夹角的力的较准确测量通过定滑轮，可以任意改变力的方向。钩码的重力一定，解决了由于测力计自身重力以及摩擦力导致的力的测量不准确的问题。4、培养学生的动手能力、团队协作精神，更重要的是避免了特殊代替一般，以偏盖全的不科学的研究方法。有待改进的问题：在探究过程中，有时力的作用线并不能在圆盘上找到重合的线，应将每一个小格再分成若干等分，增加准确性。也为高中无限趋微思想做铺垫。“惟创新者进，惟创新者强，惟创新者胜”。教师要引导青少年“思创新、愿创新、敢创新”。以上是我的说课内容，请各位专家老师多批评多指正。
