《探究杠杆的平衡条件》教学设计
设计者 永修县军山中学卢长水
一、概述
探究杠杆的平衡条件是初中物理学科八年级的课题。
本课题来源于上海科学技术出版社广东教育出版社八年级物理第六章第5节，所需课时为1课时。
学习内容：知道什么是杠杆，能根据实物画出杠杆示意图。知道杠杆的平衡条件，会利用杠杆平衡条件解决一些简单的问题。通过对生活中实际问题的探讨，加深对杠杆平衡条件的理解。
本课设计尝试解决实验教学中遇到 “学生在兴奋中乱摸、乱操作，完全游离了实验教学目标” 的问题。尝试引导学生在“探究”中提出物理问题，引导学生在“探究”中经历并体验科学探索的历程，养成所有的观察、实验均目的明确，用目的控制实验方向，用目的控制动手行为，用目的激发探究乐趣，用目的激发学习兴趣，在“探究”中将物理学习跟生活紧密地联系起来，在“探究”中将物理学习最终归于生活。在课堂教学中，注重将科学探究的要素充分体现出来，使学生在探究中敢于质疑、勇于辩论，在充分交流中解决问题、理解知识。通过这样的形式，让学生收获的不只是知识，还收获了研究问题的方法，从而使学生的科学素养得到培养、提高。
二、学习者特征分析
学生来自农村中学，班级学生共48人，思想活跃。学生们掌握了力等内容，在此基础上学习杠杆会顺当些。通过平时的观察、了解知道农村中学学生们学习习惯一般，知识面较窄，思维能力、推理能力弱，实验动手能力弱，但有较强的好奇心，有求知欲，有一定的语文、数学、科学知识基础，喜欢动手做实验。学生初步具备了利用网络，计算机进行信息的搜索，加工，处理信息的能力，对网络环境下的自主学习有一定经验，熟悉网络操作，在学科学习上，对物理学习的兴趣较高，通过一个学期的物理学习，对科学探究有一定的初步体验，有条件在本班实施本节课教学设计。
三、教学策略选择与设计
教学采用启发讲授、实验探究、交流讨论法，探究杠杆的平衡条件是力学中重要的实验之一，所涉及的动手能力与实验操作能力也是学生的薄弱环节，要着重关注。学生交流讨论，教师引导分析归纳。
四、教学资源与工具设计
多媒体教室、多媒体电脑设备；上海科学技术出版社广东教育出版社八年级物理第六章第5节。
相关实验器材，杠杆，铁架台，钩码等。 专门为本课设计的多媒体课件。
五、教学目标分析
（一）知识和技能
1、知道什么是杠杆，能根据实物画出杠杆示意图。
2、知道杠杆的平衡条件，会利用杠杆平衡条件解决一些简单的问题。
（二）过程与方法
通过实验探究杠杆的平衡条件，初步领会从具体到抽象的方法。
（三）情感、态度、价值观
通过了解杠杆在实际中的应用，体会到物理知识是有用的，培养学生对科学的兴趣。
六、教学重点
杠杆平衡条件，经历探究杠杆平衡条件的过程并运用它分析有关问题问题。
七、教学难点 力臂的概念和画法
八、课时安排 1课时
九、教学过程
（一）引入新课
展示多媒体，利用漫画故事创设情景，引入课题。
（二）新课教学
一）探究跷跷板中的道理 1．提出问题
展示多媒体，结合教材第22页图6-37，提出问题： 跷跷板为什么能上下转动？ 跷跷板为什么能平衡？ 跷跷板受到哪些力的作用？
怎样才能使跷跷板保持水平平衡状态？ 2．设计方案
[讲解]为了便于探究跷跷板怎样才能成水平状态，我们可采取简化模型法。用带有等分刻度的均质木尺代替跷跷板（给它取个名叫杠杆），用钩码代替人和牛进行实验研究。
每2人一组实验，要求讨论如何设计这个实验。 设计如下：
(1)将杠杆挂在铁架台上，观察是否在水平位置平衡(静止)；若不是，可调节平衡螺母，使之水平平衡。
此处可提问：为什么要使杠杆在水平位置平衡？若学生回答不出，看教学情况决定是在课内还是课后思考。
(2)在杠杆支点的左边挂一定量的钩码，在支点右边也挂上钩码，直至杠杆平衡为止。
(3)重复多做几次平衡实验，得到不同数据。 (4)将数据记录下来，分析得出结论。 3.进行实验
开始实验，完成探究任务。
老师在学生探究过程中进行巡视，发现问题及时提出，让学生自己去分析、解决问题。
完成实验后，任意选择五组，请组中作记录的学生将结果投影到屏幕上。 将五组中的实验数据任意各取一组填入表格中，讨论可得到什么结论(杠杆平衡的条件)。（课件预设四组数据，看教学情况决定是否采用）
教师可提出各种猜想，加减乘除关系都可。
可能有学生得到其他关系式，但不适合所有数据，因此它不是杠杆平衡条件。
4.分析论证
[讲解]：杠杆中有几个重要的概念：杠杆绕着转动的点叫做支点，从支点到力作用线的距离L1和L2叫做力臂；动力的力臂叫动力臂；阻力的力臂叫阻力臂；杠杆在动力和阻力作用下处于静止状态，叫做平衡。
对公式进行变形可以得到比例式，它的含义是：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一。
5.拓展与练习
1．讨论力臂的正确画法，试画出下图中F1和F2的力臂．
2．讨论探究杠杆平衡条件时所采取的措施 在“研究杠杆的平衡条件”实验中：
①若在实验前若发现杠杆左端低、右端高，这时应将杠杆两端的平衡螺母都向 移，使杠杆在平衡。（右，水平位置）
②使杠杆在水平位置平衡为了 .还使杠杆的重心在支点上，使 可忽略.（方便读出动力臂和阻力臂，杠杆重力的影响）
③据多次测量的数据计算 ，归纳出杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂 或：F1×L1=F2×L2 。（动力与动力臂的乘积，阻力与阻力臂的乘积）
3．如下图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，OA=0.3 m，OB=0.2 m， 在A点处挂一个质量为2 kg的物体G，在B点处加一个竖直向上的力F，杠杆 在水平位置平衡。求物重G及力F的大小各是多少？
（示例求解过程）
解：杠杆阻力等于物重：
G=mg=2kg×10N/kg=20N 已知动力臂OB=0.2 m，阻力臂OA=0.3 m 据杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2，有： F×OB= G×OA 代入数据得：
F×0.2 m=20N×0.3 m，解得F=30N 答：物重G为20N，力F大小是30N。
4．如下图所示，轻质跷跷板可绕O点转动，OB=1 m， 在A处两个小孩的总质量为50 kg，在B处有头质量为500kg的牛。求小孩离O点多远时跷跷板才能在水平位置平衡？(学生演板练习，教师巡回观察指导)
二）杠杆的应用
[引入]：阿基米德有句名言：“给我一个支点，我可以撬动地球。” [设疑]：阿基米德说这句话的根据是什么?你认为这可能吗？ 阿基米德用来撬动地球的工具就是杠杆。
要求学生观察书上图6－42：生活中的常见的杠杆。
结合图6－42（f），展示多媒体：手动抽水机（压水井），分析使用手动抽水机是省力还是费力。
[讨论]：由杠杆的平衡条件，可以得到当力臂不等时，对应的力也不等。可将杠杆分为三类：省力杠杆，费力杠杆，等臂杠杆。它们与力臂的关系是怎样的？展示多媒体归纳。
最后讨论萝卜是左边重还是右边重？多媒体展示推导结果。
（三）教学小结 通过这节课，你学到了什么？引导学生小结，自我完善
认识杠杆，并介绍了杠杆的几个重要概念，学会分析生活中的杠杆。杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，杠杆的分类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。
（四）作业
教材第27页 ，自我评价与作业：第
2、
3、4小题
十、板书设计：
一、杠杆
1、定义：在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬杆，叫杠杆。
2、杠杆的五要素：
支点(O)：杠杆绕着转动的固定点。 动力(F1)：使杠杆转动的力。 阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。
动力臂(L1)：支点到动力作用线的距离。 阻力臂(L2)：支点到阻力作用线的距离。
二、杠杆平衡条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1L1＝F2L2）
三、杠杆的应用
省力杠杆（、费力杠杆、等臂杠杆 十
一、教学评价设计
1．在课堂中教师对学生的学习、探究、讨论等给予及时的评价、引导和总结。
2．本课结束时，教师引导学生小结，自我完善本课综合性总结；课后，通过测试题和作业来评价反馈；使学生能利用所学知识进行计算，解决实际问题。
