2021学年2、杠杆的科学教学设计

杠杆的科学

【教学目标】

1．培养学生善于对周围事物提出问题，并通过动手操作寻找证据进行解释的科学探究能力；能设计控制变量的探究实验；会设计简单的实验记录表格，并运用它采集整理数据、分析和解读数据。

2．引导学生体验到科学探究要尊重证据，意识到合作交流的重要性；体会到科学技术与社会、生活是密切联系的；培养乐于探究、大胆想象的意识；知道科学探究可为进一步研究提供新经验、新现象、新方法、新技术；渗透科学与艺术相结合的思想。

3．知道利用杠杆可以提高工作效率；了解杠杆在生产生活中的运用。

【教学重难点】

渗透科学与艺术相结合的思想。

【教学准备】

1．简单机械盒、支架、杠杆尺、钩码盒、小木块、剪刀、镊子、煤夹子

2．多媒体课件

【教学过程】

一、通过撬“重物”的趣味活动，初步认识杠杆并导入新课。

（讲台旁有一张木桌，木桌上有一张倒过来放的方凳。）

师：和大家是初次见面，先介绍一下自己。我姓重，重量的“重”，因为我有168斤重。现在老师坐在这张凳子上。

（教师跳上木桌，坐在方凳上。）

师：请一位同学双手抓住横档，把我连人带凳提点起来。谁来？请举手。

（没有学生举手，教师从桌上跳下，出示一根2米长的铁棒和一个木块。）

师：老师借给大家一根木棒和一块木块。现在谁有办法？

（学生纷纷举手，教师点了一名个子较小的女生上台，帮助其将木棒插入凳面边沿，作支点的木块尽量靠近凳面，让女生用手握住木棒的另一端。教师随即跳上木桌，坐在方凳上。女生轻轻一撬，教师连人带凳被撬起。其余学生禁不住鼓起掌来。上台演示的女生与教师各回原位。）

师：那位女生很轻松地把我撬了起来，她是利用了什么工具？

生：（几乎齐声）杠杆！

（教师出示PPT图片，图片中有一个小孩在用杠杆撬大石头，并标出了阻力点、支点、用力点。）

师：对！杠杆上最重要的三个点就是支点、阻力点、用力点。刚才的木块就是……

生：（齐声）支点。

师：那位女同学手往下按的位置就是……

生：（齐声）用力点。

师：老师相当于重物，那这个位置就是……

生：（齐声）阻力点。

师：今天我们要来研究杠杆为什么能省力的科学道理。

（教师出示课题“杠杆的研究”。）

二、通过对杠杆尺平衡的探究活动，初步理解杠杆省力和费力的原理。

（每四人小组中放有已调平衡的杠杆尺一个、钩码10个、记录表8张、红黑记号笔各一支。）

（教师先出示一个已调平衡的杠杆尺，再出示PPT图片，图片中有一个已调平衡的杠杆尺，尺上写明左右及相应编号。）

师：每个小组中有这样一个实验装置，它也是一个杠杆，名叫杠杆尺。请注意，它的左边有4 个距离相等的小孔，我都编了号码，右边也一样。

（教师摆动一下杠杆尺，杠杆尺围绕着中心的支点转动起来。）

师：老师让它转一下。请问，这个杠杆的支点在哪里？（学生指向杠杆尺中心的支点。）对。刚才老师是把自己当作重物，现在要想把我挂上去是不可能了。我就用2个钩码当作重物挂在左边第2个孔上（教师如所述进行操作），这个就是阻力点。如果要求杠杆尺平衡，我应该在哪边用力？（学生齐答：右边。教师用手指在杠杆尺的右边往下按。）平衡了，这个就是用力点。但我究竟用了多少力呢？谁也看不出来。同样，我也可以用钩码来表示我所用的力。你们认为我在右边要挂几个钩码？（大多数学生答：2个。）我用1个就可以了。（教师在右边第4个孔上挂上1个钩码。）平衡了！

（学生感到非常惊讶。）

师：想不想也来研究一下？

生：（齐声）想！

师：等会儿研究的时候你们喜欢把钩码挂在哪个孔内都可以。想挂多少个钩码也随便你。但注意，挂好后一定要让杠杆尺平衡，老师要看看哪组挂法最多。记住了吗？

生：（齐声）记住了。

师：还要注意几个要求：第一，（教师出示PPT图片，图片中杠杆尺的左右两边各挂2个钩码，呈平衡状态。）象这种平衡状态，两边的钩码数量一样多，这种挂法太简单了，不算。要求左右两边钩码数量不一样，却能平衡，这才算本事。第二，（教师出示PPT图片，图片中杠杆尺的左右两边各挂2串钩码，呈平衡状态。）规定杠杆尺一边只能挂一串钩码，不能在一边挂好几串。第三，也是很重要的一点——小组内完成一种挂法后，由组长负责，马上把这种挂法记录下来。只有组长记录完毕后，才能开始研究下一种挂法。记录表一共8张，能记几张算几张。不要求快，要求准确。这是记录表。（教师出示PPT图片，图片中有记录表。）你们在哪个孔上挂了几个钩码，就用黑色记号笔在方块内打勾，明白了吗？开始！”

（学生以四人小组合作的形式开始了持续时间约10分钟的独立探究活动，教师则巡视指导。等到探究活动快结束时，教师挑选用力点钩码数大于阻力点钩码数和用力点钩码数小于阻力点钩码数的记录表各1张，并在视频展示台上展示。）

师：动手的时间结束了。请看，这两张记录表左右两边钩码的数量各是几个？

（学生回答，教师用数字标出相应的钩码数量。）

师：从用力点来分析，你觉得哪张记录表中的杠杆比较省力？

生：用力点钩码数比阻力点钩码数小的这张表！

师：对。因为它在用力点上用少的钩码翘起了阻力点上多的钩码，表示用比较小的力量翘起了重物，这是省力的。下面就请同学们把你们小组中那些省力的记录表挑选出来，把挑剩下的记录表放进抽屉里。不要挑错，组长把好关。

（学生按要求操作，教师巡视指导。）

师：都挑出来了吗？

生：（齐声）挑出来了！

师：请你们在这些省力的杠杆尺上先找到支点，再用红色记号笔画出阻力点到支点的线段、用黑色记号笔画出用力点到支点的线段（教师一边讲述，一边在视频展示台上操作演示）。

（学生按要求操作，教师挑选其中三张已画好线段的记录表，并在视频展示台上展示。）

师：请你们仔细比较这些省力的杠杆，看看它们都有一个什么共同的特点？

生1：阻力点到支点的线段比较短。

生2：阻力点到支点的距离比较近，用力点到支点的距离比较远。

生3：阻力点到支点的距离比用力点到支点的距离近。

师：讲得很好。

（随着学生的回答，教师出示PPT图片，图片中有“阻力点到支点的距离比用力点到支点的距离近，杠杆就省力”等文字。）

师：这是我们的结论，画成图形就是这样……

（教师板书省力杠杆的图示。）

师：这样的杠杆比较省力。理解了吗？

生：（齐声）理解了！

师：反过来，如果是这样画……

（教师板书费力杠杆的图示。）

师：阻力点到支点的距离比用力点到支点的距离远，杠杆是省力呢，还是费力呢？

生：（齐声）费力。

（教师出示PPT图片，图片中有“阻力点到支点的距离比用力点到支点的距离远，杠杆就费力”等文字。）

师：同意这句话吗？

生：（齐声）同意。

师：真的是这样吗？我们来检验一下。刚才你们把省力状态的记录纸都挑出来了，剩下的记录纸都在抽屉里了。我现在从你们那里随便拿2张。

（教师任意挑选了两张记录表，并在视频展示台上操作。）

师：请看两边钩码的数量各是几个？

（学生回答，教师用数字标出相应的钩码数量。）

师：哪边多？

生：（齐声）右边。

师：是省力还是费力的？

生：（齐声）费力。

师：我现在标出支点，再画出阻力点到支点的距离、用力点到支点的距离（教师一边讲述，一边操作演示）。哪段距离远？

生：阻力点到支点的距离远。

师：符合黑板上哪一种情况？

生：符合费力的那种情况。

师：对。阻力点到支点的距离比用力点到支点的距离远，这样的杠杆就比较费力。那么，刚上课时，女同学轻松地把我撬起来，是一种省力的杠杆，还是一种费力的杠杆？

生：（齐声）是省力的杠杆。

师：正确！到现在为止，你们是否理解了杠杆省力、费力的原因？

生：（齐声）理解了。

三、联系生活实际，进一步加深对杠杆省力、费力原理的理解。

师：那让我们做个小游戏来检测一下。

(教师出示1根1米长的木棒、1个木块，在演示桌上组成支点在中央的等力杠杆。再邀请班内最弱小的女生与最强壮的男生上台协助。)　

师：这个游戏的名称叫“以弱胜强”，也就是要求这位弱小的女生通过杠杆把这位强壮的男生给撬起来。可能吗？

生1：可能！

生2：不可能。

生3：试试看！

(教师让女生和男生单手按在等力杠杆的两端，同时向下用力按。女生很快被男生撬起。)

师：谁胜了？

生：男同学。

师：没有“以弱胜强”。这样吧，请男生给女生一个优惠条件——女生可以决定支点的位置。开始！

(女生将木块移到靠近男生的一端，双方一用力，仍然是男生胜利。女生再将木块移近男生，则女生轻松胜利。)

师：现在谁胜了？

生：女同学。

师：她用什么科学原理获胜的？

生1：杠杆省力的原理。

生2：阻力点到支点的距离比用力点到支点的距离近，杠杆就省力。

生3：阻力点到支点的距离越近，杠杆就越省力。

师：大家分析得很好。女生在体力上虽然弱小，但她用智慧的头脑打败了强壮的男生，很了不起。

（众女生不由自主地鼓起掌来。）

（教师出示老虎钳和铁丝，将铁丝放于钳口，请一男生双手握住钳口部分，用力合紧钳口，发现无法钳断铁丝，而双手改握手柄部分，则铁丝轻易就钳断。）

师：看来，老虎钳的确是一种省力的杠杆。

（教师出示PPT图片，图片中有老虎钳的阻力点、支点、用力点分析。）

师：它的支点在哪里？阻力点、用力点？哪段距离短？

（学生在PPT图片中指出。）

师：符合省力杠杆的原理吗？

生：符合。

师：增加一点难度。如果刚才的铁丝钳不断，你认为最好把铁丝放在钳口里面一些呢？还是钳口外面一些？

生：把铁丝放在钳口里面一些好。

师：为什么？

生1：把铁丝放在钳口里面，离支点就近了。

生2：这样，就比原先阻力点到支点的距离更近了，就更省力了。

师：回答得很好。我们再来看一张图片。

（教师出示PPT图片，图片中有杆秤及其阻力点、支点、用力点的分析。）

师：听说过‘小小秤砣压千斤’这句话吗？从这句话中，你认为杆秤是不是省力的杠杆？

生：应该是省力的。

师：让我们来分析一下。它的支点在哪里？阻力点、用力点？哪个离支点近？

（学生在PPT图片中指出。）

师：符合省力杠杆的原理吗？

生：符合。

师：假设你是一个制作杆秤的工人，要求你制作的杆秤所能称的重物的重量增加10倍，但是秤砣的重量不变，还是用旧秤砣。那你要怎么来做这个杆秤？

（学生作长达半分钟的思考。）

生1：可以把杆秤的秤杆做得很长。

师：同意他的意见吗？

生：（齐声）同意。

师：讲得很好。

生2：我还有别的方法。我把这个提纽做得更靠近阻力点，靠得很近很近。

师：同意他的意见吗？

（学生意见不一，比较犹豫。）

师：老师同意他的意见。实际上，我们有的杆秤上就有两个提纽。（出示杆秤实物）靠近阻力点的提纽就是专来用来称重东西的。看来我们对省力杠杆的原理理解得很深刻了。

（教师出示铁架的底座，请一女生用单手拿，能拿起。教师再出示火钳，让女生用单手利用火钳夹起铁架底座，发现女生不能夹起。）

师：看来，火钳是个省力的杠杆，还是一个费力的杠杆？

生：（齐声）费力的。

（教师出示PPT图片，图片中有火钳的阻力点、支点、用力点分析。）

师：它的用力点、阻力点、支点在哪里？

（学生在PPT图片中指出。）

师：为什么是费力的？

生1：因为它阻力点到支点的距离比用力点到支点的距离远，就比较费力。

生2：因为它阻力点到支点的距离短，而用力点到支点的距离长，所以费力。

师：对。这也符合我们的研究结论。那么，为什么不把火钳做成省力的杠杆呢？

（学生笑了起来。）

生1：火钳要省力的话，夹煤饼的部分就会很短，手就会弄脏的。

生2：如果煤饼是烧红的话，手还会烧焦呢。

师：所以，我们能说费力的杠杆一定不好吗？

生：（齐声）不能。

师：看来，生活中的杠杆类工具设计成省力也好，设计成费力也好，都是有道理的。这与这些工具的什么方面有关？

生1：作用。

生2：用途。

师：对，这与他们的用途有着密切的关系。

四、布置调查作业，使杠杆的探究活动从课内延伸到课外。

（教师出示PPT图片，图片中有调查表。）

师：我们今天主要就是研究了杠杆为什么省力和费力。我想大家对此一定还很感兴趣，请课后做个调查，寻找生活中有哪些杠杆类工具是省力的，哪些是费力的。并把调查结果记录在这张调查表上，下一次科学课交给任课老师。下课！

（学生非常踊跃地来领取调查表。）