一、設計理念
充分發揮學生的主體作用,通過對身邊的各種槓桿的探究,激發學生探究熱情,培養學生創新能力,讓學生熱愛生活,讓課堂充滿活力,使知識的傳承在探究過程中不知不覺地完成,從而縮短生活與物理的距離,讓學生真切地感悟到:學習就是生活,物理就在身邊。
二、教學目標
●知識與技能:通過探究,學生知道省力、費力、等臂等不同型別的槓桿及其特徵,能從身邊的物品中抽象出理想的槓桿模型──硬棒,並能指出它們的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂,從而分辯其型別。
●過程與方法:通過對槓桿的探究,讓學生逐步學會透過現象認識事物本質的方法,從而培養學生觀察能力和用科學的方法解決問題的能力。
●情感、態度與價值觀:培養交流與合作的能力和學習物理的興趣,對學生進行安全教育、辯證唯物主義教育和科學人文教育。
三、教學器材
1.教師備用:剪刀(兩種)、羊角錘(木板、釘子)、電工鉗、訂書機、鑷子、瓶蓋起子、啤酒一瓶(沒開啟)。
2.學生自備:每個學生自備2~3件屬於槓桿的生活用品。
四、教學重、難點
從具有複雜的機械外形的生活用品中抽象出理想的槓桿模型──硬棒。
五、教學過程
1.槓桿的識別:(板書)(復舊引新)
教師:上次課我們瞭解到了槓桿的有關知識,老師在黑板上畫了一槓杆,請大家標出動力F1和阻力F2的力臂。
圖1
教師肯定學生正確的畫法,並說明:其實,老師畫的這根槓桿就是從圖1(甲)中抽象出來的硬棒,去掉石頭、不考慮棒的形狀和粗細,得到了理想的槓桿模型──硬棒,這樣我們簡化了研究物件,容易識別槓桿。
圖2圖3
教師:大家能從圖2和圖3的剪刀中抽象出簡單的槓桿模型嗎?
學生各自畫出了帶半圓形手柄剪刀的槓桿模型。
教師:剪刀上的半圓形手柄是起什麼作用的?對於我們研究槓桿是否有實際意義呢?
學生:半圓形手柄是為操作方便設計的,對研究槓桿無實際意義。
教師:對,這是我們研究槓桿的次要因素。我們不僅要透過複雜的機械外形找到槓桿的本質的東西──硬棒,而且還要找到其主要因素,忽略次要因素,這是認識事物、研究問題的一般方法。
圖4圖5
學生不僅能畫出圖2(乙)、圖3(乙)中的槓桿模型,而且還能正確畫出圖4(乙)、圖5(乙)所示的槓桿模型。
教師:觀察用羊角錘拔釘子的情況,如圖6(甲)所示,並畫出其槓桿模型──硬棒。
學生用自帶的羊角錘進行實驗,且一邊實驗,一邊畫圖,教師在教室裡巡迴觀察,發現許多學生得到了圖6(乙)所示的模型。
教師:錘頭是我們要考慮的主要因素嗎?
學生:錘頭部分也可忽略,它也是次要因素,完全可畫成圖6(丙)那樣。
教師:非常正確……
學生:(突然提問):我在使用羊角錘時,發現拔釘子還有一種方法,如圖7所示。(其他學生按這位同學提的方法進行實驗,並畫出了圖7(乙)所示的槓桿模型,效果不錯)
圖6圖7圖8圖9
教師:(高興地)這就是創新,敢於提出與教材上不同的想法和做法,這是科學家們可貴的創新精神,這種精神值得大家學習。
2.槓桿的分類(板書)
教師:大家能通過觀察和思考對以上槓杆進行分類嗎?
學生1:我認為槓桿可分兩類:一是直槓桿;二是彎槓桿。
教師:不錯,這位同學觀察的非常仔細。還有其它分類方法嗎?
學生2:我認為可把槓桿分為兩類:一是有固定支點的;一類是支點可移動的。如撬石頭的槓桿的支點可移動。
教師:也不錯。圖1中的槓桿支點可以根據需要來移動。
學生3:我認為按動力臂和阻力臂大小關係把槓桿可以分為三類:一是L1>L2,二是L1<L2,三是L1=L2。
學生4:我按動力和阻力的大小關係把槓桿分為三類:①F1>F2②F1<F2③F1=F2。
教師:以上幾位同學對槓桿的分類都不錯,哪種分類對我們的應用有實際意義呢?
學生5:後兩種分類更有實際意義。如前面談到的剪刀,作為理髮用的就更注重省距離了,使用時可以方便地剪下更多的頭髮,畢竟剪頭髮並不很費力。
學生6:後兩種分類實質上是一樣的,根據公式,①當L1>L2時,F1<F2省力費距離;②當L1<L2時,F1>F2費力省距離③當L1=L2時,F1=F2,既不省力,又不省距離。
教師:這位同學對槓桿的分類已講的十分清楚了。當生活中更需要省力時,就使用L1>L2的槓桿,當生活中更需要省距離時,就使用L1<L2的槓桿。任何事物總是有它的兩面性,我們要學會一分為二地看待事物、研究問題。
教師:那既不省力又不省距離的槓桿有什麼用呢?
學生:精密的測量工具──天平就是這種槓桿。
教師:非常正確。
學生:(突然提問),我覺得圖3並不一定是費力槓桿,我在使用時發現:剪刀刀口受力的.部位往往在刀口的中部或離支點較近的部位。當然也有剪刀刀口尖端受力的情況,這屬於費力槓桿。
教師:(驚呀)是這樣嗎?
大家認真地實驗,果真如此。全班同學認可。
教師:看來,我們研究問題不能單憑想象,也不能僅看錶象,輕易地下結論。還是實踐出真知……
學生:(突然提問)我發現用瓶蓋起子起蓋時,除了圖8所示的外,還有象圖9那樣的一種起法。
教師:是這樣嗎?你來給同學們演示一下。
這位同學稍不注意,用圖9那樣的方法把啤酒瓶蓋起開了,全班同學都樂了。
教師:(高興吧)我發現你們正在走科學家的路,非常不錯。你們身上巨大的潛能正在被開發……
3.見過的槓桿:(板書)
教師:今天,大家帶來了哪些物品,你們能正確說出它們屬哪一類槓桿呢?
學生你一言我一語地議論開了,並把自己帶來的身邊的物品拿出觀察、實驗、分析、研究,教室裡五十四位同學二十七個探究小組呈現了一派熱鬧景象:其中,有學生帶來了剪刀、瓶蓋起子、鑷子、電工鉗、打火機、訂書機、筷子、眼鏡架、夾子、摺疊傘等,有的說課本、課桌蓋也是槓桿。更有趣的是一位學生把父親的釣魚杆也帶來了,為了安全,教師用黑板擦換下了魚鉤。這位同學一邊做著釣魚的精彩動作一邊解說:如果有了大魚,就用不著考慮省力了,需要再大的力也使得出,關鍵是省距離,右手稍微向下壓桿,就把魚釣出水面並落到岸上,多爽!大家看了這位同學的表演,都捧腹大笑起來……
教師:只要大家關注生活,物理知識的應用無處不有。現在大家帶來的物品我已登記在黑板上,沒有帶來的或不好帶的生產、生活工具但你見過的還有哪些呢?
平靜的課堂一會兒又沸騰起來了,大家爭先恐後地列舉了許多例子:炒菜用的鍋鏟、蹺蹺板、門窗、板車、縫紉機踏板,家用垃圾筒的踏板和後臂、鋤頭、家用活塞式抽水機的手柄、扁擔、桿秤……更有趣的是一位同學舉了船槳的例子。
教師:你乘過這種有船槳的小船嗎?
學生:乘過。
教師:太美了,你乘船的情景一定很有“小橋·流水·人家”的生活情趣吧!這是勤於觀察、熱愛生活的表現。(全班大笑)
師生共同探究槓桿的本質,共同挖掘生活的美,共同享受著課堂無盡的歡樂。不知不覺就要下課了……
六、課堂教學小結和延展
今天,我們學會了槓桿的識別和分類,瞭解了一些科學探究過程中處理問題的一些辦法和思想,這些辦法和思想對我們今後的學習和工作都是很有益處的。大家下去後,利用課餘時間完成下列任務!把你看到的或想到或做過的,記錄在自己的成長檔案內,備老師檢查評估。
①參觀一建設工地,工地上有哪些槓桿?
②仔細觀察城市環衛車裝卸垃圾箱的過程,哪個部分是槓桿?
③指甲鉗上哪部分是槓桿?屬哪一類?
④到商店觀察一下案秤的結構,它是什麼槓桿?
⑤人體的手臂是省力槓桿還是費力槓桿?
⑥用掃帚掃地時,掃帚是哪種槓桿?請試一試。
七、板書
槓桿的應用
1.槓桿的識別:
不考慮複雜的機械外形,從物品中抽象出簡單的槓桿模型──硬棒。
2.槓桿的分類:
⑴ 省力槓桿費距離L1>L2,F1<F2;
⑵ 費力槓桿省距離L1<L2,F1>F2;
⑶ 等臂槓桿L1=L2,F1=F2。
3.見過的槓桿:(略)