利用生活體驗分化探究難點

1、.利用生活體驗 分化探究難點-探究杠桿的平衡條件教學設計劉升超 2011年9月11日內容簡析本節(jié)主要內容有：認識杠桿及其五要素，探究杠桿的平衡條件，了解不同形式的杠桿在生活中的應用。杠桿平衡條件是人們分析、計算杠桿問題的理論依據(jù)，也是研究其他各種簡單機械的基礎，所以經(jīng)歷探究杠桿平衡條件的過程并運用它分析有關問題是本節(jié)的重點。很多學生盡管能正確說出力臂的定義，但遇到實際問題時仍把支點到動力或阻力作用點的距離作為力臂，所以力臂的概念及其畫法是本節(jié)的難點。目標定位杠桿在生活和生產(chǎn)中有著廣泛的應用，學好這部分知識具有重要的實際意義。杠桿是一種重要的簡單機械，也是學習滑輪、輪軸等其他一些簡單機械的基礎。

2、大部分學生對生活中的杠桿比較熟悉，也很感興趣；但對杠桿的“五要素”及杠桿的平衡條件，還不清楚。通過本節(jié)課的學習，可以把學生的感性經(jīng)驗上升為理性認識。因此本節(jié)課教學目標如下：一、知識與技能知道什么是杠桿，能根據(jù)實物畫出杠桿的示意圖。知道杠桿的平衡條件，會利用杠桿平衡條件解決一些簡單的問題。二、過程與方法通過實驗，探究杠桿的平衡條件，初步領會從具體到抽象的方法。三、情感態(tài)度與價值觀通過了解杠桿在實際中的應用，體會到物理知識是有用的，培養(yǎng)學生對科學的興趣。方法闡釋本節(jié)課按照“具體抽象具體”的思路展開設計，讓學生親自經(jīng)歷探究“杠桿平衡條件的全過程。從學生熟悉的“蹺蹺板”開始，引導學生對“蹺蹺板”進行簡

3、化，利用木尺和鉤碼分別代替蹺蹺板和人進行體驗性探究，引導學生遷移探究“蹺蹺板”體驗，定量探究杠桿的平衡條件，加深對力臂概念的理解。最后根據(jù)杠桿平衡條件討論、認識生活中形形色色的杠桿。教學流程 I自主預習形成環(huán)節(jié)一 初步認識杠桿1小實驗：分別用羊角錘起釘子、用剪刀剪紙、用起子起瓶蓋、用直尺撬文具盒。在觀察的基礎上思考：（1）這些工具在工作時有哪些共同特征？（2）請畫出下圖中各杠桿的支點O和動力F1及阻力F2的示意圖。思考：F1和F2是誰受到的力？2.小結：杠桿：_，叫杠桿。支點是：_，動力是：_ _，阻力是：_ _。【設計意圖】通過實驗體驗，觀察具體事物的共同特征，初步理解“杠桿”、“支點”、“

4、動力”、“阻力”概念環(huán)節(jié)二 從蹺蹺板談起1.提出問題（1）回憶你玩過的蹺蹺板的游戲，結合觀察下圖： 你有哪些感興趣的問題？ （2）對你提出的問題作出猜想或假設【設計意圖】讓學生開放地思考，提出有探究價值的問題。從學生具有感性體驗的“蹺蹺板”引出探究課題，作出猜想，有利于激發(fā)探究興趣。2.設計方案（1）想一想，生活中蹺蹺板的水平狀態(tài)是怎樣調節(jié)的？（2）在我們的課堂上大家都用蹺蹺板進行實驗，顯然是不可能的，你能否把生活中蹺蹺板進行簡化，利用一些簡單的、便于操作的器材開展探究活動呢？請寫出你的實驗方案。（3）將你的實驗方案與課本上的對比，思考你的探究方案的優(yōu)缺點?！驹O計意圖】通過學生生活經(jīng)驗設置階梯

5、，降低學生探究困難。通過問題，喚醒學生“力小（到支點的）距離大”、“力大（到支點的）小”的“感性體驗（前認知）”，為學生實驗過程中調節(jié)杠桿的平衡做好鋪墊，提供幫助。同時也有助于培養(yǎng)學生“從生活到物理”的良好的意識。引導學生抓住蹺蹺板的主要特征將實際物體（研究對象）進行簡化、抽象，對學生滲透研究方法的教育。II 合作展示探究環(huán)節(jié)一 出示交流展示內容和活動安排1談談你對杠桿的認識。2交流展示“由蹺蹺板提出的問題、猜想及探究方案”。3小組展示學習成果，優(yōu)化探究方案4實施分組探究，5全班交流展示探究成果6了解杠桿的分類，認識生活中的杠桿?！驹O計意圖】明確本節(jié)課重點內容和活動程序，引領學生小組內的討論交

6、流、合作學習、實驗探究以及全班范圍內的展示交流活動。環(huán)節(jié)二 小組討論 個人預習成果1杠桿及支點、動力、阻力的概念2由蹺蹺板提出的問題、猜想3探究蹺蹺板平衡的實驗方案【設計意圖】實施小組合作學習，促進對杠桿及相關概念的了解，明確探究問題及探究方向。環(huán)節(jié)三 展示交流 小組研討成果展示一：杠桿及相關概念展示二：由蹺蹺板提出問題：蹺蹺板為什么能上下轉動？蹺蹺板為什么能平衡？蹺蹺板受到哪些力的作用？探究課題：怎樣才能使蹺蹺板保持水平平衡狀態(tài)？猜想：根據(jù)“力?。ǖ街c的）距離大、力大（到支點的）小”的經(jīng)驗提出猜想：蹺蹺板水平平衡不僅與作用在兩邊力的大小有關，還與兩力到支點的距離有關展示三：設計探究方案蹺蹺

7、板水平狀態(tài)的調節(jié)過程：蹺蹺板中間有一個固定的轉動軸，大人、小孩分別給蹺蹺板一個向下的力，調整兩人到轉動軸的距離，當兩人到轉動軸的距離和兩力的大小滿足一定條件時，蹺蹺板就能處于水平狀態(tài)。簡化蹺蹺板：用帶有等分刻度的均勻木尺代替蹺蹺板、用鉤碼代替人進行實驗，探究木尺平衡與“力”和“（到支點的）距離”的數(shù)量關系。 實驗裝置（如下圖所示）與探究要點：1在木尺的兩邊分別掛上數(shù)目不同的鉤碼，用F1、F2表示鉤碼的拉力，用L1、L2表示懸掛點到支點O的距離。2改變鉤碼個數(shù)并調節(jié)懸掛點到O點的距離，使木尺處于水平靜止狀態(tài)。將各次實驗數(shù)據(jù)填寫入下表。實驗次數(shù)左邊右邊動力F1/N距離L1/cm阻力F2/N距離L2

8、/cm123【設計意圖】通過全班交流，進一步明確探究思路和方法，為分組實驗做好準備。基于學生的實際認知規(guī)律，此時不急于硬性給出“力臂”的概念，而是稱之為懸掛點到支點的“距離”。環(huán)節(jié)四 合作探究1 進行實驗收集數(shù)據(jù)學生按照上上述方法進行實驗操作，把測得的實驗數(shù)據(jù)填入設計好的表格中。教師提醒學生要把懸掛點選在木尺的中心處，使用前要調節(jié)木尺平衡，鉤碼對木尺拉力的大小就等于鉤碼的重力，注意要測量準鉤碼的重量和鉤碼到O點的距離。要多次改變所掛鉤碼的個數(shù)和它在木尺上的位置，多測幾組數(shù)據(jù)?！驹O計意圖】學生動手實驗，獲得體驗，收集數(shù)據(jù)，得出初步結論。合作探究2 如果杠桿的左邊改用彈簧測力計斜拉杠桿使其平衡（如

9、下圖所示），用刻度尺分別測出支點到測力計拉力作用點的距離和支點到該力作用線的距離填入下表中。實驗次數(shù)左邊右邊動力F1/N支點到力的作用點距離L/cm支點到力的作用線距離L1/cm阻力F2/N距離L2/cm12【設計意圖】通過實驗讓學生發(fā)現(xiàn)：當用彈簧測力計斜拉杠桿時，左右兩邊的力與支點到力的作用點距離的乘積不再相等！形成認知沖突。為下一步教師引入“力的作用線”和“力臂”的做好鋪墊。環(huán)節(jié)五 展示交流 探究成果老師點撥：根據(jù)你的實驗數(shù)據(jù)分析，木尺水平平衡由哪些因素決定？分析你的實驗數(shù)據(jù)，看看在什么條件下，木尺才能平衡？木尺平衡由兩邊力的大小和兩個距離四個因素決定木尺平衡時，左邊的力和左邊距離的乘積等

10、于右邊的力和右邊距離的乘積，所以木尺平衡的條件是：左右兩邊力和距離的乘積相等。距離應該是支點到力的作用線的距離，而不是支點到力的作用點的距離老師點撥：我們已經(jīng)了解了有關杠桿的幾個概念：支點、動力、阻力。通過實驗發(fā)現(xiàn)：木尺平衡僅用這三個物理量描述是不行的，還要用到兩個距離，我們把這兩個距離用力臂來表示。動力臂：由支點到動力作用線的距離阻力臂：由支點到阻力作用線的距離老師點撥：動力和阻力是相對的，要視具體情況而定。通常情況下，使杠桿繞軸轉動的力為動力；而阻礙杠桿轉動的力為阻力。動力和阻力是杠桿受到的力，是其他物體作用在杠桿上的力，不要把杠杠作用給別的物體的力誤認為是杠桿受到的力。無論是動力臂還是阻

11、力臂，都是從支點到力的作用線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。綜合分析以上數(shù)據(jù)可知杠桿平衡條件是：動力×動力臂=阻力×阻力臂【設計意圖】實驗和討論，學生會認識到木尺水平平衡不僅兩邊力的大小有關，而且還跟兩力到支點的距離有關。在此基礎上再給出力臂的概念，學生就容易理解了。環(huán)節(jié)六 合作探究3 杠桿的分類1.標出下圖中杠桿的支點，并畫出動力、阻力、動力臂、阻力臂。然后思考討論：2根據(jù)生活經(jīng)驗，你認為上圖中的杠桿哪些是省力的？哪些是費力的？哪個既不省力，也不費力？3根據(jù)杠桿的平衡條件分析，為什么有的杠桿省力？有的杠桿費力？有的既不省力又不費力？4生活中還有哪些省力杠桿、費力杠桿

12、、等臂杠桿？請列舉幾例，并畫出這些杠桿的示意圖?！驹O計意圖】通過一系列問題啟發(fā)學生根據(jù)杠桿的平衡條件分析杠桿省力、費力情況，利用生活經(jīng)驗判斷杠桿類型，引導學生關注生活中的物理知識，具有將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識。教有所思 學生在平時的生活實際中會有意識或無意識地積累體驗，這些親身經(jīng)歷和直接經(jīng)驗對于物理學習具有特殊的意義，在物理教學中，教師可以通過一系列問題，激活學生的這些經(jīng)驗體會，并促其正向遷移，可以有效降低認知困難，本節(jié)課將學生玩“蹺蹺板”的體驗激發(fā)起來，一方面啟發(fā)學生設計探究方案，同時也為在探究過程中熟練調節(jié)杠桿平衡提供支持；另外老師也可以通過創(chuàng)設新穎的、有趣的、針對性強的問題情境, 如本節(jié)課合作探究2 中改用彈簧測力計斜拉杠桿使其平衡的實驗，引起學生內在的認知沖突, 從而使學生的思維更加活躍、深刻,更富有創(chuàng)造性，喚起學生對物理學習的強烈的情感活動,促進學生自主學習。以往進行這部分教學時，通常是先直接給出杠桿及其五要素（支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂）的概念，然后讓學生探究杠桿的平衡條件。而學生對這些概念，特別是為什么引入力臂的概念，學生一無所知。老師用很多方法都很難讓學生真正理解，成為了名副其實的教學難點。而本節(jié)課中，我們首先利用“蹺蹺板”，引出符合學生思維習慣的探究課題：怎樣才能使蹺蹺板成水平狀