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视频课题：人教版《物理》八年级第十二章第一节《杠杆》杨云
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人教版《物理》八年级第十二章第一节《杠杆》杨云
《杠杆》教学设计
教学内容：
人教版《2012义务教育教科书 物理》八年级第十二章第一节《杠杆》
课标要求：
《课标（2011版）》要求：“通过实验，探究并了解杠杆的平衡条件”，也就是说，对于杠杆平衡条件，既有过程性要求，又有终结性要求。
教材分析：
杠杆的知识是前几章力学知识的延续，也是学习滑轮和轮轴等简单机械的基础。本节内容由“杠杆”“杠杆的平衡条件”“生活中的杠杆”三部分构成。是集物理概念、物理规律及其应用于一体的探究课。其中探究杠杆的平衡条件是本节的重点，突出教学重点的关键是要引导学生完成好探究杠杆平衡条件的实验，在设计实验、进行实验和处理数据等方面给学生创设参与的机会，使他们加深体验。画杠杆的力臂是本节的难点。为了使学生能较准确地画出力臂，教师有必要讲清力臂的概念。本节课用一课时完成。
学情分析：
杠杆是生活中常见的简单机械。学生每天都会接触扫帚、剪刀、指甲刀、夹子、筷子等生活中的杠杆，但缺少的是深入地研究这些物体其中物理道理。例如为什么要使用机械？如何从生活中的杠杆抽象出物理的杠杆？什么是力臂，力臂与支点到力的作用点有什么区别？为什么要研究杠杆的平衡条件？杠杆平衡条件是什么？使用省力杠杆优点明显，但是对于使用费力杠杆却不明原因不明等等。这些问题都需要我们教师巧妙整合教学内容，给出恰当的场景，让学生建立科学的“杠杆”及其学会如何应用杠杆让生活更方便。
设计思路：
1、教学设计主线：整堂课围绕三条主线展开。
第一条主线是知识线：
杠杆的定义及五要素——探究杠杆的平衡条件——生活中的杠杆（杠杆的分类）
第二条主线是剪刀线：
用剪刀剪绳子比赛引入新课——以剪刀为载体说明杠杆的概念及要素——以生活中各种各样的剪刀为例说明杠杆的分类
第三条主线是杠杆的发展线：
以“人类最早使用杠杆的情形（撬棒撬石头）”说明杠杆的定义及五要素——以见证了杠杆发展的“杆秤”为载体说明杠杆的平衡——通过分析“为满足人们生活的各种需要，利用杠杆原理制成多种多样的工具”来说明杠杆的分类
2、教学设计步骤及设计意图：
采用“目标——领悟——反馈”的课堂教学模式。
第一步情景引课：游戏“剪刀剪绳子”引入教学内容，激发学生学习兴趣，体现“从生活走向物理”的基本理念。
第二步感受杠杆：经历“用剪子剪绳子、用起子起瓶盖、用镊子（筷子）夹物品”等过程，寻找杠杆的共同特征，从而归纳总结杠杆的概念。
第三步目标导航：使学生清楚通过这节课“我要达到的目标是什么”，同时使学生对整节课内容有一个总的认识。
第四步描述杠杆：认识杠杆的支点、动力、阻力等要素，学会从一些复杂实例中抽象出杠杆的物理模型，并经历用示意图描述杠杆的过程，领悟物理学解决问题的方法。
第五步感知杠杆平衡：观察“用杆秤称质量”的过程，使学生不仅感知杠杆平衡，同时发现并领悟影响杠杆平衡的因素。
第六步构建力臂概念：创设情境通过自制教具，使学生自主构建力臂概念，同时也说明真正影响杠杆平衡的因素不是支点到力的作用点之间的距离，而是力臂。这一步是突破难点的关键。因为力臂的概念的建立直接影响力臂的作图。
第七步探究杠杆平衡条件：完成探究实验，并且在探究过程中收获知识，学会运用，同时提高能力。
第八步学以致用。提出问题：生活中有各种各样的剪刀，有的用来剪铁皮，有的用来剪纸，还有的用来剪树枝，你知道理由吗？请学生课下“阅读课本P79生活中的杠杆”，寻找答案。把第三部分内容“生活中的杠杆”作为课后作业，不仅培养学生的自学能力，还为突出重点，突破难点赢得课堂时间。本设计与引课相呼应，体现课堂的完整性和严谨性；同时让学生感到生活中处处有物理，物理是有用也很有趣，体现了“从物理走向生活”的新课程理念。
教学目标：
1、能识别出杠杆，并能准确找出五要素；经历用示意图描述杠杆，学会从一些复杂实例中抽象出杠杆的物理模型，领悟物理学研究问题的方法，有将实际问题抽象为物理问题的意识。
2、通过实验探究能得出杠杆的平衡条件，并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算。
3、通过了解杠杆在生活、生产中的应用，进一步了解物理知识对提高人民生活、促进科学技术的发展以及在社会主义建设中的重要作用，逐渐形成创新意识。
4、经历对三种杠杆的观察、分析，能对杠杆进行分类，并能根据实际需要选择合适的杠杆，有应用物理知识分析解决简单问题的能力。
教学重点：
探究杠杆的平衡条件。
教学难点：
画杠杆的力臂。
教学关键：
“创设情境，建立力臂的概念。”是突破本节难点的关键。
教学资源：
多媒体课件PPT、自编导学案。
教师用器材：型号不同的两把剪刀、三根一样的绳子、铁架台、杆秤、苹果三个
自制杠杆教具、圆筒测力计、细绳、200g的钩码等
学生用器材：一个文件袋（内装一把剪刀、一把镊子、一个起子、一段绳子）、一瓶汽水、杠杆和支架、一盒钩码、细线等
教学流程图：
教学过程：
教师行为 学生学习活动 设计意图
(一) 创设情境，激趣导入
举行剪绳子比赛：教师出示三根长短、粗细、材质、硬度完全相同的绳子，邀请三位同学到台前参加剪绳子比赛，（给其中两位同学提供不同的剪刀，第三位同学徒手）看哪位同学能在最短的时间内剪断绳子。当老师宣布比赛开始时，三位同学同时动手，谁最先完成任务，请举手示意。
采访冠军、亚军、季军同学的参赛感受。
归纳总结出：我们要完成相同的工作，选择是否利用工具，或利用什么样的工具对结果影响还是蛮大的。
其实在日常生活中有很多工具可以帮助我们工作的，按照不同的分类标准可以对工具进行分类，我这里选了一类工具（请大家一起来看大屏幕），我们把这类工具叫做杠杆，今天就来学习杠杆。（板书课题）
三位同学被邀请到到讲台前，领取绳子和剪刀，在老师的指令下进行比赛。
其他学生对比赛充满期待。
比赛赛出冠、亚、季军。
季军同学认为只用手，没有工具，绳子断不了；亚军同学认为完成这项任务很费劲，冠军同学则认为完成这项任务很容易。
通过使用学生熟悉的生活工具引入教学内容，激发学生学习兴趣的同时，体现“从生活走向物理”的基本理念。
(二) 推进新课
（一） 认识杠杆
1、介绍器材：里面装有剪刀，绳子，起子，镊子，生活小物品、汽水等。
2、请学生尝试完成“用剪子剪绳子、用起子起瓶盖、用镊子夹物品”等活动。
3、请学生边操作边思考以下几个问题：
①这些工具的材质在软硬程度上有什么共同特点？
②在工作中它们发生了怎样的运动？
③在什么条件下它们才能这样运动？
4、师生交流总结杠杆的概念。
（板书杠杆的定义）一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就是杠杆。
下面来看这节学习目标
出示这节学习目标（幻灯片3）
说明：这节课将对前三个目标进行学习，第四个学习目标将作为课后作业自学完成。
5、以剪刀为载体，以师生交流为形式，介绍杠杆的支点、动力、阻力的概念。
①剪刀共有几个杠杆？②剪刀工作时始终围绕哪一点转呢？③当用剪刀剪物体时，手作用在剪刀上给剪刀施加一个力，同时被剪物体也对剪刀施加一个力，剪刀分别在这两个力的作用下，朝哪个方向转动呢？
教师给出支点、动力、阻力的概念。
6、用三角尺在黑板上示范画剪刀杠杆的示意图。
7、出示用撬棒撬石头的图片，并指出这是人类最早使用杠杆的情形，请学生找出其支点、动力、阻力,并在学案上画出其杠杆示意图。请一位学生在黑板上画，并讲评。（板书支点O、动力F1、阻力F2）
教师对学生作出评价。
（二）杠杆的平衡条件
1、出示杆秤，师生互动，演示用杆秤称两个苹果的质量的过程。
请同学们注意观察当老师把苹果放在秤盘里时，秤杆发生了怎样的运动？现在能读数吗？什么时候才能读数？
教师调节秤砣的在杆秤上的位置，使秤杆处于水平静止。请学生分析杆秤的支点、动力、阻力。
师指出：此时杠杆在动力和阻力的共同作用下保持了静止，物理学中把这种状态叫杠杆平衡。（板书杠杆平衡的概念）。
2、影响杠杆平衡的因素：
人们在使用杠杆杠杆时，都是在杠杆处于平衡或接近平衡时使用的，所以杠杆平衡状态是一种非常重要的状态。那么什么因素影响其平衡呢?让我们带着这个问题继续观察。
提出问题：
如果老师在刚才实验的基础上再增加一个苹果，请学生思考杆秤还能在水平位置平衡吗？（边说边操作）
教师追问：这说明哪个因素影响杠杆的平衡呢？
教师再追问：还有办法让杆秤水平平衡吗？
教师操作：向右移动秤砣的位置，直到杆秤水平静止（水平平衡）。
教师再追问：这又说明什么因素影响其平衡呢?
教师说明：实验中，杠杆是水平的，动力和阻力是竖直的，当力与杠杆垂直时，支点到力的作用点之间的距离的确影响杠杆的平衡，但当力的方向发生改变时，这个距离还影响杠杆的平衡吗？为了深入研究这个问题，老师自制一个教具，我们一起来看看：
出示教具，介绍教具。
教师演示：用2N的钩码对杠杆施加动力，用手施加竖直向下的拉力阻碍杠杆的转动，使杠杆在水平位置平衡。为了测量阻力的大小，使用圆筒测力计。圆筒测力计的内柱涂有红白相间的色环，读数方便，每段色环表示0.5N。
现在老师把动力和阻力以支点为中心对称的作用在杠杆上，正好在这个圆的切线的位置，并且使杠杆在水平位置平衡（边说边操作），请学生读数。
现在老师改变力的方向，但还要保持力的大小不变，也让杠杆在水平位置平衡，怎么才能做到呢？我改变力的作用点。（边说边操作）
力所在的直线我们可以称之为力的作用线，现在力的作用线正好是过圆的切线，我们知道过圆的切线有一条性质，和圆的半径垂直，那么现在这条力的作用线和圆的半径垂直吗？（边说边操作）师拨动圆的半径的指针（事先做好的指针式圆的半径，可以转动）。
教师再次改变力的方向，依然用大小不变的力，让杠杆在水平位置平衡。（师操作）此时力的作用线和圆的半径垂直吗？（边说边操作）
师引导学生总结：刚才三次实验中，我用了大小不变的力让杠杆在水平位置平衡，但始终改变了作用点的位置，看来，支点到力的作用点之间的距离会影响杠杆的平衡吗？
那又是哪个因素影响杠杆的平衡呢？请看大屏幕：老师用三种不同颜色的线表示刚才三次沿不同方向大小不变的拉力，最后杠杆都在水平位置平衡。通过作图发现，从支点到力的作用线的垂直距离不变。（动画作图演示三个从支点到力的作用线的垂直距离）
师说明：事实上也正是这个距离影响杠杆的平衡。在物理学中将这个距离定义为力臂。（出示幻灯片）
力臂：从支点到力的作用线的距离
动力臂：从支点到动力作用线的距离。
阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。
师再次出示用撬棒撬石头的图片，请同学们尝试用三角尺在学案中画力臂
教师对学生的画图及讲评做出评价，为加深印象，动画播放力臂的画法。
（在作出支点、动力、阻力的前提下，作出力的作用线，从支点向力的作用线作垂线，标出垂足和力臂符号。）板书动力臂、阻力臂。
师说明：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂这五个因素都会影响杠杆的平衡，我们把它们合称为杠杆的五要素，杠杆的五要素是每个杠杆所必备的，其实，对于生活中真正使用的杠杆，往往会有很多个力作用在杠杆上，但我们研究问题会从最简单的情况入手，下面我们就研究只有两个力作用在杠杆上时，动力、阻力、动力臂、阻力臂之间有什么关系时，杠杆才能够平衡。
师介绍实验器材：一个铁架台、一根标有刻度的直木棒、其上挂有两个细线圈、其质量可以忽略不计，是用来挂钩码的（边说边操作），每个钩码的质量的50g，粗略估计其重力0.5N。为了得到实验数据，请同学们参照以下步骤进行实验（出示幻灯片：实验步骤）。
1、调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置静止，达到平衡状态。
2、在杠杆两边挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆再次在水平位置平衡。这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重量。
3、记录力F1、 F2和力臂L1 、L2的数值，将结果填入表中．
4、改变力和力臂的数值，再做两次实验，将结果填入表中．
5、分析数据，找出它们的关系。
请同学们在实验过程中，注意小组成员合作交流。
师巡视学生实验。当看到实验小组至少获得一组数据时，请同学们暂停实验。（师生交流）
师：老师看到很多小组至少获得了一组数据，那么只有一组数据，能不能得出普遍结论？
师：应该怎么办呢？
师：由于时间关系，我们现在每个大组有三个实验小组，三个小组都进行了一到两次实验，至少获得了一组数据，现在请你们一个大组中的三个小组，把你们的数据汇总交流，然后再合作分析出你们大组的实验结论。
实物投影大组实验记录表格，并请本组代表分析大组实验结论。
再次实物投影另一大组实验记录表格，并请这一大组代表分析大组实验结论。
板书：杠杆的平衡条件是：
F1L1＝ F2L2
教师请学生对实验进行评估交流。（重返刚才的实验步骤）提出问题：
步骤1中，为什么要通过调节，使其在水平位置平衡？
师指导：任何杠杆都有自重。对于形状规则、质量分布均匀的物体其重心在几何中心。实验中的杠杆支点在几何中心，而且形状规则、质量分布均匀。
教师再次提出问题：步骤2中，为什么还要通过调节，使其再次在水平位置平衡？
师指导：出示图片，大家能悟出来吗？
例题：如图所示，已知F1=200N， L1=100cm，L2 =10cm，
则F2=（ ）
温馨提示：使用杠杆平衡条件解题时两个力臂的单位必须统一。
再来看比赛的两把剪刀，你能从外形的什么地方看到它们有什么不同，为什么使用下面这把剪刀就能获得冠军？
师：很好。我们学习物理知识就是帮助我们解决实际问题的，下回比赛你选择哪一
把剪刀呢？
学生进行实验：
用剪子剪绳子
用镊子夹物品
用起子起瓶盖
学生在实验的基础上，思考并回答问题：剪子、起子和镊子都很硬，它们在工作时都是在力的作用下绕着某一固定点转动。并用剪刀、起子演示其工作时的转动情况。
学生浏览学习目标
在老师的引导下，思考并回答①剪刀共有两个杠杆②剪刀工作时始终围绕交叉轴点转动③当用剪刀剪物体时，手作用在剪刀上给剪刀施加一个力，同时被剪物体也对剪刀施加一个力，剪刀分别在这两个力的作用下，朝相反方向转动。
观察老师板画剪刀杠杆的示意图。
一位学生在黑板上画，其余学生在学案上画出撬棒撬石头的杠杆示意图。
学生讲评。
观察用杆秤称两个苹果的质量。
当老师把苹果放在秤盘里时，秤杆发生了转动，但现在不能读数，只有通过调节秤砣的在杆秤上的位置，使秤杆处于水平静止时才能读数。
杆秤的提钮处为支点，苹果由于受重力对杆秤向下的拉力是杆秤的动力，秤砣由于受重力对杆秤向下的拉力是杆秤的阻力。
一边观察一边思考。
学生观察到当秤盘里再增加一个苹果时杆秤不再静止在水平位置，而是发生了转动。
学生经过小讨论得出：力的大小影响杠杆的平衡
学生齐呼：向右移动秤砣的位置。
学生脱口而出：距离。支点到力的作用点之间的距离。
学生一边观察，一边与师互动交流。
学生读数：2N。
学生观察老师改变力的方向，由竖直向下拉变为斜着拉，同时也改变了力的作用点，当杠杆在水平位置平衡时，测力计读数为2N。
学生观察到力的作用线和圆的半径是垂直的。
学生观察到老师再次改变力的方向后，杠杆再次在水平位置平衡时，测力计的示数依然为2N，并且力的作用线和圆的半径垂直。
生：不会。
学生看到三个从支点到力的作用线的垂直距离恰好都是圆的半径，因此这个距离是不变的。
全体学生在学案上画撬棒撬石头的动力臂、阻力臂。
一学生在黑板上画力臂
另一学生在黑板上修正力臂，并讲解力臂的画法。
学生依照实验步骤进行实验，并记录数据。
生：不能。
生：应该多次实验。
学生汇总交流数据
学生合作分析大组实验结论。
大组代表分析大组实验结论
学生思考，必要时小组讨论。
学生领悟：实验中的杠杆支点与重心重合，杠杆重力的力臂为0，所以步骤1中，要调节杠杆，使其在水平位置平衡是为了避免杠杆自重对杠杆平衡的影响。
学生小组讨论。
学生脱口而出：此时，力臂与杠杆重合。所以步骤2中，还要调节杠杆，使其再次在水平位置平衡，就是为了直接读出力臂。
学生分析：根据杠杆平衡条件
F1L1＝ F2L2
200N×100cm=F2×10cm
所以F2=2000N
生：下面这把剪刀动力臂长一些。
生齐呼：下面这把剪刀。
感受杠杆：通过经历使用杠杆过程，寻找杠杆的共同特征，建立杠杆的概念。
目标导航
学生清楚本节课的学习内容
创设具体情境，使学生领悟支点、动力、阻力的概念。
学生学会从一些复杂实例中抽象出杠杆的物理模型，领悟物理学研究问题的方法。
承上启下的作用。
确定生活中杠杆的五要素，同时感知杠杆平衡的实际意义。
创设情境，使学生发现并领悟影响杠杆平衡的因素
设置情境给出力的作用线的概念，为建立力臂概念作铺垫
创设情境，使学生自主构建力臂的概念，说明真正影响杠杆平衡的因素不是支点到力的作用点之间的距离，而是力臂。
设置课堂练习
突破难点，画力臂
突出重点
通过实验探究，了解杠杆的平衡条件，掌握初步的科学探究方法
设置情境：
使学生明白实验中应该多次实验的原因，同时培养学生的合作能力和交流的意识
深度理解实验步骤的设计内涵。
设置例题，使学生会
应用杠杆平衡条件进行相关计算。
前后呼应，同时培养学生利用物理知识解决实际问题的能力。
(三)课堂小结
请同学们回顾整堂课的内容，谈谈你的收获。
师：大家总结的非常好，老师也对这节课作了一个总结，（出示幻灯片）其实这节课除了知识上的收获外，我们还有方法上的收获，例如我们用抽象模型法描述杠杆，用探究实验的方法得出杠杆平衡条件。 生：知道了杠杆的定义，五要素，力臂的画法，会画杠杆示意图，杠杆平衡条件。
生：知道实验时要得到普遍规律，必须多次实验。
整理收获
（四）当堂检测
下面请大家打开学案，进行当堂反馈检测。
大屏幕出示标准答案
教师对共性问题进行讲解 学生进行当堂反馈检测。
小组成员，交换学案，互评。
及时进行反馈互评、矫正。
（五）回扣目标
请大家回看本节学习目标，通过这节课的学习，你达到目标了吗？请在学案的自我评价的表格中做标示，课代表课后收起来学案，老师课后要追纵你的达标情况。
（再一次出示学习目标） 对照学习目标，在自我评价表里自评。 进行自我评价清楚自己的达标情况。
（六）布置作业
生活中有各种各样的剪刀，有的用来剪铁皮，有的用来剪纸，还有的用来剪树枝，你知道理由吗？请课下阅读课本P79生活中的杠杆，相信你一定能找到答案！
学生记录作业
把课堂延伸到课下，培养自主学习能力
（七）结束语
人类最早使用杠杆是在春秋战国时期，例如用桔槔汲水，用撬棒撬石头，后来随着人们知识水平的提高人们学会了制作杆秤，
并投入使用，见证了杠杆的发展。再后来人们又应生活的各种需要，制成了各种各样的工具，例如制成了各种各样的剪刀，现在人们又制作了脚踏式垃圾桶、按压式牙签筒等等，这些都是利用了杠杆平衡条件。同学们，今天学习杠杆的相关知识后，你有没有新的设想？会不会也有新的发明呢？老师相信，一定有！让我们一起期待你的小创造、小发明啊！
学生观看幻灯片，进入遐想。
引导学生，了解杠杆的发展，启迪学生的创新意识。
板书设计：
§12.1 杠杆
教学反思：
本节课的设计充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念。从学生熟知的剪刀引入，并创设情境，让学生经历“用剪子剪绳子、用起子起瓶盖、用镊子（筷子）夹物品”等过程，寻找杠杆的共同特征，引导他们用科学抽象的方法建立杠杆的概念。课尾让学生运用杠杆的知识分析实际问题，分析生活中各种各样的剪刀，并根据需要学会选择剪刀，体会物理是有趣的，有用的，产生利用杠杆方便自己工作的情感。
本节课的设计注重创设情境，让学生亲身体验和感悟，自主建构知识。创设情境，通过观察“用杆秤称苹果的质量” 的过程，学生感知杠杆平衡，同时发现影响杠杆平衡的因素是力的大小和支点到力的作用点之间的距离。但是力的大小的确影响杠杆的平衡，而真正影响杠杆平衡的因素不是支点到力的作用点之间的距离，而是从支点到力的作用线的距离，即力臂。接着通过自制教具，使学生自主构建力臂的概念，同时也说明真正影响杠杆平衡的因素不是支点到力的作用点之间的距离，而是力臂。这一步是突破难点的关键。因为力臂的概念的建立直接影响力臂的作图。
本节课的设计注重实验探究。本节课大篇幅时间围绕学生实验探究杠杆平衡条件展开。这也是这节课的重点所在。
本节课的设计注重知识点的落实，注重学生反馈。“撬棒撬石头”这张图片课堂上三次使用，第一、二次以撬棒为载体说明杠杆的定义及五要素，和力臂规范作图方法；第三次以这张图片为背景，训练学生利用杠杆平衡条件进行简单计算。课尾设置当堂反馈检测，并进行互评、自评，使师生双方都清楚这节的学习达标情况。
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