《探究杠杆的平衡条件》说课稿
电容器 陈约虎
一、使用教材
人教版初中物理八年级下册第十二章第一节。
二、实验器材
教师改装的杠杆、铁架台、钩码、弹簧测力计、圆形刻度盘、细线。
三、实验创新要求/改进要点
教材背景：
教材实验是这样设计的，实验前，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时保持水平静止。实验过程中，给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，但在实际操作中学生很难判断杠杆是否在水平位置平衡，全凭学生的直观感觉，实验的可信度不强。当杠杆在水平位置平衡，此时力臂正好在杠杆上，这样方便学生直接读出力臂的长度。实验得出的仅仅是特殊情形杠杆在水平位置平衡时的一个结论，实验结论不具有普遍性，不利于学生理解力臂的概念。
改进要点：
1.杠杆在水平位置有了判断依据，有利于培养学生严谨的科学态度。
实验前调节杠杆两端的螺母，使杠杆在不挂钩码时保持水平位置静止。实验过程中，给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。但在实际操作中学生很难判断杠杆是否在水平位置平衡，全凭学生的直观感觉，实验的可信度不强。在改进装置中，利用重垂线让学生能准确地判断杠杆是否处于水平位置。
2.研究了多种情形下的杠杆平衡，有利于发展学生科学思维能力。
利用改进后的杠杆实验装置，学生可以探究各种情形的杠杆平衡实验，从而使得出的实验结论更具有普遍性。
3.突破了力臂测量的难点，有利于学生理解掌握力臂的概念。
改进实验强调学生分析非水平位置平衡的杠杆，以及将杠杆设计成曲臂，主要目的就是将力臂和支点到力作用点的距离分开，有利于学生进一步认识力臂的本质。利用可转动的圆形刻度盘测出各种情形杠杆平衡时力臂的长度。
四、实验原理/实验设计思路
1.在改进实验装置中，为了让学生能准确地判断杠杆是否处于水平位置。在杠杆的支点处安装了一个简易的重垂线，使零刻度线与重垂线重合，此时中间的轴线处于水平位置，实验时杠杆与中间的轴线重合时杠杆就处于水平位置。
图1 改进装置各部分名称
图2 探究非水平位置平衡 图3 探究曲臂杠杆的平衡 图4 探究杠杆非竖直方向平衡
2.探究杠杆在非水平位置平衡（图2）、曲臂杠杆在水平位置平衡时（图3），先将杠杆调平，在杠杆的两侧挂上数量不同的钩码，移动悬挂点的位置，杠杆处于平衡状态。实验的关键在于测量力臂，此时悬挂点的细线可以作为力的作用线，通过转动圆形刻度盘，使力的作用线与圆形刻度盘中的某条刻度线与重合，此时该条刻度线所对应数值就为力臂的长度。
五、实验教学目标
1.通过实验探究，得出杠杆的平衡条件。
2.通过对杠杆的研究，培养学生观察能力和用科学的方法解决问题的能力。
3.学生使用改进的实验仪器，渗透科学创新精神，培养学生实事求是的科学态度和合作交流的意识。
六、实验教学内容
1．通过观察与实验，探究及归纳杠杆的平衡条件。
2．理解力臂的概念，通过实验知道测量力臂的方法。
七、实验教学过程
（一）提出问题
通过创设跷跷板情景，让学生想一想，影响杠杆的平衡可能与哪些因素有关？
教师提出问题：动力、动力臂、阻力、阻力臂之间满足什么关系时，杠杆才能平衡？
（二）猜想与假设
学生讨论后可能得出：影响杠杆平衡的因素可能与力、力臂有关。
（三）实验方案设计
教师引导学生讨论并展示设计方案后，然后完善实验方案，并介绍实验装置改进的作用及使用方法。
（四）进行实验与收集数据
根据设计的实验，学生亲自动手，实际操作，探究杠杆的平衡条件。教师指导学生完成分组实验，各小组探究过程如下：
1.探究杠杆在（非）水平位置平衡。
2.探究杠杆拉力在（非）竖直方向平衡。
3.探究曲臂杠杆的平衡。
4.探究各种情形下杠杆的平衡。
各小组进行实验并记录数据，改变力和力臂的数值，多次进行实验。请各小组学生展示实验过程。数据测量完毕，教师引导同学展开讨论，动力、动力臂、阻力、阻力臂之间满足什么条件时，杠杆才能平衡？
（五）分析与论证
教师引导学生对测量数据进行分析，学生交流、发言，得出杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂
公式表示为：F1·L1=F2·L2
设计意图：采用科学探究式教学，通过讨论交流，引导学生理解实验方案与测量方法；通过学生分组实验，提升合作探究与动手实验能力、数据收集与处理能力；通过讨论、分析、论证等探究活动，提升科学思维与实验探究的物理学科素养。
八、实验效果评价
改进创新点
1.杠杆在水平位置有了判断依据，有利于培养学生严谨的科学态度。
改进装置中，利用重垂线让学生准确地判断杠杆是否处于水平位置。
2. 研究了多种情形下的杠杆平衡，有利于发展学生科学思维能力。
利用改进后的实验装置，学生探究了杠杆在（非）水平位置平衡、曲臂杠杆的平衡以及探究了各种情形下杠杆的平衡实验，从而使得出的结论更具有普遍性。
3. 突破了力臂测量的难点，有利于学生理解掌握力臂的概念。
改进实验强调学生分析非水平位置平衡的杠杆，以及将杠杆设计成曲臂，主要目的就是将力臂和支点到力作用点的距离分开，有利于学生区分这两个概念，进一步认识力臂的本质。实验过程中，利用可转动的圆形刻度盘测出各种情形杠杆平衡时力臂的长度。
教学方式改变：
在整个教学过程中，学生积极主动的参与科学探究过程，达成了知识目标，提高了实验探究能力，培养了创新精神，提高了学生的核心素养。
反思及改进：
下一步考虑对圆形刻度盘再进行改进，使实验仪器精确度更高，直观性更强，测量更加方便，具有较强的吸引力。
