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初中物理教育教学思考者,中国教育学会会员、论文全国一等奖获得者、博客获省一等奖、主编了多本物理教辅。当然,最令人称道的还是《高垚骏物理工作室》!

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【物理素材】小“材””大“用【一】  

2014-09-14 06:27:55|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【物理素材】小“材””大“用【一】




《杠杆》课标要求








《杠杆》课标要求

从“课程内容”的要求看,本专题涉及如下条目:

2.2.6知道简单机械。通过实验,探究并了解杠杆的平衡条件。









《机械能及其转化》课标解读
江苏丰县初级中学 戴松方








本专题属于课标三大主题之一──“运动和相互作用”主题的二级主题“机械运动和力”。物质运动和相互作用的规律是物理学的核心内容,也是学习物理学的基础。这部分内容涉及较多的物理概念和规律,比较抽象。本条目课程内容既涉及认知性学习目标也涉及体验性学习目标,具体说明如下:

知道简单机械中的“知道”属于认知性目标行为动词,该条目处于“了解”水平,本专题涉及“简单机械”中的杠杆。对于杠杆要了解杠杆的共同特征。其中支点是杠杆绕着转动的点,同一根杠杆使用方法不同,支点的位置可能不同,要能根据具体情况区分支点。画动力或阻力时应注意力的作用点和力的方向。动力和阻力都是指杠杆受到的力,其作用点都在杠杆上。动力和阻力能使杠杆转动的方向一定是相反的。即一个力能使杠杆向顺时针方向转动,则另一个力一定是能使杠杆向逆时针方向转动。力臂不是支点到力的作用点的距离,而是支点到力的作用线的距离。借用几何用语,力臂不是点到点的距离,而是点到直线的距离。作点到直线的距离必须使用直角三角板的两个直角边。当作用在杠杆上的力的方向改变时,其力臂的大小一般也将发生改变。力臂不一定在杠杆上,若力的作用线过支点,则它的力臂为零。会画力臂:找支点、画出力的作用线、作支点到力的作用线的垂线(有时需要将力的作用线进行正向或反向延长)。能解决杠杆平衡时动力最小问题,此类问题中阻力×阻力臂为一定值,要使动力最小,必须使动力臂最大,要使动力臂最大需要做到:①在杠杆上找一点,使这点到支点的距离最远;②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。

通过实验,探究并了解杠杆的平衡条件中的“探究”涉及体验性学习目标,该条目处于“经历”水平。“了解”涉及认知性学习目标,该条目处于“经历”水平。该条目中既有实验探究的要求,又有知识方面的要求,而且探究杠杆的平衡条件实验被列为学生必做实验。探究的过程中要注意解决以下问题:①实验中为什么要把杠杆调在水平方向平衡?(使待测力的力臂在杠杆上,便于测量);②怎样调节杠杆水平平衡?(若发现杠杆左端下倾,应将杠杆左端的螺母向右边旋一些,或将右端的螺母向右边旋一些。将杠杆左端的螺母向右边旋一些,这样做的实质是使杠杆左端部分的重心右移,相应的力与力臂的乘积变小;将右端的螺母向右边旋一些的实质是使杠杆右端部分的重心右移,相应的力与力臂的乘积变大。)③实验应做几次?(一般三次。在物理实验教学中,同一物理实验经常需要测多组数据,目的有两个:一个是为了多次测量取平均值以便减小误差,如长度测量中,为使测量数据更精确,就使用了多次测量取平均值的方法;另一个是为了在多组数据中找到实验结论所遵循的共同规律,以便克服只有一组数据会给实验结论带来的“偶然性”。)

要了解杠杆平衡条件及应用,利用杠杆【一】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间来判断一个杆杆是否平衡,若等式成立杆杆平衡,反之不平衡。利用杠杆【一】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间进行有关计算时,应先根据杠杆转动的效果,找出动力和阻力;再根据支点的位置,确定每个力的力臂;最后根据杠杆的平衡条件,代入数据计算出结果。依据杠杆的平衡条件划分三种杠杆:即根据杠杆【一】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间,若L1>L2,则F1<F2;同理可得出其它结论。三种杠杆的划分与比较见下表。根据已学过的杠杆知识,注意观察生活中各种形状的杠杆,如指甲剪、钓鱼竿、剪刀、筷子、天平、独轮车等。并能按照动力臂与阻力臂长短的关系分析和判断是省力杠杆、费力杠杆还是等臂杠杆。根据杠杆平衡条件,生活中使用时要注意两点:(1)要省力就要多移动距离;(2)要省距离就要费力,省力又省距离的杠杆是没有的。应根据实际来选择杠杆,当需要较大的力才能解决问题时,应选择省力杠杆;为了使用方便,省距离时,应选费力杠杆。

杠杆名称

力臂的比较

力的比较

距离的比较

特点

省力杠杆

动力臂大于阻力臂

动力小于阻力

动力作用点移动的距离大于阻力点移动的距离

能省力但费距离

费力杠杆

动力臂小于阻力臂

动力大于阻力

动力作用点移动的距离小于阻力点移动的距离

费了力但能省距离

等臂杠杆

动力臂等于阻力臂

动力等于阻力

动力作用点移动的距离等于阻力点移动的距离

虽不省力但能改变用力的方向

 









《机械能及其转化》重难点突破
江苏丰县初级中学 刘庆贺








杠杆知识是前面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。教学的重点是探究杠杆的平衡条件。突出教学重点的关键是要引导学生完成好探究杠杆的平衡条件实验,在设计实验、进行实验和数据处理等方面给学生创设参与的机会,使他们加深体验。本节的教学难点是画杠杆的力臂。为了使学生能较准确地画力臂,教师有必要讲清力臂的概念,但课堂上不宜花费过多的时间训练,否则会影响本节重点的教学。

从学科的角度而言,杠杆是一种简单机械。从认知的角度而言,杠杆是一种模型。可以结合生活实例,学会画示意图描述实例中杠杆的特征。通过观察、分析、总结这些工具的共同特征。通过对表象的归纳建立认知图式,建构杠杆模型。杠杆平衡条件的探究是“认识杠杆”的一个延伸,杠杆的平衡条件也是解决杠杆问题的关键,贯穿全章,起到了统领全章的作用,因而“杠杆平衡”是学好本章的基础和前提。本节课在设计时利用生活中杠杆的应用实例,引入杠杆平衡条件研究的必要性,在此基础上组织学生进行杠杆平衡条件的研究并得出杠杆平衡条件。最后结合杠杆平衡条件探讨杠杆的分类及科学使用问题。

1.杠杆

突破建议:

可以结合生活实例,如用筷子夹菜、用剪刀剪纸、用开瓶扳手打开瓶盖等为学生创设一个熟悉的学习情景,引导学生结合生活实例,学会画示意图描述实例中杠杆的特征。通过观察、分析、总结这些工具的共同特征,即杠杆的本质特征包括:(支点杠杆绕着转动的点,(动力)使杠杆转动的力,(阻力)阻碍杠杆转动的力,(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。让学生经历用示意图描述实例中杠杆特征的过程,使研究变得简单、明了,有利于抽象、概括。从一些较复杂的实例中抽象出杠杆的物理模型,这对于学生学习物理知识,领悟物理学解决问题的方法是至关重要的。上述教学活动,从筷子、剪刀、开瓶器等工具的使用,寻找共同点,建立杠杆模型。最后教师介绍并用作图法表示杠杆的五要素。这一环节的设计体现了物理课程标准“从生活走向物理”的理念;从认识论的角度看,实现了“从感性认识到理性认识的飞跃”;从方法论的角度看,采用了不完全归纳法,将有限的现实生活中的物品进行比较、归纳,寻找共性,建立了物理模型,在物理学中把这一过程称为建模法。关于“力臂”,根据动力臂、阻力臂的概念可知,力臂实质上表示的是“点到直线的距离”,将数学知识及作图能力迁移到物理学习中来,再结合实例多示范、多练习。关于“阻力方向的确定”,可以从力的作用效果来分析,结合实例说明阻力和动力使杠杆转动的方向相反。

2.探究杠杆的平衡条件

突破建议:

探究杠杆的平衡条件实验是《课标》中规定的学生必做实验,是本节教学的重点。学生常常认为,杠杆只有在水平位置才是平衡状态,实际上杠杆只要静止或匀速转动都是平衡状态。在探究杠杆的平衡条件实验中,要求杠杆静止时处于水平位置,这是因为动力和阻力的方向都是竖直向下的,杠杆静止时处于水平位置,两个力的力臂都在杠杆上,这样便于从杠杆上直接读出力臂的大小。实际上杠杆处于倾斜位置,只要能保持静止,也是平衡状态。

教师在课堂上要营造研究的氛围,引导学生通过实验得出杠杆的平衡条件。在此之前,要先让学生完成对杠杆平衡、力臂两个概念的认识。要结合实例让学生理解杠杆平衡是与二力平衡不同的概念,影响杠杆平衡的因素不仅与力的大小、方向有关,还与力在杠杆上作用的位置密切相关。从能力的角度看,通过一年的物理学习和实验,学生们已经具备了一定的实验技能,能够正确熟练的使用刻度尺、测力计等工具来测量物理量。所以,本节课可以采取由学生自主实验的方式来进行探究活动。通过定量测量探究物理规律的实验,设计实验方案进行实验,获取和分析数据得出杠杆的平衡条件。在学生动手实验之前,应该让学生明确实验目的、方法和注意事项。

有些学生仅仅做出一组实验数据就急于得出杠杆的平衡条件,甚至会得出“动力加动力臂等于阻力加阻力臂”的错误结论。这时教师要耐心引导,让学生改变力或力臂后,再多做几次实验,找出普遍规律。

在得出杠杆平衡条件后,可结合平衡条件的获得进行科学研究方法的教育。本节实验中寻找不变量的方法是发现规律的一条重要途径,这种关系往往可通过对大量实验数据的数学处理和抽象概括得到。最后结合例题的作图计算加深对动力、阻力、力臂以及杠杆平衡条件的理解。同时,注意强调运用公式计算中的规范训练要求。

3.生活中的杠杆

突破建议:

可以先引导学生运用数学知识,将杠杆平衡条件的乘积形式变换为比例形式,并以此为依据将杠杆分为三类,认识三类杠杆在生活与生产中各有哪些实际应用。鼓励学生广泛联系实际开展讨论、比较,进一步掌握杠杆的特点和适用条件。在对学生进行杠杆分类的教学过程中,对于省力杠杆学生们都能够很好的理解其作用,但是对于费力杠杆的特点和作用,很多学生不容易注意到,所以在授课时要多出示一些费力杠杆的实例,帮助学生理解。由于学生的生活体验比较少,实际生活中的杠杆形式多种多样,也比较复杂,所以本节课在分析力臂对杠杆进行分类时,学生们还是存在着一定的困难,那么在课堂教学中要加适量的练习帮助学生巩固理解。









《机械能及其转化》教材插图







教材插图

杠杆【一】 - 惊鸿岂止一现 - 云雷屯,君子以经纶-高垚骏的物理空间











 

 

 

2010年6月22日 - 馨雅居温馨苑欢迎你

 

 

 


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