基于项目学习的“杠杆平衡条件”教学设计_杠杆平衡论文

基于项目学习的“杠杆平衡条件”的教学设计，本文主要内容关键词为：杠杆论文,教学设计论文,条件论文,项目论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      一、项目设计思路

      基于项目学习的物理教学是将“综合实践活动”作为一种教与学的基本方式，引入到初中物理启蒙教学中来，从而构建起以任务驱动、行为引导为主体的教与学方式。本教案就是通过学生制作简易杆秤来实现“杠杆平衡条件”的探究，使得抽象的物理规律与具体的实物产品联系起来，让学生“做中学”。整个教学过程分两个课时完成，第一课时学生在教师的指导下动手制作杆秤，通过制作发现杠杆平衡的规律。第二课时学生在教师的启发下，采用实验室探究手段，对杠杆平衡条件进行深入研究。

      二、教学过程

      （一）项目导入

      教师出示一把杆秤，让学生观察一下，让学生体验一下各种秤的称量方法，帮助学生理解杆秤的杠杆的模型。教师介绍：杆秤是最古老的测量质量的工具，是中国古代劳动人民发明的，而且几千年来我们一直在使用着。现在，我们尝试制作简易杆秤，而且用自己做的杆秤来测量物体的质量，看看哪一组制作的杆秤精度高？

      （二）项目设计

      1.认识杆秤

      （1）结构：秤杆、提纽（秤纽）、秤钩和秤砣。秤杆就是杠杆，提纽就是支点，秤钩上物体的重力和秤砣的重力分别是动力和阻力。当秤杆在水平位置静止时，秤钩到提纽的距离和秤砣到提纽的距离恰好是动力臂和阻力臂。

      （2）称量：当秤钩上被测物体质量增加时，秤砣离提纽的距离就随之增大，这样才能保持秤杆在水平位置静止（平衡）。这时，将秤钩上的物体质量的大小转换为秤砣悬挂点到提纽的距离。

      2.器材准备

      （1）制作材料：铅笔（作秤杆）、铁丝（作秤钩）、细线（作提纽、挂秤砣、系秤钩）、螺母（作秤砣）。

      （2）制作工具：铁架台（挂秤）、小刀（标刻度）、刻度尺（测距离）、钩码（作为校验秤杆刻度的标准物体）、天平、钢丝钳等。

      3.制作方法

      （1）确定秤钩与提纽的位置。这两个部件在杆秤上面是固定的。要求学生不但要用小刀刻下两者的位置，而且还要测出两者间的距离。

      （2）探究杆秤上刻度的分度规律。

      （3）确定一个起始点刻度和一个最大值刻度（即确定杆秤的量程），然后用刻度尺和小刀进行分度（参照温度计的分度方法）。

      （三）项目实施

      1.确定秤钩、提纽的位置

      （1）用铁丝弯一个秤钩，并用细线把秤钩拴在铅笔的一端。

      （2）用细线做提纽，把铅笔挂在铁架台的挂钩上，调节秤钩系点与提纽系点的位置，使秤杆能在水平位置保持静止。

      （教师提问：为什么在确定秤钩与提纽位置时，要让秤杆保持水平静止？）

      （3）用小刀刻下秤钩和提纽的系点位置，用刻度尺测出两个系点间OA的距离（如下页图1所示，OA=1.40cm。）

      

      教师提醒：一旦确定了秤钩与提纽的位置，就不能随意改变。

      2.探究杆秤上刻度的分度规律

      （1）在确定好秤钩与提纽位置的杆秤秤钩上挂一个钩码（50g），用刻度尺测量一次秤砣悬挂点到提纽系点的距离。

      （2）在秤钩上每增加一个钩码，分别测一次秤砣悬挂点到提纽系点的距离。

      （3）测量数据记录在表1中，进行分析。

      

      （4）总结规律：秤砣悬挂点到提纽系点的距离与秤钩上物体的质量成正比。

      （1）确定秤杆上刻度的起始点，即提纽的系点，设为0.0g。

      （2）确定秤杆上刻度的最大值位置，即秤砣悬挂点离提纽系点距离最大时所对应的钩码质量。如图1所示，杆秤的量程为

=300.0g。

      （3）测出OB间的长度为10.80cm，在OB之间等分。等分三份，每份就是100.0g。在每一份中，再等分10份，每份就是10g。分度值越小，杆秤就越精确。

      （四）项目展示

      （1）学生分别用自制的杆秤和天平测同一个物体的质量，测量数据记录在表2中。

      

      （2）以天平测量值为标准值，分析自制杆秤的系统误差。

      （3）比一比，哪一组做的杆秤精度高？

      （4）由于我们刻度不能够分得很精细，所以误差比较大。还有一种方法，即在用自制的杆秤测量物体质量时，先直接测出秤砣悬挂点到提纽系点的距离，然后折算出物体的质量。这样，可以减小测量误差，见表3记录的实验数据所示。

      

      杆秤量程

=300.0g，对应的秤砣接点到提纽系点的距离

=10.80cm。

      （五）项目评价

      通过杆秤制作、用自制的杆秤测量物体的质量、分析自制杆秤的可靠性等工作，你对自己做的杆秤有什么评价？你认为，哪一组做的杆秤最好，好在哪里？提高杆秤的精度可以采取哪些措施？等等。组织学生自评和互评，教师适度点评。

      （六）项目拓展

      

      1.教师启发

      教师提问：杆秤在水平位置能否保持静止，跟哪些因素有关？

      学生回答：可能跟秤钩上的物体重力大小和秤砣重力的力臂大小有关。（这是学生直观的发现。）

      教师分析：如果改变一下秤钩的位置，或者改变一下秤砣的重力，原本静止的秤杆能否保持静止？

      学生回答：噢！秤杆平衡还与秤砣的重力和秤钩上物体重力的力臂有关。

      教师提问：能不能用简洁一点的物理术语归纳一下？

      学生回答：秤杆保持静止，可能与动力、阻力、动力臂和阻力臂有关。

      教师提问：这四个物理量满足什么条件，才能使秤杆平衡呢？把刚才自制杆秤称量时测得的数据转记在下面的表4中，进行分析。

      

      2.学生归纳

      学生对表4中数据分析，发现杆秤平衡时，满足的条件是

，即杠杆平衡的条件是：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。

      3.诱思引导

      教师提问：我们在制作杆秤的过程中，发现的杠杆平衡条件是否可靠？为了进一步验证我们所发现的规律是否可靠，还需要做哪些工作？

      学生回答：可以用实验的方法进一步验证。

      教师出示：杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台等。请学生利用这些实验器材，验证杠杆平衡条件。

      （七）项目深化

      学生按照教材图示，把杠杆安装在铁架台上。

      1.调节杠杆

      调节杠杆两段的平衡螺母，使杠杆在水平位置保持平衡。调节好的杠杆，在接下来的实验中，不能再旋动螺母。调节杠杆的目的就是要消除杠杆自重对实验的影响，这与确定秤钩与提纽的位置具有相同的功效。

      2.实验验证

      （1）分别在杠杆支点两侧悬挂钩码，调节悬挂点位置，使得杠杆重新在水平位置平衡。在表5中记录钩码重力和悬挂点到支点的距离（如图3所示）。

      

      

      （2）调整钩码数量，再调节悬挂点位置，重复数次实验。

      （3）根据表5中的数据分析，杠杆平衡条件是否符合“动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂”？

      （4）用力直接拉杠杆使之平衡，是否也符合杠杆平衡条件呢？

      拿去杠杆支点一侧的钩码，用手通过弹簧测力计竖直往下拉（如图4），使得杠杆平衡，看一看是否符合杠杆平衡条件？

      

      弹簧测力计的自重会影响实验的。能不能通过弹簧测力计竖直往上拉？让学生讨论，拿出方案。可以将实验改成如图5的方法进行探究。

      （5）分析表6的数据，看看杠杆平衡时，是否符合杠杆平衡条件？结论是很明确的。

      

      （6）教师提问：一是为什么杠杆一定要水平位置平衡？二是为什么要在竖直平面内拉杠杆？

      如图6、图7所示，杠杆在水平位置平衡、竖直拉杠杆，其目的都是为了便于测力臂。

      

      3.归纳总结

      通过实验研究，杠杆平衡条件“动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂”是可靠的。围绕杠杆平衡条件，结合教科书上例题组织课堂训练。

      三、教学感悟

      基于项目学习的课堂教学与传统的物理课堂教学相比较具有三大优势：一是促进学生学习品质和学科素养的提升。学生在项目引领下学习，获取能灵活运用的程序性、综合性知识。引发学生从多角度思考解决问题的方法，提高学生的思维能力。在活动中，培养学生独立思考和自主学习的习惯。在小组合作中，培养学生合作意识和团队精神。同时，在实践过程中发展了学生间彼此接纳和尊重、赢得自信与信任、乐于挑战和创造、积极参与和合作、体验成功与分享等积极的情感态度。二是促进物理教师专业成长。项目学习跨学科、跨知识领域的综合学习，这就要求教师能整合物理学科的课程资源，梳理教材提供的学习素材，根据学生的兴趣、能力和生活背景，设计“学习项目”。这对教师的课程执行力、领导力和开发力提出十分高的要求。在本项研究中，教师必须认真研读物理课程标准，研究学生生活的特点、研究教学方式的转变、研究评价标准的优化，并在实践中不断反思总结，形成教学经验和课堂特色。三是促进物理课程资源整合。正因为项目学习是综合学习，活动时间不会只局限在四十五分钟，活动空间也不会只局限于教室，学习的内容不会仅限于教材上罗列的素材。这就需要教师对教学资源重新梳理和整合，把学生的生活作为课程建设的源泉，从学生兴趣入手，结合自己的特长，整合地域教育资源，汲取现成教材中的积极因素，通过创造性劳动设计学生学习项目，逐步生成和发展鲜明的课程特色，从而丰富物理课程内涵，有效促进物理课程资源建设，从而达到“教师、学生和课程共同成长”的目的。

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