小杠桿的研究教學設計

1. 如何指導學生做好課前課後小實驗研究

1．激發興趣，創設合作探究的氛圍

大家都知道，每一位學生並不是帶著一個空白的頭腦走進教室的，他（她）是帶著六年的生活經歷來到教室的，由於每一個學生的生活經歷的不同，對同一個問題的理解也就不同，這些「經驗」和「差距」本身就是一筆寶貴的學習資源。教師必須樂於為學生提供「合作探究」所需要的時間和空間，為學生提供主動參與小組學習的機會，並給予積極的配合與指導，逐步培養學生的合作意識，科學探究的效果才能得到增強。如在研究《土壤》一課時，先安排學生以小組為單位，到校園里的花壇內實地觀察土壤，比一比，哪個小組觀察的仔細，用的方法多，發現的問題多。之後，對學生自帶的不同的土壤先在小組內進行觀察、比較，再在班內進行比較、交流，找出每種土壤的特點。學生在這樣的活動中，不得不發揮集體的智慧，團結協作，才能勝過其他小組。同時也分享了他人的研究成果，傾聽了他人的發現，交流了自己的觀點，收獲了大家的果實，體驗了相互接納、贊賞、分享、互助。長此以往，何愁學生的探究能力得不到提高，與人合作的意識又得不到加強呢！

2．精心准備，提供有結構的探究材料

學生有權獲得、使用多種器材也是科學探究活動的重要特徵。教師為學生提供有結構的實驗材料，是學生進行探究學習的關鍵和基礎。豐富的、有結構的材料能激發學生們的靈感，活躍學生的積極性思維，從而創造性的進行科學探究活動，否則，科學探究就成了「無水之源」、「無本之木」了。在材料的准備上，教師應根據探究活動的需要，選擇易於揭示科學概念、容易引起學生探究興趣的、與學生探究能力相適應的材料。如《蹺蹺板》一課，我們首先讓學生自己准備剪子、指甲刀、錘子，其次，我又為學生准備了杠桿尺、鉗子、鑷子、起釘錘等工具，學生通過討論這些工具的使用方法，又通過親身體驗，知道了這些工具都是杠桿原理的應用，其中鑷子屬於費力杠桿。在這個活動中，學生們通過交流、實驗等形式，認識了生活中杠桿原理的使用，為學生加強知識與生活實際的聯系奠定了堅實的基礎。

3.建立合作，科學搭配探究的夥伴

按照建構主義的教學論，學生是按照自己的方式來建構對事物的理解，由於已有經驗、文化背景的特殊性，學生對事物的理解會各不相同。合作學習能使學生看到問題的不同側面，對自己和他人的觀點進行反思或批判，從而建構起新的和更深層次的理解，易於生成新的問題，同時，也增強了學生的集體觀念和合作意識。所以，在科學探究前先建立合作小組，將學習能力、學習態度、學習興趣、性別、個性不同的學生分配在同一組內，組成4人或6人的小組，促使合作學習小組形成「組內互助合作，組間相互竟爭」的氛圍。在科學探究活動中，各組進行制訂計劃、實驗和調查、研討和綜合意見等合作學習，共同經歷成功與失敗，資源共享，共同提高。但同時也應注意，合作小組內的成員必須注意男女生合理搭配，學習能力、性格特點等方面也要進行協調，以防出現自認為「我能行」的學生越來越行，自認為「我不行」的學生越來越差的現象，不但合作意識沒有培養好，反而出現了探究結果、探究能力上的兩極分化。

4.開展小課題研究，加強課外學習的合作

科學教材的內容有很多是適合短期、中期、長期考察的，課堂40分鍾完不成教學任務，在科學教學中，教師可根據教材內容和學生的實際，圍繞一個主課題，確定幾個小的研究專題，運用研究性學習方式，分工合作，提高學生學習科學的主動性、研究性和發現的能力。如在學習三年級上學期《天氣》單元後，我們和學生一起確立了以下幾個研究專題：①持續觀察一個周或一個月的天氣情況，並做好記錄；②天氣與氣象有什麼不同；③搜集我市一年的天氣預報情況，根據相關數據分析我市不同縣區在同一季節天氣情況的不同點；④人類在生活中哪些活動影響了當地的天氣；⑤天氣的變化對人們的生產生活有哪些好處？又帶來了哪些不便？人們採取了哪些措施克服不便？⑥什麼是季風？⑦電視中「衛星氣象雲圖」中各種顏色分別表示什麼。並與學生一起制訂研究方案、收集、整理資料、開展社會調研、辯論會、結題交流（開信息發布會）、總結反思，讓學生在課外活動中再次經歷科學探究的過程，逐步完善學生的知識體系。學生通過進一步地探索、發現和體驗，初步學會對信息的收集、分析和判斷，既鍛煉了學生分析問題、解決問題的能力，又培養了學生的科學意志、實踐能力和探究能力。

三、實踐應用，獲取體驗

「一個人只要體驗過一次成功的欣慰，便會激起多次追求成功的慾念」。科學探究要注重過程，注重學生的「體驗」，學生只有在參與探究過程中去深刻體驗成功，體驗挫折，體驗合作，體驗質疑，體驗挑戰，才能真正探究了科學，真正實現了動手更動腦，即使探究失敗了，對學生來說，也是一筆豐富的財富，同樣具有重要的教育價值，使學生體會到「原來科學研究這么不容易，科學家真了不起」。如：教學《關節》一課中研究關節的連接方式時，我們先引導學生對其連接方式進行猜測、討論，聯系生活中相似的結構，進而再讓學生利用簡筆畫的形式把自己的猜想畫出來，學生經歷了這樣逐步深入的探究過程，對關節連接方式有了初步的認識，學生已初步嘗到了成功的喜悅，盡管這喜悅在心中是有些不踏實的。當老師利用大屏幕展示出六大關節真實的連接方式後，尤其又利用骨骼模型展示了立體的關節以後，學生通過對比，對自己畫出的內容就有了一個明確的判斷，畫對的體驗了成功，畫的不對的體驗了失敗，在失敗的基礎上經過思考又獲得了正確的認識。

2. 實驗探究：在研究杠桿平衡條件的實驗中，小華同學發現杠桿不處於水平平衡位置，如圖（a）所示：（1）小華

（1）在做「探究杠桿的平衡條件」的實驗前，首先要調節杠桿平衡，當杠桿左端下沉，平衡螺母向右調；當杠桿右端下沉，平衡螺母向左調．圖示中杠桿左端下沉，所以平衡螺母向右調．
（2）根據：F₁L₁=F₂L₂，
根據杠桿平衡條件得：0.6×10cm=1.2N×L₂，所以，L₂=5cm；
根據杠桿平衡條件得，F₁×6cm=24N×2cm，所以，F₂=8N．
（3）從支點向F₁的作用線作垂線L₁即為力臂；
（4）因杠桿處於平衡狀態，F₂L₂=F₁L₁，又因水平，L₂=OB，而F₁斜向下拉，L₁為O點到F₁作用線垂直距離，使得L₁＜OA，所以F₁?OA＞F₂?OB．
（5）在杠桿的左側掛上鉤碼後，在杠桿右側用彈簧測力計沿豎直方向向下拉杠桿，仍要使杠桿在水平位置平衡，
此時力與杠桿垂直，力臂在杠桿上，力的作用點與支點間的距離是力臂，這樣便於測量力臂．
故答案為：（1）右；（2）5；8；（3）

（4）＞；F₁的力臂比OA要小；（5）豎直．

3. 某同學在做「研究杠桿的平衡條件」的實驗時，設計了下面的表格，請幫助他把空格填好．

4. 某同學在做「研究杠桿的平衡條件」實驗中，（1）把杠桿掛在支架上，實驗前沒有掛鉤碼時，發現杠桿右端下

（1）杠桿重心左移應將右端平衡螺母向左調節，直至重心移到支點處，使杠桿重力的力臂為零．
（2）這組同學的猜想：動力+動力臂=阻力+阻力臂，沒有意義，且實驗數據只有一組，應多做幾次實驗，得到多組數據，分析找到結論．單位不同的兩個物理量不能相加．
（3）在杠桿右邊、離支點3格的B處掛有2個鉤碼；
（4）實驗時用同樣的方法做三次，得到三組數據並進行分析，得到的規律說服性強．分析表中數據不難發現：動力與動力臂的乘積和阻力與阻力臂的乘積是相等的，因此可以得出的結論是：動力×動力臂=阻力×阻力臂；
故答案為：（1）左；（2）實驗不能只憑一組數據得到結論，必須在多次實驗的基礎上通過分析才能得出結論；單位不同的兩個物理量不能直接相加；（3）在杠桿右邊、離支點3格的位置掛有2個鉤碼；（4）避免偶然性，得到普遍規律；動力×動力臂=阻力×阻力臂．

5. 小芳用如圖所示的裝置研究杠桿的平衡條件．小芳在杠桿左端第四格處掛了兩個鉤碼，左端第二個格處用彈簧測

6. 小強在探究「杠桿的平衡條件」時，如圖所示，下面是他所設計的探究「杠桿平衡條件」的步驟：①把杠桿的中

（1）探究杠桿平衡條件實驗時，應先進行的是杠桿的組裝與調平，第①步驟中，只描述了杠桿的組裝，沒有調平的步驟，因此是不完整的；
（2）根據杠桿平衡的條件，在第1組實驗數據中，2N×0.3m≠1N×0.4m，而是2N×0.3m=1N×0.6m，所以第1組數據錯誤，阻力臂實際值為0.6m；
（3）因杠桿仍在水平位置平衡，所以設計的拉力方向不要與杠桿垂直即可，支點到力的作用點的距離不再是力臂，這樣做研究杠桿平衡的條件實驗，得到結論就不能是：動力×支點到動力作用點的距離=阻力×支點到阻力作用點的距離．故杠杠施加的力的示意圖和這個力的力臂如圖所示：
．
故答案為：（1）第①；把杠桿的中點支在支架上，調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿水平平衡；（2）0.6；（3）見上圖．

7. 小學 科學 杠桿

阿基米德在《論平面圖形的平衡》一書中最早提出了杠桿原理。他首先把杠桿實際應用中的一些經驗知識當作"不證自明的公理"，然後從這些公理出發，運用幾何學通過嚴密的邏輯論證，得出了杠桿原理。這些公理是：(1)在無重量的桿的兩端離支點相等的距離處掛上相等的重量，它們將平衡；(2)在無重量的桿的兩端離支點相等的距離處掛上不相等的重量，重的一端將下傾；(3)在無重量的桿的兩端離支點不相等距離處掛上相等重量，距離遠的一端將下傾；(4)一個重物的作用可以用幾個均勻分布的重物的作用來代替，只要重心的位置保持不變。相反，幾個均勻分布的重物可以用一個懸掛在它們的重心處的重物來代替；似圖形的重心以相似的方式分布……正是從這些公理出發，在"重心"理論的基礎上，阿基米德又發現了杠桿原理，即"二重物平衡時，它們離支點的距離與重量成反比。"
阿基米德對杠桿的研究不僅僅停留在理論方面，而且據此原理還進了一系列的發明創造。據說，他曾經藉助杠桿和滑輪組，使停放在沙灘上的桅船順利下水。在保衛敘拉古免受羅馬海軍襲擊的戰斗中，阿基米德利用杠桿原理製造了遠、近距離的投石器，利用它射出各種飛彈和巨石攻擊敵人，曾把羅馬人阻於敘拉古城外達3年之久。
這里還要順便提及的是，在我國歷史上也早有關於杠桿的記載。戰國時代的墨家曾經總結過這方面的規律，在《墨經》中就有兩條專門記載杠桿原理的。這兩條對杠桿的平衡說得很全面。裡面有等臂的，有不等臂的；有改變兩端重量使它偏動的，也有改變兩臂長度使它偏動的。這樣的記載，在世界物理學史上也是非常有價值的。
[編輯本段]杠桿的定義
只要在力的作用下能夠繞支撐點轉動的堅實物體都是杠桿。
蹺蹺板、剪刀、扳子、撬棒等，都是杠桿。
[編輯本段]杠桿的性質
杠桿繞著轉動的支撐點叫做支點
The lever is called a fulcrum being winding the center of resistance rotating
使杠桿轉動的力叫做動力
Make the force that the lever turns be called driving force
阻礙杠桿轉動的力叫做阻力
Hinder the force that the lever turns from being called resistance
當動力和阻力對杠桿的轉動效果相互抵消時，杠桿將處於平衡狀態，這種狀態叫做杠桿平衡
Think that driving force composes in reply resistance when effect cancels out each other to the lever rotating , the lever will be called lever balance in equilibrium state , this state
杠桿平衡時保持在水平位置靜止或勻速轉動。
通過力的作用點沿力的方向的直線叫做力的作用線
The straight line passing the force effect point direction along the force is called the force effect line
Gleam of distance is called an arm of force from fulcrum to the force effect
從支點O到動力F1的作用線的垂直距離L1叫做動力臂
L1 is called a power arm from fulcrum O to driving force F1 effect line distance
從支點O到阻力F2的作用線的垂直距離L2叫做阻力臂
L2 is called the resistance arm from fulcrum O to resistance F2 effect line distance
[編輯本段]杠桿平衡條件
動力臂×動力=阻力臂×阻力，即L1F1=L2F2，由此可以演變為F2/F1=L1/L2
Power arm X driving force = resistance arm X resistance , namely L1F1 = L2F2, can develop into F2/F1 = L1/L2 from this
杠桿的平衡不僅與動力和阻力有關，還與力的作用點及力的作用方向有關。
The lever balance is connected with driving force and resistance not only , direction is connected with force effect point and the force effect.
[編輯本段]生活中的杠桿
杠桿是一種簡單機械；一根結實的棍子（最好不會彎又非常輕），就能當作一根杠桿了。上圖中，方形代表重物、圓形代表支持點、箭頭代表用，這樣，你看出來了吧？在杠桿右邊向下杠桿是等臂杠桿；第二種是重點在中間，動力臂大於阻力臂，是省力杠桿；第三種是力點在中間，動力臂小於阻，是費力杠桿。
第一種杠桿例如：剪刀、釘錘、拔釘器……杠桿可能省力可能費力，也可能既不省力也不費力。這要看力點和支點的距離：力點離支點愈遠則愈省力，愈近就愈費力；還要看重點（阻力點）和支點的距離：重點離支點越近則越省力，越遠就越費力；如果重點、力點距離支點一樣遠，就不省力也不費力，只是改變了用力的方向。
第二種杠桿例如：開瓶器、榨汁器、胡桃鉗……這種杠力點一定比重點距離支點近，所以永遠是省力的。
如果我們分別用花剪（刀刃比較短）和洋裁剪刀（刀刃比較長）剪紙板時花剪較省力但是費時；而洋裁剪則費力但是省時。
1.剪較硬物體
要用較大的力才能剪開硬的物體，這說明阻力較大。用動力臂較長、阻力臂較短的剪刀。
2.剪紙或布
用較小的力就能剪開紙或布之類較軟的物體，這說明阻力較小，同時為了加快剪切速度，刀口要比較長。用動力臂較短、阻力臂較長的剪刀。
3.剪樹枝
修剪樹枝時，一方面樹枝較硬，這就要求剪刀的動力臂要長、阻力臂要短；另一方面，為了加快修剪速度，剪切整齊，要求剪刀刀口要長。用動力臂較長、阻力臂較短，同時刀口較長的剪刀。
[編輯本段]投資中的杠桿
杠桿比率
認股證的吸引之處，在於能以小博大。投資者只須投入少量資金，便有機會爭取到與投資正股相若，甚或更高的回報率。但挑選認股證之時，投資者往往把認股證的杠桿比率及實際杠桿比率混淆，兩者究竟有什麼分別？投資時應看什麼？
想知道是否把這兩個名詞混淆，可問一個問題：假設同一股份有兩只認股證選擇，認股證A的杠桿是6.42倍，而認股證B的杠桿是16.22倍。當正股價格上升時，哪一隻的升幅較大？可能不少人會選擇答案B。事實上，要看認股證的潛在升幅，我們應比較認股證的實際杠桿而非杠桿比率。由於問題缺乏足夠資料，所以我們不能從中得到答案。
杠桿比率=正股現貨價÷(認股證價格x換股比率)
杠桿反映投資正股相對投資認股證的成本比例。假設杠桿比率為10倍，這只說明投資認股證的成本是投資正股的十分之一，並不表示當正股上升1%，該認股證的價格會上升10%。
以下有兩只認購證，它們的到期日和引伸波幅均相同，但行使價不同。從表中可見，以認購證而言，行使價高於正股價的幅度較高，股證價格一般較低，杠桿比率則一般較高。但若投資者以杠桿來預料認股證的潛在升幅，實際表現可能令人感到失望。當正股上升1%時，杠桿比率為6.4倍的認股證A實際只上升4.2%(而不是6.4%)，而杠桿比率為16.2倍的認股證B實際只上升6%(而不是16.2.%)。
阿基米德的「理想」
阿基米德進行過力學方面的研究，並將其運用於杠桿和滑輪的機械設計。據說，為了宣揚其研究成果而誇口說：「給我一個支點和足夠長的杠桿，我可把地球搬動給你們看。」雖然，他沒有搬動地球，卻用滑輪移動了大船。
設支點在地球外1萬米處，如果一個在地球上可提起60kg的物體，則需要在支點外的1x1024km處才能搬動地球，地球質量6x1024kg．
1個天文單位為地球到太陽之間的平均距離，即1A.U.＝1.5x108km，一光年為光在一年前進的距離，1L.Y.≈ 9.5x1012km．
· 支點在地球外10km（1萬米）處，這是個難題。
· 11億光年，遠遠超出了我們所在的銀河系，也越過了從宇宙能得到信息的極限。
——這就是阿基米德的「理想」。

8. 在探究杠桿的平衡條件實驗中：小軍將杠桿放在水平桌面上，發現杠桿左端下傾．那麼他應將杠桿右端螺母向__

（1）杠桿放在水平桌面上，發現杠桿左端下傾，杠桿的右端上翹，平衡螺母向上翹的右端移動．
（2）杠桿在水平位置平衡，力臂在杠桿上，便於測量力臂，同時杠桿的重心通過支點，消除杠桿自重對杠桿平衡的影響．
（3）由第1次實驗數據知，F₁L₁=F₂L₂，
根據杠桿平衡條件得，F₁×6cm=1.5N×8cm，所以，F₂=2N．
故答案為：右；水平；2；F₁L₁=F₂L₂．

9. 四年級下冊科學實驗研究杠桿的實驗步驟是什麼

1、把杠桿的中點支在支架上；
2、把鉤碼掛在杠桿的兩邊，改變鉤碼的位置使杠桿水平平衡；
3、記下兩邊的鉤碼的重，用尺量出它們的力臂，記下實驗數據；
4、改變力和力臂數值，做三次實驗.
5、求出各次實驗的動力乘以動力臂和阻力乘以阻力臂數值.

10. （2014興化市二模）小華研究杠桿平衡條件的實驗裝置如圖所示，使用的每個鉤碼的質量均為50g，杠桿上相等

（1）杠桿的平衡狀態是指杠桿處於靜止狀態或勻速轉動的狀態．由於杠桿是否勻速轉動不容易判斷，所以在研究杠桿的平衡條件時，我們一般要求使杠桿保持水平平衡的狀態；
（2）每個鉤碼的重力：G=mg=50×10^-3kg×10N/kg=0.5N，
由圖可知：OB：OA=2：3，
∵F×OA=G×OB，
∴F=