小杠杆的研究教学设计

1. 如何指导学生做好课前课后小实验研究

1．激发兴趣，创设合作探究的氛围

大家都知道，每一位学生并不是带着一个空白的头脑走进教室的，他（她）是带着六年的生活经历来到教室的，由于每一个学生的生活经历的不同，对同一个问题的理解也就不同，这些“经验”和“差距”本身就是一笔宝贵的学习资源。教师必须乐于为学生提供“合作探究”所需要的时间和空间，为学生提供主动参与小组学习的机会，并给予积极的配合与指导，逐步培养学生的合作意识，科学探究的效果才能得到增强。如在研究《土壤》一课时，先安排学生以小组为单位，到校园里的花坛内实地观察土壤，比一比，哪个小组观察的仔细，用的方法多，发现的问题多。之后，对学生自带的不同的土壤先在小组内进行观察、比较，再在班内进行比较、交流，找出每种土壤的特点。学生在这样的活动中，不得不发挥集体的智慧，团结协作，才能胜过其他小组。同时也分享了他人的研究成果，倾听了他人的发现，交流了自己的观点，收获了大家的果实，体验了相互接纳、赞赏、分享、互助。长此以往，何愁学生的探究能力得不到提高，与人合作的意识又得不到加强呢！

2．精心准备，提供有结构的探究材料

学生有权获得、使用多种器材也是科学探究活动的重要特征。教师为学生提供有结构的实验材料，是学生进行探究学习的关键和基础。丰富的、有结构的材料能激发学生们的灵感，活跃学生的积极性思维，从而创造性的进行科学探究活动，否则，科学探究就成了“无水之源”、“无本之木”了。在材料的准备上，教师应根据探究活动的需要，选择易于揭示科学概念、容易引起学生探究兴趣的、与学生探究能力相适应的材料。如《跷跷板》一课，我们首先让学生自己准备剪子、指甲刀、锤子，其次，我又为学生准备了杠杆尺、钳子、镊子、起钉锤等工具，学生通过讨论这些工具的使用方法，又通过亲身体验，知道了这些工具都是杠杆原理的应用，其中镊子属于费力杠杆。在这个活动中，学生们通过交流、实验等形式，认识了生活中杠杆原理的使用，为学生加强知识与生活实际的联系奠定了坚实的基础。

3.建立合作，科学搭配探究的伙伴

按照建构主义的教学论，学生是按照自己的方式来建构对事物的理解，由于已有经验、文化背景的特殊性，学生对事物的理解会各不相同。合作学习能使学生看到问题的不同侧面，对自己和他人的观点进行反思或批判，从而建构起新的和更深层次的理解，易于生成新的问题，同时，也增强了学生的集体观念和合作意识。所以，在科学探究前先建立合作小组，将学习能力、学习态度、学习兴趣、性别、个性不同的学生分配在同一组内，组成4人或6人的小组，促使合作学习小组形成“组内互助合作，组间相互竟争”的氛围。在科学探究活动中，各组进行制订计划、实验和调查、研讨和综合意见等合作学习，共同经历成功与失败，资源共享，共同提高。但同时也应注意，合作小组内的成员必须注意男女生合理搭配，学习能力、性格特点等方面也要进行协调，以防出现自认为“我能行”的学生越来越行，自认为“我不行”的学生越来越差的现象，不但合作意识没有培养好，反而出现了探究结果、探究能力上的两极分化。

4.开展小课题研究，加强课外学习的合作

科学教材的内容有很多是适合短期、中期、长期考察的，课堂40分钟完不成教学任务，在科学教学中，教师可根据教材内容和学生的实际，围绕一个主课题，确定几个小的研究专题，运用研究性学习方式，分工合作，提高学生学习科学的主动性、研究性和发现的能力。如在学习三年级上学期《天气》单元后，我们和学生一起确立了以下几个研究专题：①持续观察一个周或一个月的天气情况，并做好记录；②天气与气象有什么不同；③搜集我市一年的天气预报情况，根据相关数据分析我市不同县区在同一季节天气情况的不同点；④人类在生活中哪些活动影响了当地的天气；⑤天气的变化对人们的生产生活有哪些好处？又带来了哪些不便？人们采取了哪些措施克服不便？⑥什么是季风？⑦电视中“卫星气象云图”中各种颜色分别表示什么。并与学生一起制订研究方案、收集、整理资料、开展社会调研、辩论会、结题交流（开信息发布会）、总结反思，让学生在课外活动中再次经历科学探究的过程，逐步完善学生的知识体系。学生通过进一步地探索、发现和体验，初步学会对信息的收集、分析和判断，既锻炼了学生分析问题、解决问题的能力，又培养了学生的科学意志、实践能力和探究能力。

三、实践应用，获取体验

“一个人只要体验过一次成功的欣慰，便会激起多次追求成功的欲念”。科学探究要注重过程，注重学生的“体验”，学生只有在参与探究过程中去深刻体验成功，体验挫折，体验合作，体验质疑，体验挑战，才能真正探究了科学，真正实现了动手更动脑，即使探究失败了，对学生来说，也是一笔丰富的财富，同样具有重要的教育价值，使学生体会到“原来科学研究这么不容易，科学家真了不起”。如：教学《关节》一课中研究关节的连接方式时，我们先引导学生对其连接方式进行猜测、讨论，联系生活中相似的结构，进而再让学生利用简笔画的形式把自己的猜想画出来，学生经历了这样逐步深入的探究过程，对关节连接方式有了初步的认识，学生已初步尝到了成功的喜悦，尽管这喜悦在心中是有些不踏实的。当老师利用大屏幕展示出六大关节真实的连接方式后，尤其又利用骨骼模型展示了立体的关节以后，学生通过对比，对自己画出的内容就有了一个明确的判断，画对的体验了成功，画的不对的体验了失败，在失败的基础上经过思考又获得了正确的认识。

2. 实验探究：在研究杠杆平衡条件的实验中，小华同学发现杠杆不处于水平平衡位置，如图（a）所示：（1）小华

（1）在做“探究杠杆的平衡条件”的实验前，首先要调节杠杆平衡，当杠杆左端下沉，平衡螺母向右调；当杠杆右端下沉，平衡螺母向左调．图示中杠杆左端下沉，所以平衡螺母向右调．
（2）根据：F₁L₁=F₂L₂，
根据杠杆平衡条件得：0.6×10cm=1.2N×L₂，所以，L₂=5cm；
根据杠杆平衡条件得，F₁×6cm=24N×2cm，所以，F₂=8N．
（3）从支点向F₁的作用线作垂线L₁即为力臂；
（4）因杠杆处于平衡状态，F₂L₂=F₁L₁，又因水平，L₂=OB，而F₁斜向下拉，L₁为O点到F₁作用线垂直距离，使得L₁＜OA，所以F₁?OA＞F₂?OB．
（5）在杠杆的左侧挂上钩码后，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向向下拉杠杆，仍要使杠杆在水平位置平衡，
此时力与杠杆垂直，力臂在杠杆上，力的作用点与支点间的距离是力臂，这样便于测量力臂．
故答案为：（1）右；（2）5；8；（3）

（4）＞；F₁的力臂比OA要小；（5）竖直．

3. 某同学在做“研究杠杆的平衡条件”的实验时，设计了下面的表格，请帮助他把空格填好．

4. 某同学在做“研究杠杆的平衡条件”实验中，（1）把杠杆挂在支架上，实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端下

（1）杠杆重心左移应将右端平衡螺母向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零．
（2）这组同学的猜想：动力+动力臂=阻力+阻力臂，没有意义，且实验数据只有一组，应多做几次实验，得到多组数据，分析找到结论．单位不同的两个物理量不能相加．
（3）在杠杆右边、离支点3格的B处挂有2个钩码；
（4）实验时用同样的方法做三次，得到三组数据并进行分析，得到的规律说服性强．分析表中数据不难发现：动力与动力臂的乘积和阻力与阻力臂的乘积是相等的，因此可以得出的结论是：动力×动力臂=阻力×阻力臂；
故答案为：（1）左；（2）实验不能只凭一组数据得到结论，必须在多次实验的基础上通过分析才能得出结论；单位不同的两个物理量不能直接相加；（3）在杠杆右边、离支点3格的位置挂有2个钩码；（4）避免偶然性，得到普遍规律；动力×动力臂=阻力×阻力臂．

5. 小芳用如图所示的装置研究杠杆的平衡条件．小芳在杠杆左端第四格处挂了两个钩码，左端第二个格处用弹簧测

6. 小强在探究“杠杆的平衡条件”时，如图所示，下面是他所设计的探究“杠杆平衡条件”的步骤：①把杠杆的中

（1）探究杠杆平衡条件实验时，应先进行的是杠杆的组装与调平，第①步骤中，只描述了杠杆的组装，没有调平的步骤，因此是不完整的；
（2）根据杠杆平衡的条件，在第1组实验数据中，2N×0.3m≠1N×0.4m，而是2N×0.3m=1N×0.6m，所以第1组数据错误，阻力臂实际值为0.6m；
（3）因杠杆仍在水平位置平衡，所以设计的拉力方向不要与杠杆垂直即可，支点到力的作用点的距离不再是力臂，这样做研究杠杆平衡的条件实验，得到结论就不能是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离．故杠杠施加的力的示意图和这个力的力臂如图所示：
．
故答案为：（1）第①；把杠杆的中点支在支架上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆水平平衡；（2）0.6；（3）见上图．

7. 小学 科学 杠杆

阿基米德在《论平面图形的平衡》一书中最早提出了杠杆原理。他首先把杠杆实际应用中的一些经验知识当作"不证自明的公理"，然后从这些公理出发，运用几何学通过严密的逻辑论证，得出了杠杆原理。这些公理是：(1)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上相等的重量，它们将平衡；(2)在无重量的杆的两端离支点相等的距离处挂上不相等的重量，重的一端将下倾；(3)在无重量的杆的两端离支点不相等距离处挂上相等重量，距离远的一端将下倾；(4)一个重物的作用可以用几个均匀分布的重物的作用来代替，只要重心的位置保持不变。相反，几个均匀分布的重物可以用一个悬挂在它们的重心处的重物来代替；似图形的重心以相似的方式分布……正是从这些公理出发，在"重心"理论的基础上，阿基米德又发现了杠杆原理，即"二重物平衡时，它们离支点的距离与重量成反比。"
阿基米德对杠杆的研究不仅仅停留在理论方面，而且据此原理还进了一系列的发明创造。据说，他曾经借助杠杆和滑轮组，使停放在沙滩上的桅船顺利下水。在保卫叙拉古免受罗马海军袭击的战斗中，阿基米德利用杠杆原理制造了远、近距离的投石器，利用它射出各种飞弹和巨石攻击敌人，曾把罗马人阻于叙拉古城外达3年之久。
这里还要顺便提及的是，在我国历史上也早有关于杠杆的记载。战国时代的墨家曾经总结过这方面的规律，在《墨经》中就有两条专门记载杠杆原理的。这两条对杠杆的平衡说得很全面。里面有等臂的，有不等臂的；有改变两端重量使它偏动的，也有改变两臂长度使它偏动的。这样的记载，在世界物理学史上也是非常有价值的。
[编辑本段]杠杆的定义
只要在力的作用下能够绕支撑点转动的坚实物体都是杠杆。
跷跷板、剪刀、扳子、撬棒等，都是杠杆。
[编辑本段]杠杆的性质
杠杆绕着转动的支撑点叫做支点
The lever is called a fulcrum being winding the center of resistance rotating
使杠杆转动的力叫做动力
Make the force that the lever turns be called driving force
阻碍杠杆转动的力叫做阻力
Hinder the force that the lever turns from being called resistance
当动力和阻力对杠杆的转动效果相互抵消时，杠杆将处于平衡状态，这种状态叫做杠杆平衡
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
杠杆平衡时保持在水平位置静止或匀速转动。
通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线
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
从支点O到动力F1的作用线的垂直距离L1叫做动力臂
L1 is called a power arm from fulcrum O to driving force F1 effect line distance
从支点O到阻力F2的作用线的垂直距离L2叫做阻力臂
L2 is called the resistance arm from fulcrum O to resistance F2 effect line distance
[编辑本段]杠杆平衡条件
动力臂×动力=阻力臂×阻力，即L1F1=L2F2，由此可以演变为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
杠杆的平衡不仅与动力和阻力有关，还与力的作用点及力的作用方向有关。
The lever balance is connected with driving force and resistance not only , direction is connected with force effect point and the force effect.
[编辑本段]生活中的杠杆
杠杆是一种简单机械；一根结实的棍子（最好不会弯又非常轻），就能当作一根杠杆了。上图中，方形代表重物、圆形代表支持点、箭头代表用，这样，你看出来了吧？在杠杆右边向下杠杆是等臂杠杆；第二种是重点在中间，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；第三种是力点在中间，动力臂小于阻，是费力杠杆。
第一种杠杆例如：剪刀、钉锤、拔钉器……杠杆可能省力可能费力，也可能既不省力也不费力。这要看力点和支点的距离：力点离支点愈远则愈省力，愈近就愈费力；还要看重点（阻力点）和支点的距离：重点离支点越近则越省力，越远就越费力；如果重点、力点距离支点一样远，就不省力也不费力，只是改变了用力的方向。
第二种杠杆例如：开瓶器、榨汁器、胡桃钳……这种杠力点一定比重点距离支点近，所以永远是省力的。
如果我们分别用花剪（刀刃比较短）和洋裁剪刀（刀刃比较长）剪纸板时花剪较省力但是费时；而洋裁剪则费力但是省时。
1.剪较硬物体
要用较大的力才能剪开硬的物体，这说明阻力较大。用动力臂较长、阻力臂较短的剪刀。
2.剪纸或布
用较小的力就能剪开纸或布之类较软的物体，这说明阻力较小，同时为了加快剪切速度，刀口要比较长。用动力臂较短、阻力臂较长的剪刀。
3.剪树枝
修剪树枝时，一方面树枝较硬，这就要求剪刀的动力臂要长、阻力臂要短；另一方面，为了加快修剪速度，剪切整齐，要求剪刀刀口要长。用动力臂较长、阻力臂较短，同时刀口较长的剪刀。
[编辑本段]投资中的杠杆
杠杆比率
认股证的吸引之处，在于能以小博大。投资者只须投入少量资金，便有机会争取到与投资正股相若，甚或更高的回报率。但挑选认股证之时，投资者往往把认股证的杠杆比率及实际杠杆比率混淆，两者究竟有什么分别？投资时应看什么？
想知道是否把这两个名词混淆，可问一个问题：假设同一股份有两只认股证选择，认股证A的杠杆是6.42倍，而认股证B的杠杆是16.22倍。当正股价格上升时，哪一只的升幅较大？可能不少人会选择答案B。事实上，要看认股证的潜在升幅，我们应比较认股证的实际杠杆而非杠杆比率。由于问题缺乏足够资料，所以我们不能从中得到答案。
杠杆比率=正股现货价÷(认股证价格x换股比率)
杠杆反映投资正股相对投资认股证的成本比例。假设杠杆比率为10倍，这只说明投资认股证的成本是投资正股的十分之一，并不表示当正股上升1%，该认股证的价格会上升10%。
以下有两只认购证，它们的到期日和引伸波幅均相同，但行使价不同。从表中可见，以认购证而言，行使价高于正股价的幅度较高，股证价格一般较低，杠杆比率则一般较高。但若投资者以杠杆来预料认股证的潜在升幅，实际表现可能令人感到失望。当正股上升1%时，杠杆比率为6.4倍的认股证A实际只上升4.2%(而不是6.4%)，而杠杆比率为16.2倍的认股证B实际只上升6%(而不是16.2.%)。
阿基米德的“理想”
阿基米德进行过力学方面的研究，并将其运用于杠杆和滑轮的机械设计。据说，为了宣扬其研究成果而夸口说：“给我一个支点和足够长的杠杆，我可把地球搬动给你们看。”虽然，他没有搬动地球，却用滑轮移动了大船。
设支点在地球外1万米处，如果一个在地球上可提起60kg的物体，则需要在支点外的1x1024km处才能搬动地球，地球质量6x1024kg．
1个天文单位为地球到太阳之间的平均距离，即1A.U.＝1.5x108km，一光年为光在一年前进的距离，1L.Y.≈ 9.5x1012km．
· 支点在地球外10km（1万米）处，这是个难题。
· 11亿光年，远远超出了我们所在的银河系，也越过了从宇宙能得到信息的极限。
——这就是阿基米德的“理想”。

8. 在探究杠杆的平衡条件实验中：小军将杠杆放在水平桌面上，发现杠杆左端下倾．那么他应将杠杆右端螺母向__

（1）杠杆放在水平桌面上，发现杠杆左端下倾，杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动．
（2）杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响．
（3）由第1次实验数据知，F₁L₁=F₂L₂，
根据杠杆平衡条件得，F₁×6cm=1.5N×8cm，所以，F₂=2N．
故答案为：右；水平；2；F₁L₁=F₂L₂．

9. 四年级下册科学实验研究杠杆的实验步骤是什么

1、把杠杆的中点支在支架上；
2、把钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的位置使杠杆水平平衡；
3、记下两边的钩码的重，用尺量出它们的力臂，记下实验数据；
4、改变力和力臂数值，做三次实验.
5、求出各次实验的动力乘以动力臂和阻力乘以阻力臂数值.

10. （2014兴化市二模）小华研究杠杆平衡条件的实验装置如图所示，使用的每个钩码的质量均为50g，杠杆上相等

（1）杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止状态或匀速转动的状态．由于杠杆是否匀速转动不容易判断，所以在研究杠杆的平衡条件时，我们一般要求使杠杆保持水平平衡的状态；
（2）每个钩码的重力：G=mg=50×10^-3kg×10N/kg=0.5N，
由图可知：OB：OA=2：3，
∵F×OA=G×OB，
∴F=