师:同学们,大家好。今天我们要学习的课题是第一单元第二课《杠杆的科学》。首先,我们来看一则小故事。古希腊科学家阿基米德发现了杠杆原理,当时他激动地说:“根据这个定律,不管用多么小的一点力,都能举起任何重物。”同伴带着嘲笑的口气问:“那你能举得起地球吗?”聪明的阿基米德回答:“假如给我一个支点,我就能撬起地球。”说完阿基米德哈哈大笑。同学们,看了这个小故事,你们有什么想法?会不会认为阿基米德很狂妄自大呢?
接着,我们来看一组图片。这是巍峨壮观的金字塔,很难想象早在几千年前,古代人是怎么将一块块巨石垒砌起来的。看这张图片,你们得到了什么启发?对了,古埃及人在建造金字塔时用了一种工具叫做撬棍,用来抬起巨石。什么是撬棍呢?在一根棍子下面放一个支撑的物体,就可以用它撬起重物,人们把这样的棍子叫做撬棍。而像撬棍这样的简单机械叫做杠杆,今天我们就一起探索杠杆的科学。
首先,我们来认识一下杠杆这种工具。杠杆类工具一般都具有三个重要的位置:支撑着杠杆,使杠杆能够围绕着转动的位置叫做支点;在杠杆中用力的位置叫作用力点;杠杆里克服阻力的位置叫做阻力点。
在日常生活中有很多运用杠杆原理的工具,现在老师考考你们,压水井的压杆是杠杆,那么它的三个点在什么位置呢?大家标注一下。
生:用力点在手的位置,支点在这里,阻力点在压杆顶部。
师:非常好。同学们还记得小时候玩的跷跷板吗?它也属于杠杆,那么它的三个点又在什么位置呢?思考一下。
生:阻力点和用力点分别在小朋友的座位底部,支点在中间。
师:标注得非常正确。我们再思考下面这些工具,它们是不是杠杆呢?先来认识一下这些工具,这个是羊角锤,可以用来起钉子;这个是钳子,可以用来起取钉子或夹断铁丝等;这个是同学们熟悉的剪刀,可以用来剪纸;这个是实验室常用的天平,用来称量物体的质量;这是锥子,可以用来钻孔;这是擀面杖,可以用来擀面皮、包饺子。同学们,先分小组讨论一下,这些工具里面哪些是杠杆,说说你们的理由。
生:我们讨论的结果是,羊角锤、钳子、剪刀、天平都是杠杆,而锥子和擀面杖不是。因为锥子和擀面杖就工具本身而言,它们没有支点,不符合杠杆工作的条件。
师:那么另外几种工具,它们的支点、用力点以及阻力点又分别在哪里呢?给大家几分钟时间,我们来一起标注一下。
生:羊角锤的用力点在把手处,支点在这里,阻力点在起钉子的地方。钳子的用力点在把手处,阻力点在钳口的位置,支点在这个地方。剪刀的用力点也在把手处,支点在中间,阻力点在刀口的位置。天平的阻力点和用力点分别在托盘底部,而中间则是支点。
师:非常好。撬棍能够撬起很重的石头,让我们感觉非常省力,是不是所有的杠杆都是省力的呢?怎样做才能省力呢?我们可以借助杠杆尺这样一个工具来研究这一问题。下面老师给大家展示一下杠杆尺。
通过观察,我们会发现杠杆尺具有如下特点:杠杆尺能够围绕支点转动,杠杆尺处于平衡状态,杠杆尺左右两边有小格,而且距离相等,并且杠杆尺左右两边还可以挂重物。我们可以把杠杆尺左边挂的钩码看作重物,当作阻力勾码,挂的格数就是阻力点的位置;右边挂的勾码看作我们用的力勾码,挂的格数就是用力点的位置。找出阻力点、支点、用力点三点的位置,用杠杆尺做实验,怎样是省力,怎样是费力呢?当杠杆尺平衡时,右边挂的钩码数小于左边的钩码数,就是省力,反之就是费力。
要研究杠杆省力的问题,我们准备收集什么数据?怎样收集数据呢?
生:需要大量收集数据才能看出规律。
生:杠杆尺左右两边可以挂的钩码和格数太多了,需要制定一个合理的步骤。
师:稍后同学们自行选择方法来进行实验。在实验前,我们要明确实验的注意事项。要求首先要将杠杆尺调到平衡状态,在杠杆尺左右选择一个位置挂钩码,注意杠杆尺两边分别只能挂一串钩码,不能一边同时挂几串。当杠杆尺静止不动时,将挂在杠杆尺两边钩码的位置和数量记录在表格当中。
