师:同学们好,都准备好了吧?准备好了我们就开始今天的新课。首先,咱们回顾一下上节课学的内容。上节课我们学习了简单机械中的杠杆。要知道,杠杆是在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒。而且杠杆上有三个重要的点:动力作用点、阻力作用点和支点。大家要能正确找出杠杆上这三个点。像用杠杆撬动大石头时,发现杠杆能省力,可是不是所有杠杆都省力呢?今天这节课我们就继续探究杠杆的问题,杠杆省力与费力可能和哪个因素有关呢?我们先看个小视频,根据这个视频,你们能提出什么样的猜想?我们来看看妍妍是怎么猜想的。
生:杠杆的省力与费力可能和支点到力的作用点的距离有关。
师:到底有没有关系呢?必须通过实验探究。探究前,得先选好实验器材。该怎么选择器材进行探究呢?大家想一想,我们先看看波波和妍妍是怎么想的。
生:可以像上节课一样,用书本、铅笔、橡皮做成一个杠杆。
生:还可以用细线、铅笔、笔袋,做成一个杠杆起重机。
师:选择好实验器材了,怎么探究呢?这就得设计实验步骤。你们觉得该怎么进行实验?想一想,听听妍妍怎么说。
生:可以先用手直接提重物,感受重物重量,再用杠杆撬重物或搬运动物,感受手用力大小,比较这两个力大小。接着改变支点位置,重新实验,并比较两个力大小,这样就知道是省力还是费力了。
师:再听听波波的想法。
生:摆好杠杆后,先让支点离阻力点近些,在杠杆上用力,撬起重物时感受用力大小。再让支点离阻力点远些,在杠杆上用力撬起重物,再感受用力大小,这样实验更简单。
师:我们发现这两位同学都是通过改变支点位置,来改变支点到力作用点的距离。所以可以按这样的步骤进行:首先选好器材组装成杠杆,接着先让支点离阻力点近些,在杠杆上用力,尝试撬起或搬运重物。然后让支点离阻力点远些,在杠杆上用力,尝试撬起或搬运重物。听明白了吗?听明白了就利用选好的实验器材,按这样的步骤开始试试吧。
(学生实验后)
师:大家一定都做好了。我们先来看一位同学的做法。
生:我选择书本、橡皮和铅笔,像这样组成了一个杠杆,这是杠杆的支点,这是动力作用点,这是阻力作用点。首先让橡皮靠近阻力作用点,发现很轻易就撬起了书本。接着把橡皮靠近动力作用点,发现很困难才能撬起书本。
师:我们再来看,他还做了另一个实验。
生:我选择笔袋、铅笔、细绳,像这样组成一个杠杆起重机,这是杠杆的动力作用点,这是支点,这是阻力作用点。首先直接用手提起笔袋感受它的重量。接着将支点向阻力作用点移动,向下用力翘起笔袋,感受到用力较小。然后把支点向动力作用点移动,向下用力翘起笔袋,感受到用力较大。再把支点向动力作用点移动,向下用力翘起笔帽,感受到用力更大了。
师:你们和他做的实验一样吗?一样的话,我们一起看看实验记录。我们发现,支点与阻力点距离较近时,能撬起重物,且手指不用很用力;但支点与阻力点距离较远时,虽也能撬起重物,但手指需要用很大的力。大家感受和他一样吗?现在把刚才实验过程,用图示方法画出示意图,开始吧。
(学生画好后)
师:大家都画好了吗?我们先看这两位同学画的。根据省力杠杆和费力杠杆的示意图,思考省力杠杆和费力杠杆各有什么不同?我们一起来看。首先看,这是动力作用点,这是阻力作用点,这是支点到动力作用点的距离,这是支点到阻力作用点的距离。我们发现支点到动力作用点的距离大于支点到阻力作用点的距离,这类杠杆就是省力杠杆。再看,这是动力作用点,这是阻力作用点,这是支点到动力作用点的距离,这是支点到阻力作用点的距离。我们发现支点到动力作用点的距离小于支点到阻力作用点的距离,像这样的杠杆就是费力杠杆。由此可见,省力杠杆和费力杠杆主要是支点到两个力作用点的距离不同。那如果支点在杠杆中央,是省力还是费力呢?对,就是既不省力也不费力。这样我们就把杠杆分成了三类:省力杠杆、费力杠杆和既不省力也不费力的杠杆。
