师:同学们好,今天的科学探究之旅就要开始了。这节课需要大家准备好纸和笔,认真听、仔细看,还要多思考。同学们,你们玩过跷跷板吗?玩跷跷板通常需要两个人一起,但要是两人体重相差太大,轻的那个就会一直被翘起来。快看,波波和小胖也在玩跷跷板,波波比较瘦小,他为什么能把比他壮的小胖撬起来呢?仔细观察,你们发现了什么?
生:我发现他们俩坐在跷跷板上的位置不一样。
师:他们的位置确实不一样。在之前的学习中,我们了解到跷跷板利用了杠杆原理,中间的转轴就是支点。两个小朋友坐的位置分别是阻力点和动力点,如果把波波坐的位置看成动力点,小胖坐的位置看成阻力点,那么支点到动力点的距离比较远,这是一个省力杠杆,所以波波能轻松把小胖撬起来。那小胖能不能再把波波撬起来呢?他们俩能不能达到平衡杠杆?怎样才能达到平衡?杠杆的平衡又和哪些因素有关呢?带着这些问题,这节课我们一起来研究杠杆的平衡。
首先,我们来认识一个特殊的跷跷板,仔细观察它有什么特点。这是我们即将用到的实验器材,这根横杆静止时是平衡的,它可以绕着中间这个点转动。横杆上有一些距离相等的格子,有点像尺子,我们把它叫做杠杆尺。横杆下面有一些铁环,是用来挂钩码的,两边还有螺母,用来在实验前调节平衡。现在我们的杠杆尺已经平衡了。接下来,我们就用这个杠杆尺来模拟一下波波和小胖玩跷跷板的场景。我们用一个钩码代表波波,用两个钩码代表小胖。波波坐在跷跷板的左边,距离支点比较远;小胖坐在跷跷板的右边,距离支点比较近,并且小胖是被翘起来的状态,看看是不是和图中一样呢?那怎样可以改变杠杆的状态呢?如果这边重一些就好了,那我们试着增加钩码吧。
生:现在杠杆的左边翘起来了一些。
师:除了增加钩码还有别的办法吗?毕竟波波和小胖的体重是不变的。大家想想别的办法吧。
生:有同学说让小胖坐得远一些,让波波坐得近一些。
师:那我们来试试看。我们把代表小胖的钩码挂得离支点远一些。
生:现在换波波被撬起来了。
师:再来试试让波波坐近一些的方法,先让小胖回到原来的位置。然后我们把代表波波的钩码挂得离支点近一点。
生:杠杆的状态也发生变化了。
师:我们发现可以通过什么改变杠杆的状态呢?可以改变钩码的个数,还可以改变钩码到支点的距离,也就是支点到动力点和支点到阻力点的距离。那同学们大胆猜一猜,杠杆的平衡和哪些因素有关呢?
生:可能和支点到动力点、支点到阻力点的距离以及两边钩码个数有关。
师:这个猜想对不对呢?接下来我们来做实验。首先看清实验方法:一、确定杠杆尺一侧上的一个点为阻力点,在该点挂上一定数量的钩码;二、在杠杆尺另一侧确定动力点,试一试要挂多少个钩码才能平衡,将实验结果记录在表中;三、改变阻力点位置和钩码数量,重复实验。如果在杠杆的左边第4格挂两个钩码,想想右边可以怎么挂?
生:右边也在第4格挂两个钩码。
师:这个想法真不错,我们来试试看。
生:杠杆平衡啦。
师:杠杆平衡了,要赶紧记录下实验数据。这里有一张实验记录表,我们来一起填一下。第一组数据,填在第一行,需要填的数据有支点到阻力点的距离,也就是杠杆尺上左边的钩码到支点的距离,是4格,钩码个数是两个;支点到动力点的距离,也就是杠杆尺上右边钩码到支点的距离也是4格,钩码两个。这样我们第一组数据就填好啦。假如我要在杠杆左边第5格挂两个钩码,右边怎么挂?在相同的距离挂上相同的钩码数,这种挂法太简单了,接下来的实验要在不同的位置挂钩码,使杠杆达到平衡。我们要在不同的位置挂钩码,可以怎么挂呢?试着从第一格挂看,如果从第一格挂的话,两个钩码显然不够重,再增加一些。
生:随着钩码数的增加,杠杆尺的左边在慢慢往上升,但还没有达到平衡,再增加几个。
