【文章內(nèi)容簡介】 學(xué)生對杠桿類工具的作用進(jìn)行思考，會產(chǎn)生一系列問題：用撬棍撬起重物一定能省力嗎？怎樣做才能省力，怎樣做就不能省力？ 教科書向?qū)W生介紹研究杠桿的好工具 —— 杠桿尺，可以把左邊掛上的鉤碼當(dāng)作被撬動的重物，把右邊掛上的鉤碼當(dāng)作撬動時我們用的力。 學(xué)生可先在兩端相同的位置掛兩個鉤碼試用一下杠桿，然后分組討論什么樣的情況能說明用杠桿做事情能省力，什么樣的情況不能省力。要學(xué)生充分討論并思考在此過程中應(yīng)收集哪些數(shù)據(jù)來說明問題。 在學(xué)生研究杠桿尺的活動中，要由學(xué)生自主決定兩端掛 鉤碼的位置和數(shù)量（只在左右各選一個位置掛鉤碼）。當(dāng)杠桿尺靜止不動時，要把杠桿尺掛鉤碼的位置和數(shù)量記錄在書上或活動手冊上。 取得一系列的數(shù)據(jù)后可以對記錄進(jìn)行分析。 （四）教學(xué)建議 引入 教師出示撬棍撬木箱的活動圖，演示并介紹新工具 —— 木棍完成工作的情況。告訴學(xué)生像撬棍這樣的簡單機(jī)械叫做杠桿。今天大家將要來研究杠桿的科學(xué)。 認(rèn)識杠桿 ，仔細(xì)觀察撬棍撬木箱的情況，找出撬木箱過程中發(fā)揮重要作用的三個位置。要求學(xué)生認(rèn)識杠桿的用力點(diǎn)、支點(diǎn)和阻力點(diǎn)，并簡單描述完成工作時各個位置承擔(dān)的作用。 ：壓水井的壓桿和蹺蹺板進(jìn)行分析，找出它們作為杠桿類工具的三個點(diǎn)。 ，識別圖中的羊角錘、鉗子、剪刀、天平、螺絲刀、搟面棍等常用工具是不是杠桿，說一說理由（不一定非要學(xué)生標(biāo)出這些杠桿工具的三個點(diǎn)，重在識別），培養(yǎng)學(xué)生對杠桿工具有初步的識別能力。 研究杠桿的秘密 ？它省力嗎？向?qū)W生提出杠桿與力的科學(xué)問題。 —— 杠桿尺。杠桿尺上有均勻的刻度，很方便在需要的位置掛上重物，是科學(xué)研究的好材料。使用時，教師首先應(yīng)提 醒學(xué)生將杠桿尺調(diào)到平衡狀態(tài)，通過對比，可以把掛在杠桿尺左邊的鉤碼當(dāng)成阻力，把掛在杠桿尺右邊的鉤碼當(dāng)成使用的力，支架中部的軸就是支點(diǎn)。這里要求在杠桿尺左右只選一個位置掛鉤碼，便于學(xué)生掌握也利于交流討論。 學(xué)生可先在兩端相同的位置掛兩個鉤碼試用一下杠桿，然后分組討論怎樣用杠桿尺做實驗，并計劃一個合理的方法步驟收集數(shù)據(jù)。建議學(xué)生多做幾次實驗收集更多的實驗數(shù)據(jù)，并將各小組收集的數(shù)據(jù)匯總在一起來進(jìn)行研究分析。 ，應(yīng)由學(xué)生自主決定兩端掛鉤碼的位置和數(shù)量（要求只在左右各選一個位置掛鉤碼），當(dāng)杠桿尺靜止不動 時，把杠桿尺掛鉤碼的位置和數(shù)量記錄在書或活動手冊上（可用斜線或橫線記錄杠桿尺的狀態(tài)）。 ，取得一系列的數(shù)據(jù)后學(xué)生就可以對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論了。 （ 1）在什么情況下杠桿省力？ 即用力點(diǎn)距支點(diǎn)遠(yuǎn)，阻力點(diǎn)距支點(diǎn)近，這種杠桿是省力杠桿。 （ 2）在什么情況下杠桿費(fèi)力？ 即用力點(diǎn)距支點(diǎn)近，阻力點(diǎn)距支點(diǎn)遠(yuǎn)，這種杠桿是費(fèi)力杠桿。 （ 3）在什么情況下杠桿不省力也不費(fèi)力？ 即用力點(diǎn)距支點(diǎn)的距離等于阻力點(diǎn)距支點(diǎn)的距離，這種杠桿是不省力也不費(fèi)力的杠桿。 行統(tǒng)計、分析整理和反思：用什么樣的方法步驟收集數(shù)據(jù)是更為合理的。 第 3 課 杠桿類工具的研究 （一）背景和目標(biāo) 在前一課，學(xué)生初步認(rèn)識了杠桿類工具，并通過對實驗數(shù)據(jù)的分析研究，發(fā)現(xiàn)杠桿省力、費(fèi)力和不省力也不費(fèi)力的規(guī)律。本課學(xué)生將通過對生活中杠桿類工具的省力情況進(jìn)行分析、識別和分類，認(rèn)識各類杠桿的作用。這一探究，能讓學(xué)生對杠桿類工具的認(rèn)識向生活遷移，幫助學(xué)生理解生活中熟悉的各種杠桿類工具的科學(xué)原理。 生活中的杠桿并不像杠桿尺那樣簡單直觀，不同杠桿的用力點(diǎn)、支點(diǎn)和阻力點(diǎn)的位置是不相同的，即使是同一個工具，由 于使用方法的不同，它的三個重要位置也會發(fā)生變化。 學(xué)生對杠桿類工具的認(rèn)識是需要一個過程的。本課的探究將把學(xué)生對杠桿類工具的認(rèn)識引向生活實際。學(xué)生將經(jīng)歷省力、費(fèi)力和不省力也不費(fèi)力杠桿的分析，既能找到各類杠桿工具的三個重要位置，也能根據(jù)省力情況進(jìn)行分類。 科學(xué)概念 ● 杠桿可以分為省力杠桿、費(fèi)力杠桿、不省力也不費(fèi)力的杠桿。 過程與方法 ● 通過實驗認(rèn)識到杠桿是否省力是由它的三個點(diǎn)的位置決定的。 情感、態(tài)度、價值觀 ● 意識到不同種類的杠桿有不同的用途，在不同條件下需要使用不同類型的杠桿。 （二）教學(xué)準(zhǔn)備 為每位 學(xué)生準(zhǔn)備： 1 支長竹筷（秤桿）、螺絲帽或鉤碼（秤砣）、粗棉線或釣魚線、小塑料圓盤（秤盤）、記錄單。 為每組學(xué)生準(zhǔn)備：撬蓋的鐵片、開瓶器和夾子。 為全班學(xué)生準(zhǔn)備：鐵片撬蓋子、開瓶器開瓶子和夾子夾東西放大的情景圖，傳統(tǒng)桿秤。 （三）教科書說明 教科書分為兩部分。 第一部分：杠桿類工具的比較 為幫助學(xué)生認(rèn)識生活中的杠桿也和杠桿尺一樣有省力、費(fèi)力和不省力也不費(fèi)力三種情況。教科書選擇了代表省力杠桿的打開油漆桶的鐵片、打開飲料瓶的開瓶器和代表費(fèi)力杠桿的夾東西的夾子。這些杠桿都是學(xué)生較熟悉的工具，生活中應(yīng)該有使用類似工具的 經(jīng)歷。教學(xué)中從杠桿工具的三個重要位置著手進(jìn)行比較，這是學(xué)生比較容易做到的。 教科書呈現(xiàn)了 10 種工具，依次是偏口鉗、園林剪、鑷子、切刀、剝線鉗、剪刀、核桃夾、尖嘴鉗、訂書器、筷子。分析這些常用的杠桿類工具，按是不是省力的標(biāo)準(zhǔn)給它們分類：用比較分析的辦法去判斷哪些杠桿工具像開瓶器一樣是省力的，哪些杠桿和夾子一樣是費(fèi)力的。 夾子等杠桿工具用起來不省力，為什么還要設(shè)計這樣的杠桿工具呢？學(xué)生在這里可能很自然地提出這樣的科學(xué)問題，所以有必要討論，省力只是工具的一個作用，工具還有給人們帶來方便的作用，如：延長手臂（指）、 方便拿取等。 第二部分：小桿秤的研究 “秤砣雖小，能壓千斤”，這是杠桿類工具運(yùn)用的一個典型現(xiàn)象。學(xué)生在生活中也許沒有很多機(jī)會見到桿秤，所以這里先通過實際的生活場景讓學(xué)生了解桿秤：在中藥房、農(nóng)貿(mào)市 場等地方都有可能見到桿秤的身影。如仍不容易見到桿秤，建議教師準(zhǔn)備一把桿秤，讓學(xué)生進(jìn)行觀察。 在學(xué)生仔細(xì)觀察桿秤實物后，要讓學(xué)生親自動手制作一個桿秤，這樣能很容易地分析桿秤這個杠桿工具的三個重要位置及其關(guān)系，讓學(xué)生感受到杠桿是怎樣省力的以及桿秤設(shè)計的巧妙。 附：小桿秤制作步驟 ● 把一根小手指粗的竹筷或直木棍（長約 30~50 厘米）打磨光滑； 50 克鉤 碼 1~10 個，其中一個用釣魚線系好做秤砣。 ● 自制一個秤盤，系好三條一樣長的細(xì)繩并固定在秤桿上。 ● 在秤砣與秤盤間選擇適當(dāng)?shù)奈恢孟瞪弦粋€繩套，作為初次實驗的平衡點(diǎn)。 ● 利用平衡原理制作托盤小桿秤刻度，在稱盤內(nèi)每次加一個砝碼（ 50 克），移動秤砣使秤平衡，并在秤桿的掛秤砣的位置做好標(biāo)記，直到秤桿用完為止。 （四）教學(xué)建議 導(dǎo)入 回顧上節(jié)課對杠桿尺的研究，杠桿可以根據(jù)省力情況被分成哪幾類？告訴學(xué)生：生活中我們使用的很多工具都是應(yīng)用了杠桿原理，今天我們一起來研究生活中多種多樣的 杠桿類工具。 杠桿類工具的比較 呈現(xiàn)用鐵片打開油漆桶蓋、用開瓶器打開飲料瓶和用夾子夾菜的情景圖，讓學(xué)生判別一下它們是不是使用了杠桿類工具，然后比較這三種工具有什么相同和不同的地方。學(xué)生可以在小組內(nèi)作簡單的討論，然后提出比較的建議。如：分別找出各種工具的三個重要位置進(jìn)行對比觀察；比較分析三種杠桿的省力情況，看看分別屬于哪一類杠桿。 ，找出三種工具的支點(diǎn)、用力點(diǎn)和阻力點(diǎn)，在圖片中標(biāo)注出來。然后請小組同學(xué)進(jìn)行三個位置的比較，找出三種工具的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，再全班交流探討：這三個杠桿 ，哪個省力，哪個費(fèi)力？為什么？ ，把圖中的工具與前面的三種杠桿類工具進(jìn)行比較。可以像分析前三種工具一樣，用筆標(biāo)注出每一個工具的支點(diǎn)、用力點(diǎn)和阻力點(diǎn)。然后比較 出每一個工具與前三個杠桿類工具中的哪個更相似。 ，按省力不省力的標(biāo)準(zhǔn)判斷它們分別是哪一類杠桿。 ，尋找并整理生活中的杠桿類工具，根據(jù)是否省力情況分別寫出一些省力、費(fèi)力和不省力也不費(fèi)力杠桿的工具名稱來。提出問題：機(jī)械是能幫助人們省力、方便做事 情的工具，為什么有些杠桿類工具設(shè)計成費(fèi)力的？學(xué)生進(jìn)行探討交流。 小桿秤的研究 ，桿秤也是一種杠桿。呈現(xiàn)桿秤結(jié)構(gòu)圖和生活中使用桿秤的圖，讓學(xué)生觀察桿秤的構(gòu)造，了解桿秤的使用。讓 學(xué)生嘗試對“秤砣雖小，能壓千斤”這句話作簡單的解釋。 ，研究它是怎樣稱量出物體重量的，桿秤運(yùn)用的是哪一類杠桿原理。學(xué)生觀察做一個小桿秤所需要的材料，然后領(lǐng)取一份制作小桿秤的材料，通過制作活動研究小桿秤作為杠桿類工具的特點(diǎn)，了解小桿秤省力的情況。解釋“秤砣雖小，能壓千斤”的道理 。 ：提繩的位置對秤有什么影響？秤砣的輕重對秤有什么影響？學(xué)生可以帶走自制的小桿秤。 第 4 課 輪軸的秘密 （一）背景和目標(biāo) 在這一課中，學(xué)生將探索另一種簡單機(jī)械 —— 輪軸。當(dāng)學(xué)生面對一個新機(jī)械 —— 輪軸時，可能會主動推測它的作用，是不是可以省力呢。用實驗的方法是研究解決問題的一個好途徑。當(dāng)在輪和軸上分別掛上不同數(shù)量的鉤碼并使之保持平衡時，學(xué)生會意識到輪比軸省力。當(dāng)他們討論并對直徑差別更大的輪軸進(jìn)行測量后，學(xué)生會更肯定地認(rèn)識到輪的大小對輪軸作用是有影響的，并對自己的生活經(jīng)歷進(jìn)行整理，去找尋那些屬 于輪軸的簡單機(jī)械。 科學(xué)概念 ● 在輪軸的輪上用力能夠省力，輪越大越省力。 過程與方法 ● 通過在大小差別更大的輪軸上掛重物的實驗分析，認(rèn)識輪越大越省力。 情感、態(tài)度、價值觀 ● 積極了解輪軸在生活中的應(yīng)用，發(fā)展研究簡單機(jī)械的興趣。 （二）教學(xué)準(zhǔn)備 為每位學(xué)生準(zhǔn)備：記錄單兩份。 為每組學(xué)生準(zhǔn)備： 1 盒鉤碼、 2 段粗線繩、 1 個鐵架臺、 1 個大輪、 1 個小輪、 1 個軸。 為全班學(xué)生準(zhǔn)備：大號十字螺絲刀。 （三）教科書說明 教科書共兩頁，分為兩個部分。 從回憶使用水龍頭的經(jīng)歷開始，將學(xué)生的注意力吸引到觀察水龍頭的構(gòu)造上來， 認(rèn)識像水龍頭這樣由輪子和軸固定在一起，可以轉(zhuǎn)動的機(jī)械被稱為輪軸。 第一部分：輪軸有什么作用 回憶、交流打開水龍頭的經(jīng)歷，觀察水龍頭的構(gòu)造，試想如果取下水龍頭上的輪子，直接去擰軸，還容易打開水龍頭嗎？進(jìn)而可能產(chǎn)生“輪軸為什么能省力”的科學(xué)問題，促成開展研究輪軸作用的活動。 通過組裝一個輪軸實驗裝置，來研究輪軸的作用。把一定數(shù)據(jù)的鉤碼掛在軸上，看成要克服的阻力。在輪上也掛上鉤碼，看成是我們用力的大小。要學(xué)生記錄下每次實驗的數(shù)據(jù)，在小組內(nèi)通過反復(fù)比較輪上鉤碼和軸上鉤碼的數(shù)量，并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在輪上用 力比較省力，軸上用力比較費(fèi)力。 通過玩一玩“小個子戰(zhàn)勝大力士”的游戲，讓學(xué)生進(jìn)一步感受在輪上用力比在軸上用力要省力。在游戲中應(yīng)盡量選擇大一點(diǎn)的螺絲刀，甚至可以制作一個像手榴彈一樣的木棒來進(jìn)行游戲，還可以找一些類似的輪軸來進(jìn)行游戲。先讓全班力量懸殊的學(xué)生進(jìn)行游戲，再讓同桌的學(xué)生試一試，讓大家都來當(dāng)一回“大力士”。 第二部分：輪的大小對輪軸作用的影響 組織學(xué)生在游戲活動后進(jìn)行簡單的對話討論，期望學(xué)生們能提出螺絲刀能省力是因為輪比軸大，再進(jìn)一步提出猜測，如果輪換成更大的，否會更省力呢？ 學(xué)生分組改變輪軸裝置，將輪 換成更大的，研究輪的大小對輪軸作用的影響。保持軸上的鉤碼數(shù)量不變，輪上的鉤碼進(jìn)行數(shù)量調(diào)整，記錄下實驗使用鉤碼數(shù)量的情況，分析使用更大輪的輪軸與前一次輪軸實驗中鉤碼數(shù)量的不同。這里期望學(xué)生發(fā)現(xiàn)：輪越大，需要的鉤碼數(shù)越少，即：輪越大，輪軸越省力（比如小扳手扳一顆螺絲扳不動，換一個大扳手就可能扳動，這就是在更大的“輪”上用力，所以輪越大越省力）。 發(fā)動學(xué)生們找一找在我們身邊應(yīng)用了輪軸原理的地方。如汽車的方向盤、水龍頭開關(guān)、門鎖把手、扳手，等等，在找的過程中鞏固對輪軸的認(rèn)識。 （四）教學(xué)建議 引入 呈現(xiàn)打開水龍頭的 圖片，學(xué)生觀察水龍頭的構(gòu)造。告訴學(xué)生：像水龍頭這樣，輪子和軸固定在一起，可以轉(zhuǎn)動的機(jī)械叫輪軸。 輪軸有什么作用 ：如果取下水龍頭上的輪子，直接去擰軸，還容易打開水龍頭嗎？推想輪軸機(jī)械的作用。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)歷作出自己的推測。 。 出示輪軸裝置，讓學(xué)生簡單設(shè)計輪軸機(jī)械是否省力的實驗。學(xué)生明確實驗的操作：可以用一個輪軸實驗裝置來研究輪軸的作用，把一定數(shù)量的鉤碼掛在軸上，看成要克服的阻力，在輪上掛鉤碼，看成是我們用力的大小，觀察什么樣的力量可以使輪軸兩端達(dá)到平衡。 （這時的平衡不一定是兩邊的位置一樣高，可以是一邊高一邊低，但是兩邊的鉤碼在不用外力的情況下在空中應(yīng)該是靜止不動的。所以老師在選用材料的時候也要注意不能讓輪軸本身的摩擦力太大）。要學(xué)生把每次實驗的數(shù)據(jù)記錄下來。 學(xué)生領(lǐng)取實驗材料，分組開展實驗活動，注意記錄實驗的數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和整理出自己小組的發(fā)現(xiàn)。 各小組交流匯報實驗的結(jié)果和發(fā)現(xiàn)，共同認(rèn)識輪軸可以省力的現(xiàn)象。 3“小個子戰(zhàn)勝大力士”的游戲。 玩一玩“小個子戰(zhàn)勝大力士”的游戲，選幾名力氣小的同學(xué)握螺絲刀的刀柄旋轉(zhuǎn)，力氣大的同學(xué)握住螺絲刀的刀桿向相反的方 向用力旋轉(zhuǎn)，看誰能取得勝利。 先讓全班力量懸殊的學(xué)生進(jìn)行游戲，再讓同桌的學(xué)生試一試，讓大家都來當(dāng)一回“大力士”。通過科學(xué)實驗和游戲活動認(rèn)識到，對螺絲刀而言，在刀柄（輪）上用力比在刀桿（軸）上用力省力。 輪的大小對輪軸作用的影響 與學(xué)生談話：我們發(fā)現(xiàn)在輪軸的輪上用力比較省力，如果軸不變，把輪換大些會怎樣呢？學(xué)生根據(jù)已有的直接經(jīng)驗進(jìn)行推測。 教師在演示用的輪軸上更換更大的輪，明確實驗的操作方法：同前一個實驗一樣，只是更換更大的輪，記錄下更大的輪用多少鉤碼可以使輪軸達(dá)到平衡。 小組開展實驗活動，注意記錄實驗數(shù)據(jù)， 實驗結(jié)束后分析整理，形成自己的新發(fā)現(xiàn)。 鞏固應(yīng)用 ，各組學(xué)生介紹實驗發(fā)現(xiàn)：輪的大