杠杆里的奥秘

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《杠杆》是青岛版科学五年级上册《运动与机械》这一单元的第四课，学生在前面的学习中初步认识了简单机械“斜面”。从本课开始，学生将通过一系列的探究活动，认识杠杆、滑轮及齿轮等几类简单机械。本课的教学主要引导学生认识杠杆，并通过实验研究发现杠杆省力与费力的规律。是学生顺利操作、设计简单机械的重要一步，也是学生形成合理知识链的重要一环。对今后学习复杂的机械具有重要意义。

本课的主要探究活动是“学生通过自主设计实验，研究杠杆的作用”。课堂中主要运用的实验器材有杠杆尺和钩码。在本课的教学中我遵循科学课标中以探究为核心的基本理念，运用用教材教而不是教教材的教学建议，在尊重教材的基础上，对教材内容做了适当处理。当然，在实验探究中选择一种操作简单，误差相对较小的实验器材是保证探究顺利进行的基础，因此，为了更好地保证实验探究效果，我多方寻找，力求找到最合适的杠杆尺。

讲课之前我一共找到了五种杠杆尺，经过比较我发现，第一种杠杆尺上没有调节杠杆平衡的螺母；第二种杠杆尺做工粗糙，挂钩码很费时；第三种杠杆尺上的铁制挂钩自身重力较大，当两边钩码移动较大位置后实验误差就较大，影响探究效果。第四种杠杆尺在使用时小学生很难将细线与刻度线完全重合，这些现象都加大了实验探究中误差出现的概率。经过比较我最终选择了第五种杠杆尺，这种杠杆尺有明确的刻度尺，杠杆尺上的小夹子自身质量较轻，在调节时，位置还可以随意移动，操作起来比较简单，实验误差相对较小。

在比较各种杠杆尺时，我还发现无论是哪种杠杆尺，作为小学生来说，在操作时都存在几个难点，为了更好地提高实验探究的效率，我又对实验器材进行了适当的改进。

改进一：增加杠杆限幅装置

在杠杆尺未改进之前，我发现当我们在杠杆尺一侧挂好钩码，再在另一侧挂钩码时，杠杆尺很容易失衡，且失衡后摆幅较大，易伤到学生，再次操作难度增大。因此，我用包皮的硬铁丝弯成长方形的摆幅限制器安装在杠杆尺上方，能有效控制杠杆尺失去平衡时的摆动幅度，增加了实验的可操作性和安全性。（见图一）

安装限幅器后的效果（图一）

改进二：安装杠杆平衡指针

本课的重点是探究杠杆的平衡规律，但对于小学生来说要探究杠杆任意状态下平衡的规律难度较大，因此，与初中教材相比较，小学教材中探究的是杠杆水平平衡状态下的平衡规律。

根据小学生的年龄特点，在没有参照物的情况下要判断杠杆尺是否水平平衡难度较大，针对这一难点我把铁架台上的铁夹换成固定孔正对支柱的铁夹，并在支柱上贴上醒目的红色即时贴作为对照线，在杠杆尺的中心点上安装上垂直于杠杆尺的平衡指针（见图二），这样在探究过程中教师不需要过多的讲解学生就能轻松地判断出杠杆尺是否水平平衡。

改进三：轻松区分物重和拉力

在实验过程中我们用钩码来代表物重和拉力，如果都用同样的钩码，学生很容易把物重和拉力混淆，为了让学生能正确区分物重和拉力，验前我在钩码上分别贴上红色和绿色的标志符号，用于区别物重和拉力的大小

改进四：充分利用多媒体对多组数据进行筛选归纳

在学生认识了杠杆尺，探究并认识了省力杠杆、费力杠杆和既不省力也不费力的杠杆之后，学生接下来要探究杠杆的省力、费力与重点、支点和力点三个点之间的距离有没有关系？在这一环节我放手让各小组比赛，探究各种情况下杠杆尺平衡的多种挂法，并及时填写实验记录单，由于时间关系，要求每个小组都探究出几十种使杠杆尺平衡的挂法再去分析不太可能，因此在学生探究一定的时间后，我充分运用了电子表格的功能，把各小组的不同探究结果汇集起来，并运用表格中的筛选功能先把所有的既不省力也不费力的数据筛选出来，引导学生比较分析，再把所有的省力的数据筛选出来分析，最后把所有的费力的数据筛选出来分析，学生经过对数据的对比分析并进行归纳总结，会惊奇地发现：当重点到支点的距离小于支点到力点的距离时，利用杠杆省力；当重点到支点的距离大于支点到力点的距离时，利用杠杆费力；当重点到支点的距离等于支点到力点的距离时，利用杠杆既不省力也不费力，从而轻松地突出了本课的教学重点，突破了教学难点。

工欲善其事，必先利其器。实验探究是科学课教学中一种重要的教学活动类型，它能很好地培养学生的观察、动手、思维、合作、创造等能力。在实验探究过程中选择一种操作简单、观察效果明显的实验器材是保证探究顺利进行的基础，在本节课的教学中我针对探究中的操作难点对本课的实验器材进行了适当的改进，为课堂的实验探究打下了坚实的基础，收到了事半功倍的效果，有效地提高了探究效果，降低了操作难度，提高了课堂教学的效率。