杠杆教案

课程名称	课时安排	教学类型	授课对象
科学·杠杆	40分钟	新授课	五年级（普通城市校）

教材版本	授课教师	教学主题	课标依据
（未指定）	__________	借助生活实例认识杠杆结构，探究用力的位置与省力程度的关系	科学观念、科学思维、探究实践、态度责任

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一、教材分析

本课是小学科学"简单机械"知识板块中的重要基础内容。简单机械是人类在生产生活中长期积累的智慧结晶，是力学知识在生活中的集中体现，而杠杆又是其中结构最简明、应用最广泛的一种。本课围绕"认识杠杆的构成——探究省力规律——辨别省力与费力杠杆——迁移应用"这条主线展开，既是学生对"力与运动"相关感性经验的第一次系统整理，也为后续学习滑轮、轮轴、斜面等其他简单机械提供了方法基础——例如研究"哪类机械能省力""省力是否一定省距离"等问题时，学生对控制变量、对比实验、数据归纳等探究方法的初步体验，可以直接迁移到后续内容的学习中。

从知识逻辑上看，本课承担着双重功能。其一，概念建构功能：学生此前已积累了大量与杠杆相关的零散生活经验——压跷跷板、用筷子夹菜、用剪刀剪纸、用开瓶器起瓶盖等，但这些经验是"会做不会说"的，本课需要帮助学生将这些直觉经验提炼为一个可表述、可分析的科学概念体系（支点、用力点、阻力点），让隐性经验显性化。其二，方法习得功能：本课安排了完整的探究活动，学生经历"观察提问—猜想假设—实验验证—数据分析—表达交流"的探究流程，初步体会"改变什么条件就可能改变结果"的变量控制思想，这对五年级学生科学思维的发展具有重要的奠基意义。

从发展脉络看，本课处于承上启下的关键位置：向上承接学生对日常工具功能与结构的朴素认知，向下开启简单机械"省力与否及其代价"的深层讨论，为初中阶段从定性比较走向定量研究（杠杆平衡条件 $F_1L_1=F_2L_2$）积累直观经验。教学中应充分考虑普通城市校学生生活经验丰富但抽象概括能力有限的实际情况，在丰富事例与科学概念之间搭建足够的"脚手架"，帮助学生实现从"看到现象"到"说出本质"的跨越。

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二、学情分析

本课授课对象为普通城市校五年级学生，约十一二岁，正处于皮亚杰认知发展阶段中的具体运算向形式运算过渡的时期。他们有两个方面的优势：第一，生活经验丰富——多数学生玩过跷跷板、用过剪刀、见过开瓶器和钓鱼竿，对"哪头用力、哪里最省力"有不同程度的直觉感受，这为课堂导入提供了丰富的素材基础；第二，已有初步的探究经验——在三四年级的科学课上，学生曾经历过观察、比较、简单实验记录等学习活动，能在教师引导下按照步骤完成操作并填写记录单。

但学生也存在较为突出的学习障碍。其一，抽象概括能力不足。学生虽然会使用杠杆类工具，但极少有人主动思考"这些工具的共同结构是什么"，从具体事物中提炼共性特征（一根硬棒绕固定点转动）对他们而言是一个不小的思维跳跃，课堂上若缺乏直观演示和语言支架，部分学生可能出现"能说出例子却说不出定义"的情况。其二，前概念干扰明显。许多学生凭生活经验认为"越靠近重物越省力"或"只要用了杠杆就一定省力"，这些朴素但不够准确的前概念如果不经过实验数据的冲击，很难自动转变为科学概念。其三，学生两端分化明显，中等生为主体，家庭辅导参差不齐。一部分学生能较快理解"用力点离支点越远越省力"的规律并正确迁移，另一部分学生则需要借助反复动手操作和同伴讲解才能初步掌握，若课堂节奏过快或语言过于书面化，这部分学生容易掉队。

此外，本课"省力与费距离"的关系是学生的典型认知盲区——他们容易形成"费力杠杆没有用"的错误观念。教学中需要通过双向举例和反例辨析，帮助学生认识到工具设计的价值在于适用情境，而非单纯追求省力。考虑到以上情况，教学中应采用"直观演示先行、数据说话、同伴互助、分层练习"的整体策略：抽象概念配生活化解释，规律结论配实验数据支持，课堂练习配同伴互讲互评，作业设计配基础与拓展双层结构。

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三、教学目标（核心素养导向）

1. 【对应核心素养：科学观念】知识与技能目标： 通过观察撬棍撬石、跷跷板、开瓶器等生活实例和杠杆模型演示，学生能用自己的话解释杠杆的定义——一根硬棒在力的作用下绕固定点转动，并能举例说出支点、用力点、阻力点在开瓶器、跷跷板等实物上的对应位置。
2. 【对应核心素养：探究实践】过程与方法目标： 通过"跷跷板平衡"模拟实验，保持阻力点不变、改变用力点位置的对比操作，学生能描述"用力点离支点越远越省力"的实验规律，并能举例区分省力杠杆与费力杠杆的典型实例（如开瓶器省力、镊子费力）。
3. 【对应核心素养：态度责任】情感态度与价值观目标： 通过小组合作实验与"小老师讲解"活动，学生能向同伴解释杠杆在生活中的应用价值（如门把手安装在门边的原因），能举例说明工具改进对人类生产生活的意义，愿意用科学语言与同伴交流自己的发现。

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四、教学重难点

类别	要点
教学重点	①借助生活实例与实物演示，建立杠杆的概念，准确指认杠杆的三要素（支点、用力点、阻力点） ②通过对比实验归纳"用力点离支点越远越省力"的规律
教学难点	①理解"省力"与"省距离"往往不可兼得，能据此辨析省力杠杆与费力杠杆各自的用途（如镊子费力却灵巧、开瓶器省力却费距离） ②在具体工具（特别是镊子、筷子等"支点在一端"的杠杆）上正确指认三要素，避免将用力点与阻力点混淆

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五、教学资源与准备

教师准备： 课件（含撬棍撬石、跷跷板、开瓶器、镊子、钓鱼竿、指甲剪、门把手等生活图片）；杠杆模型演示装置一套（长直尺、三角形支架、钩码）；小组实验材料 8 套：长直尺（30cm）+ 三角形支架（可用橡皮泥固定）+ 钩码一组（50g×5）+ 实验记录单每组一张；板书磁贴。

学生准备： 课前观察家中 2~3 种杠杆类工具（如剪刀、开瓶器、筷子）的使用过程，用自己的话说说"哪只手在用力、哪里在绕着转"；铅笔、直尺备用。

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六、教学过程（总时长 40 分钟）

环节1：观察与提问（自然现象引发科学问题，时长 5 分钟）

教师活动： 课前在讲台上放好一摞书，请一名学生徒手搬动,再请他使用一把长尺作为撬棍把书撬起一个角。教师提问："同学们，刚才两位同学都完成了任务，但感觉有什么不同？"待学生回答后，课件出示三幅生活图片——工人用撬棍撬大石头、小朋友玩跷跷板、妈妈用开瓶器起瓶盖，追问："这三幅图看起来完全不一样，但仔细观察，它们在使用时有什么共同特点？"请同桌先小声讨论一分钟。教师巡回倾听，收集学生典型回答，如"都是硬硬的棒""都在转动""都有一个地方顶着"。随后教师用杠杆模型演示装置现场演示：将直尺放在三角形支架上（支架处即支点），一端挂一个钩码，用手在另一端轻轻下压，直尺绕支架转动，成功将钩码撬起。教师指着模型说："这根尺子和刚才的三幅图，都有一个共同的结构——一根硬棒绕着一个固定的点转动。在科学上，我们把这种简单机械叫做杠杆。今天我们就来研究它。"

学生活动： 学生观察图片与实物演示，同桌讨论后进行全班交流。预设学生回答："这些东西都有一根棍子""都有一个地方在下面顶着""都是这边往下压，那边就翘起来"。教师追问："这个'顶着的地方'、'往下压的地方'、'重物所在的地方'，在每幅图里分别在哪里？"学生尝试在图片上比划指认位置，可能将"用力压的点"与"重物所在的点"表述混淆，如把开瓶器图片中的"瓶盖边缘"和"手握住的手柄"所指位置搞反。教师暂不直接纠正，统一板书学生命名："顶着的地方——支点、往下压的地方——用力点、重物所在的地方——阻力点"，并告知学生："这就是杠杆的三要素，我们后面会反复用到这三个名称。"

设计意图： 从学生可感知的操作切入，再过渡到图片辨析，顺应"具体经验→半抽象图形→抽象概念"的认知路径。通过"找共同点"的开放式提问暴露学生的前概念，为后续精确建立三要素概念提供认知起点。本环节对应"观察与提问"教学范式，生活化导入也有助于维持两端分化班级中后进生的学习动机。

板书设计要点： 中央书写"杠杆"，左侧板书"三幅图的共同点：一根硬棒绕固定点转动"，右侧板书"三要素：支点 / 用力点 / 阻力点"。

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环节2：猜想与假设（根据已有经验做出预测，时长 5 分钟）

教师活动： 教师再次操作杠杆模型：保持阻力点位置不变（钩码挂在直尺最左端），先用手指在靠近支架处下压，学生观察到需要较大力气才能压平；再在远离支架处下压，明显更省力。教师提问："同学们都看到了，同样的钩码，压的位置不同，手的感觉不一样。那如果我继续把压的位置往远处移，会怎样？如果把压的位置移到离支点很近很近的地方，又会怎样？请结合你玩跷跷板的经验大胆猜一猜。""先独立思考 20 秒，然后小组内每人说一个猜想，并说明你的理由。"教师在黑板上记录各组猜想：猜想A——"离支点越远越省力"；猜想B——"离支点越近越省力"；猜想C——"一样省力"。提问："现在出现了三种不同猜想，哪种对？光靠争论能得出答案吗？"引出"需要实验来验证"。

学生活动： 学生结合经验进行猜测并发言。预设学生回答："我觉得越远越省力，因为压跷跷板的时候，坐得越靠后越低，把对面的人翘起来就越容易。""我觉得离支点近更省力，因为离得近感觉更吃得上劲。"也有的学生说"应该一样吧，都是同一根尺子"。学生之间出现意见分歧，有学生提出"可以做实验试试"，教师顺势过渡到下一环节。

设计意图： 猜想环节的价值不在于猜对，而在于暴露认知冲突。学生对"远省力还是近省力"的争论，能有效激发探究欲望；同时，让学生说出猜想理由，有助于他们意识到"生活经验未必可靠，必须用证据说话"，为实证意识的培养埋下伏笔。本环节对应"猜想与假设"教学范式。

板书设计要点： 在"杠杆"下方添加"猜想板"：A 越远越省力 / B 越近越省力 / C 一样省力；右侧补充"怎样验证？→ 做实验"。

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环节3：制定计划与实验探究（动手操作，记录数据，时长 12 分钟）

教师活动： 教师提问："要验证三种猜想，我们需要设计一个怎样的实验？需要注意什么？"学生自由发言，教师梳理并明确实验方案。教师讲解实验步骤并演示一次：第一步，支架放在桌面中央作为支点，直尺放稳；第二步，在直尺最左端（标"阻力点"）挂 2 个钩码作为重物，保持它一直不动；第三步，从支点右侧离支点近的位置开始，依次在"近、中、远"三个位置（分别在尺子上用红笔标记）挂上钩码，直到直尺刚好左右平衡，记录每个位置用了几个钩码。教师强调："在科学实验中，我们每次只能改变一个条件。这个实验里，我们只改变什么？保持什么不变？"（预设回答：只改变用力点的位置，重物的位置和数量不变。）随后发放实验记录单（如下），学生分组实验，教师巡回指导。重点观察学生是否出现两个常见操作错误：一是部分小组在改变用力点位置的同时不自觉地移动了阻力点钩码的位置；二是部分小组在直尺已平衡后仍继续增加钩码，导致记录数据错误。教师不直接纠正，而是引导该组对照实验方案自查。

学生活动： 学生分组实验，明确分工（操作员、记录员、观察员、汇报员）。每组在记录单上填写数据：

用力点位置（离支点）	所需钩码数量（个）
近	4
中	2
远	1

小组成员边做边讨论："你看，越靠外挂一个就行了，靠里面要挂好多！""原来真的一边是往下压，一边是翘起来，像翘翘板一样。"出现困难的小组，观察员提醒："是不是我们刚才移动了阻力点的位置？"及时纠正后继续实验。

设计意图： 实验环节是本节课的核心活动，能让学生经历"制定计划—动手操作—收集数据"的完整探究过程。记录单的设计使各组的操作方式标准化，便于后续汇总分析；分工要求让每个学生都有明确任务，避免"一人做、他人看"的低效合作现象。教师在巡视中记录典型错误操作，不急于纠正，为下一环节的"数据真实性讨论"提供素材。本环节对应"制定计划与实验探究"教学范式。

板书设计要点： 中央下方画实验装置简图（文字描述：直尺 + 支架 + 钩码），右侧板书"变量控制：只改变用力点位置，其他条件不变"，下端板书实验记录表框架。

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环节4：分析与结论（数据分析，形成科学解释，时长 8 分钟）

教师活动： 教师请各组汇报员汇报数据，统一填入大统计表中。教师引导观察："仔细看这组数据，用手比划一下：用力点离支点越远时，需要的钩码数量发生了什么变化？反过来，越近呢？"请学生用自己的话完整表述。教师追问："如果我把用力点移到更远更远的地方，需要的钩码会怎么变？推到极限，会有一个挂着零个钩码也平衡的位置吗？如果用力点移到非常非常近，结果又会怎样？"学生充分讨论后，教师引导板书结论，并强调："这个规律可以概括成一句话——用力点离支点越远越省力，越近越费力。"随后出示两张生活图片（用羊角锤拔钉子、用订书机订纸），教师提问："现在请用刚学的规律判断：这两个工具中，哪边是支点，哪边是用力点，哪边是阻力点？它们是省力还是费力？为什么？"请学生到讲台上指着屏幕或杠杆模型说明理由。

学生活动： 学生观察统计表，尝试归纳规律。预设学生回答："越远用的钩码越少，也就是用的力越小，所以越省力。""越近需要的钩码越多，所以越费力。"被问及"推到极限"时，有学生回答："太远了可能都不用钩码它就翘起来了！"也有学生提出困惑："那要是太近了，是不是挂很多钩码都压不动？"教师肯定这些思考并指出："这些情况在真实杠杆中确实会接近发生，但今天我们先掌握'远近'和'省力'的关系，以后还会深入探究。"在判断羊角锤和订书机时，预设学生回答："羊角锤拔钉子，手握住的地方是用力点，钉子那里是阻力点，锤子弯的地方卡在木头上是支点，手离支点远，所以省力。"

设计意图： 数据分析环节训练学生从数据中提取规律的能力。教师通过"推到极限"的追问，帮助学生体会规律的延伸含义，加深对"远省力、近费力"的理解。通过羊角锤、订书机的即时辨析，检验学生能否将规律用于真实工具的分析，实现"认识—理解—初步应用"的跨越。本环节对应"分析与结论"教学范式。

板书设计要点： 在实验记录表下方用大字书写结论——"用力点离支点越远，越省力；越近，越费力。"右侧补充"羊角锤：支点（锤头弯处）、用力点（手柄）、阻力点（钉子）→ 省力杠杆"。

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环节5：表达与交流（汇报展示，质疑完善，时长 5 分钟）

教师活动： 课件出示 4 种工具图片：镊子、剪刀、钓鱼竿、开瓶器。教师提问："这些工具是省力还是费力？请先用今天学的三要素方法，小组内每个人选一个工具，用手指在屏幕上比划支点、用力点、阻力点，再说说是省力还是费力。"小组讨论 2 分钟后，请 4 个小组代表分别上台，用杠杆模型或图片指认三要素并说明理由。在每个代表发言后，教师引导其他学生质疑："他说得对吗？有没有不同意见？"重点处理典型争议：学生容易把镊子的支点说成中间（手捏处），教师举例："夹东西时，镊子顶端是不是张开的？夹住东西时，整个镊子绕哪里在转动？仔细观察是顶端那一段开合的地方。"通过对比演示（用手指捏住镊子顶端使其开合），帮助学生确认镊子的支点在一端（镊子根部），用力点在中间，阻力点在另一端，据此判断镊子是费力杠杆。教师追问："镊子这么费力，为什么医生做手术还要用它？"引导学生说出省距离、灵巧方便的特点。

学生活动： 学生小组内互讲互评。预设典型发言："开瓶器的支点是卡在瓶盖边缘的那一处，手往上抬的地方是用力点，瓶盖翘起处是阻力点，手离支点远，所以省力。""钓鱼竿的支点在哪？我觉得是手握的前端？"有学生提出不同看法："钓鱼竿的支点是靠近手的那一端，另一只手握住的是阻力点？"另一学生纠正："竿子的下端是支点，鱼线那头是阻力点，手在中间是用力点，手离支点近，所以费力。"学生在互相讲解中相互纠错，教师对每个工具的判据进行确认。

设计意图： 表达与交流环节让学生在"用自己的话讲解"中深化理解，是"理解"层级目标的重要检验方式。通过让学生面对有争议的工具（特别是支点不在中间的镊子、钓鱼竿）来进行辨析，暴露并修正三要素指认的典型错误，同时通过"镊子费力为什么还用"的追问，引导学生初步建立"省力与省距离不可兼得"的功能观点，为后续学习其他简单机械埋下伏笔。本环节对应"表达与交流"教学范式。

板书设计要点： 右侧补充分类表——"省力杠杆：开瓶器、剪刀（手柄长）、羊角锤；费力杠杆：镊子、钓鱼竿、筷子 （阻力点离支点近→省距离）"。

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环节6：拓展与应用（迁移应用，联系生活，时长 5 分钟）

教师活动： 教师提问："生活中有没有哪样东西的设计，其实就用到了我们今天学的规律，但你以前没注意过？"学生自由举例后，教师重点引导讨论："请观察教室的门——门把手为什么装在门边上，而不装在门中间？"学生回答后，教师用杠杆模型进一步演示：以门轴为支点，手握门把手的位置为用力点，手推门的力使门绕门轴转动。教师追问："如果我们把门把手改装到门中间，会有什么感觉？"学生结合经验回答"要用更大的力气才能推开"。教师肯定回答并总结："门轴是支点，把手离支点远，所以开门省力，这是杠杆规律在建筑设计中的巧妙应用。"随后出示第二组例子：天平的左右两臂等长——"天平用到了杠杆吗？它的支点在哪？两边力臂一样长，既不省力也不费力，所以才能公平称量。""指甲剪上其实有两个杠杆，回家后看看你能不能都找出来。"最后布置作业要求，提示学生用今天学到的"支点—用力点—阻力点"分析家中工具。

学生活动： 学生联系生活列举应用实例，如"扳手拧螺丝""用撬棍开木箱""玩跷跷板时坐得越靠外越容易把对方压起来""自动铅笔出铅时按下的是一个小杠杆"等。针对门把手问题，预设学生回答："因为门轴在边上，手离门轴越远就越省力，装在中间的话要用更大的力气才能推开门。""关门的拉手装得离门轴远，也是这个道理。"学生完成练习：在作业本上画一个跷跷板，标出支点、用力点、阻力点，并写出一句话说明为什么儿童坐得离支点越远越容易把大人压起来。

设计意图： 拓展应用环节将课堂所学迁移和灵活运用，帮助学生认识到"科学就在身边"，体会工具设计背后的科学原理。通过"门把手"这个典型问题的讨论，检验学生能否自觉运用"离支点越远越省力"的规律解释生活中的设计；通过"天平等臂不省力"的反例，防止学生形成"杠杆都省力"的思维定势。既呼应课堂导入，又让学有余力的学生在课后继续思考和探究，激发持续探究的兴趣。

板书设计要点： 右侧补充"生活应用案例：门把手（支点=门轴）、天平（等臂）、跷跷板、扳手"，下方书写"作业提示：找出指甲剪中的 2 个杠杆"。

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七、板书设计

板书区域	内容要点
中央主题	杠杆（一根硬棒绕固定点转动）
左分支	三要素 — 支点（顶着/固定不动的地方）／用力点（手用力的地方）／阻力点（重物所在的地方）
右分支	实验结论 — 用力点离支点越远，越省力；越近，越费力
下方分类	省力杠杆：开瓶器、羊角锤、门把手（省力但费距离）；费力杠杆：镊子、钓鱼竿、筷子（费力但省距离）；等臂杠杆：天平（不省力也不费力）
总结栏	核心方法：找三要素 → 比远近 → 判省力

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八、作业设计

基础作业（必做）：

1. 观察家中的 3 种工具（如剪刀、开瓶器、筷子、核桃夹），在作业本上画出或写出它们的支点、用力点、阻力点位置，并判断是省力杠杆还是费力杠杆。写完后，把这个判断说给家长听，请家长帮忙确认，看家长是否同意你的判断。（预估用时：5 分钟）
2. 概念辨析题：判断下面两句话对不对，对的画"√"，错的画"×"并写出理由：① 使用杠杆一定能省力。（ ） ② 镊子是费力杠杆，所以它没有用。（ ）（预估用时：3 分钟）

拓展作业（选做）：

1. 用尺子和橡皮做一个小杠杆，利用"力点离支点越远越省力"的规律，设计一个能轻松撬起一本厚书的方法，画出简图，并写一句话说明理由。（预估用时：5 分钟）
2. 找一找指甲剪上隐藏的两个杠杆，试着标出它们的支点、用力点、阻力点，下节课带来与同学交流。（预估用时：2 分钟）

合计预估时长：10 分钟（符合双减政策书面作业 ≤60 分钟/天的要求）

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九、核心公式与规律速查表

序号	公式/规律名称	LaTeX 表达式	适用范围
01	杠杆平衡条件	$F_1L_1 = F_2L_2$	杠杆在水平或均衡状态下力与力臂的定量关系（初中延伸）
02	省力杠杆判据	$L_1 > L_2 \Rightarrow F_1 < F_2$	用力点到支点距离大于阻力点到支点距离时省力
03	费力杠杆判据	$L_1 < L_2 \Rightarrow F_1 > F_2$	用力点到支点距离小于阻力点到支点距离时费力（但省距离）
04	等臂杠杆判据	$L_1 = L_2 \Rightarrow F_1 = F_2$	天平、跷跷板（两侧等距）等既不省力也不费力的情况
05	功的原理（辅助理解）	$W = Fs$	解释"省力不省功"——省力时必然增大力的作用距离

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教学反思模板（课后填写）

1. 目标达成情况：（学生是否达到"理解"层级目标——用自己的话解释杠杆定义、描述省力规律、区分省力与费力杠杆）
2. 学生参与情况：（两端分化现象是否得到缓解；中等生是否获得足够的表达机会）
3. 教学调整记录：（哪些环节学生接受度高、哪些环节需要放慢或增加直观演示）
4. 下节课改进方向：（学生对"省力与省距离不可兼得"的理解是否扎实，是否需要在后续简单机械教学中进一步巩固）

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本教案由 BestTeach AI 辅助生成，依据《人工智能生成合成内容标识办法》（国信办通字〔2025〕2号）第四条标识。教师应独立审核修改后使用。