大班科學(xué)杠桿課件演講人：日期:CONTENTS目錄01杠桿初認(rèn)識(shí)02杠桿的三要素03體驗(yàn)杠桿原理04常見(jiàn)杠桿工具05科學(xué)制作實(shí)踐06知識(shí)延伸應(yīng)用01杠桿初認(rèn)識(shí)PART生活杠桿工具舉例1234剪刀剪刀是典型的雙杠桿工具，通過(guò)手指施加力在握柄上，刀刃產(chǎn)生剪切作用力，常用于裁剪紙張、布料等材料，其支點(diǎn)位于兩片刀刃的連接處。開(kāi)瓶器利用杠桿原理，將手柄下壓的力轉(zhuǎn)化為撬起瓶蓋的力，支點(diǎn)位于開(kāi)瓶器與瓶蓋接觸的金屬邊緣，屬于省力杠桿的典型應(yīng)用。開(kāi)瓶器蹺蹺板蹺蹺板是兒童游樂(lè)設(shè)施中的杠桿實(shí)例，支點(diǎn)位于中間支撐點(diǎn)，兩端坐人后通過(guò)重力作用實(shí)現(xiàn)上下擺動(dòng)，直觀展示杠桿平衡原理。指甲鉗指甲鉗通過(guò)復(fù)合杠桿設(shè)計(jì)，手指按壓處為動(dòng)力臂，刀口為阻力臂，支點(diǎn)位于轉(zhuǎn)軸處，能高效集中壓力完成指甲修剪。杠桿基本結(jié)構(gòu)演示杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的中心支撐點(diǎn)，根據(jù)支點(diǎn)位置不同可分為第一類(lèi)（支點(diǎn)居中）、第二類(lèi)（阻力點(diǎn)居中）和第三類(lèi)（動(dòng)力點(diǎn)居中）杠桿。支點(diǎn)（固定點(diǎn)）從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的垂直距離，動(dòng)力臂長(zhǎng)度直接影響省力效果，動(dòng)力臂越長(zhǎng)所需外力越小。通過(guò)箭頭標(biāo)注演示動(dòng)力與阻力的方向關(guān)系，說(shuō)明"順時(shí)針力矩=逆時(shí)針力矩"的平衡條件。動(dòng)力臂（施力端）從支點(diǎn)到阻力作用線的垂直距離，阻力臂越短則機(jī)械效益越高，常見(jiàn)于省力杠桿設(shè)計(jì)。阻力臂（受力端）01020403力作用方向杠桿功能簡(jiǎn)單定義省力功能當(dāng)阻力臂長(zhǎng)于動(dòng)力臂時(shí)（如鑷子），雖然需要較大動(dòng)力，但能實(shí)現(xiàn)小幅度動(dòng)作控制大范圍位移的效果。省距離功能傳遞運(yùn)動(dòng)測(cè)量平衡當(dāng)動(dòng)力臂長(zhǎng)于阻力臂時(shí)（如撬棍），可以用較小動(dòng)力克服較大阻力，但需要增大動(dòng)力作用距離，符合功的原理。杠桿可以改變力的作用方向和運(yùn)動(dòng)形式，如腳踏式垃圾桶通過(guò)杠桿將向下的踩踏力轉(zhuǎn)化為向上的開(kāi)啟力。利用杠桿平衡原理制作的天平，通過(guò)比較兩側(cè)力矩來(lái)測(cè)量物體質(zhì)量，體現(xiàn)"力×力臂=阻力×阻力臂"的公式應(yīng)用。02杠桿的三要素PART固定支點(diǎn)的穩(wěn)定性支點(diǎn)是杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的中心軸，其位置直接影響杠桿的平衡狀態(tài)。固定支點(diǎn)需選擇堅(jiān)固且不易移動(dòng)的支撐物，以確保杠桿在受力時(shí)不會(huì)發(fā)生意外偏移或傾倒。支點(diǎn)位置與作用支點(diǎn)與力臂的關(guān)系支點(diǎn)到力點(diǎn)的距離（動(dòng)力臂）和支點(diǎn)到重點(diǎn)的距離（阻力臂）共同決定杠桿的省力或費(fèi)力特性。支點(diǎn)靠近重點(diǎn)時(shí)，動(dòng)力臂長(zhǎng)于阻力臂，可省力；反之則費(fèi)力。支點(diǎn)的可變性實(shí)驗(yàn)通過(guò)調(diào)整支點(diǎn)位置（如移動(dòng)蹺蹺板的中心軸），觀察杠桿平衡變化，幫助幼兒理解支點(diǎn)對(duì)杠桿效果的影響。重點(diǎn)受力分析阻力方向與大小多重點(diǎn)的復(fù)合杠桿阻力臂的測(cè)量重點(diǎn)受到的阻力通常為物體重力，方向垂直向下。阻力大小取決于物體質(zhì)量，可通過(guò)增減砝碼或改變物體重量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。精確測(cè)量支點(diǎn)到重點(diǎn)的垂直距離（阻力臂長(zhǎng)度），結(jié)合阻力大小計(jì)算力矩，分析杠桿平衡條件（動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂）。在復(fù)雜杠桿系統(tǒng)中（如剪刀、鉗子），多個(gè)重點(diǎn)同時(shí)受力，需分別計(jì)算各阻力對(duì)平衡的影響，綜合判斷杠桿效果。力點(diǎn)施力方法施力方向的優(yōu)化垂直于杠桿的力效率最高，斜向施力會(huì)分解為有效分力和無(wú)效分力?？赏ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比不同角度施力對(duì)杠桿效果的影響。多人協(xié)作施力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要多人配合的杠桿任務(wù)（如合力抬起重物），強(qiáng)調(diào)施力協(xié)調(diào)性與杠桿平衡的關(guān)聯(lián)性，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。使用彈簧測(cè)力計(jì)定量測(cè)量施力大小，結(jié)合動(dòng)力臂長(zhǎng)度計(jì)算所需最小力，驗(yàn)證“省力不省功”的物理原理。施力大小的控制03體驗(yàn)杠桿原理PART使用木質(zhì)或塑料翹翹板模型，配備不同重量的砝碼（如50g、100g、200g），并在支點(diǎn)兩側(cè)標(biāo)注等距刻度，便于觀察力臂變化對(duì)平衡的影響。翹翹板平衡實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備首先固定支點(diǎn)位置，讓幼兒在兩側(cè)放置相同重量的砝碼，觀察平衡狀態(tài)；隨后調(diào)整一側(cè)砝碼的重量或移動(dòng)其位置，引導(dǎo)幼兒記錄何時(shí)翹翹板恢復(fù)平衡，理解“力矩=力×力臂”的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)操作步驟通過(guò)對(duì)比不同砝碼組合下的平衡條件，幫助幼兒總結(jié)“力臂越長(zhǎng)越省力”的規(guī)律，并延伸討論生活中天平、起重機(jī)等實(shí)際應(yīng)用案例。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析撬重物省力演示搭建簡(jiǎn)易杠桿裝置（如木棍+支點(diǎn)架），選擇有明顯重量差異的物體（如書(shū)本箱與小塊積木），通過(guò)改變支點(diǎn)位置展示撬動(dòng)效果。演示工具設(shè)計(jì)當(dāng)支點(diǎn)靠近重物時(shí)，幼兒僅需施加較小力即可撬起重物，此時(shí)強(qiáng)調(diào)“動(dòng)力臂＞阻力臂”的省力杠桿特性；反向演示費(fèi)力杠桿場(chǎng)景（如釣魚(yú)竿），說(shuō)明杠桿類(lèi)型多樣性。省力原理講解提醒幼兒操作時(shí)避免杠桿突然彈起，需緩慢施力，同時(shí)佩戴防護(hù)手套，確保重物穩(wěn)固防止滑落。安全注意事項(xiàng)設(shè)置三類(lèi)杠桿實(shí)驗(yàn)組——省力杠桿（如開(kāi)瓶器）、等臂杠桿（如天平）、費(fèi)力杠桿（如鑷子），讓幼兒分別操作并記錄用力大小差異。多場(chǎng)景對(duì)比實(shí)驗(yàn)提供記錄表格，要求幼兒標(biāo)注每次實(shí)驗(yàn)的支點(diǎn)位置、施力點(diǎn)和阻力點(diǎn)，結(jié)合圖示分析三類(lèi)杠桿的力臂關(guān)系及適用場(chǎng)景。數(shù)據(jù)記錄與討論鼓勵(lì)幼兒尋找教室或家庭中的杠桿工具（如剪刀、指甲鉗等），分類(lèi)匯報(bào)其屬于哪類(lèi)杠桿，深化對(duì)“力量傳遞效率”的理解。延伸探究任務(wù)杠桿力量變化感知04常見(jiàn)杠桿工具PART剪刀中的雙杠桿雙杠桿聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)剪刀由兩片刀刃通過(guò)支點(diǎn)連接，形成雙杠桿系統(tǒng)，剪切時(shí)雙手施加的力通過(guò)杠桿放大，實(shí)現(xiàn)高效切割不同材質(zhì)。支點(diǎn)位置影響效率剪刀設(shè)計(jì)需精確計(jì)算力臂長(zhǎng)度，確保兩側(cè)力矩平衡，避免使用時(shí)因受力不均導(dǎo)致刀刃偏移或卡頓。剪刀支點(diǎn)靠近物體時(shí)省力但移動(dòng)距離長(zhǎng)，支點(diǎn)遠(yuǎn)離物體時(shí)費(fèi)力但切割速度快，需根據(jù)材料硬度調(diào)整施力方式。杠桿與力矩平衡夾子省力原理夾子利用彈簧或金屬片的彈性形變儲(chǔ)存能量，釋放時(shí)通過(guò)杠桿結(jié)構(gòu)將微小形變轉(zhuǎn)化為較大夾持力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固抓取。彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化夾子的支點(diǎn)位置靠近夾持端，使施力臂長(zhǎng)于阻力臂，用戶(hù)只需輕壓手柄即可產(chǎn)生數(shù)倍于施力的夾緊效果。支點(diǎn)與阻力臂優(yōu)化夾子內(nèi)壁常設(shè)計(jì)凹凸紋路或橡膠涂層，通過(guò)增大摩擦力防止物體滑脫，同時(shí)杠桿結(jié)構(gòu)分散壓力避免局部磨損。接觸面摩擦力設(shè)計(jì)010203杠桿力傳遞路徑壓汁器需采用高強(qiáng)度金屬或工程塑料，確保杠桿關(guān)節(jié)處能承受反復(fù)應(yīng)力而不變形，延長(zhǎng)工具使用壽命。材料與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度多級(jí)杠桿組合部分壓汁器采用復(fù)合杠桿系統(tǒng)，初段省力杠桿預(yù)壓碎果肉，末段增力杠桿徹底榨取汁液，提升出汁率與操作便捷性。壓汁器手柄下壓時(shí)，長(zhǎng)力臂將人力傳遞至短阻力臂，擠壓水果產(chǎn)生高強(qiáng)度壓力，汁液通過(guò)濾網(wǎng)分離流入容器。壓汁器操作觀察05科學(xué)制作實(shí)踐PART紙板天平制作材料選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用硬質(zhì)紙板作為主要材料，切割出對(duì)稱(chēng)的杠桿臂和底座，確保杠桿支點(diǎn)位于中心位置以保持平衡，兩側(cè)托盤(pán)需重量一致且懸掛高度相同。配重與校準(zhǔn)方法在托盤(pán)上放置標(biāo)準(zhǔn)砝碼或已知重量的物體（如硬幣），通過(guò)調(diào)整杠桿臂長(zhǎng)度或添加配重塊實(shí)現(xiàn)精確平衡，培養(yǎng)幼兒對(duì)重量與力臂關(guān)系的直觀理解。實(shí)驗(yàn)應(yīng)用與拓展引導(dǎo)幼兒比較不同物體的重量，探索杠桿平衡條件，例如通過(guò)增減砝碼數(shù)量觀察傾斜角度變化，延伸討論生活中的天平應(yīng)用場(chǎng)景。簡(jiǎn)易投石機(jī)制作安全與創(chuàng)意改進(jìn)使用輕質(zhì)軟性材料（如泡沫球）作為投射物，避免尖銳部件，鼓勵(lì)幼兒優(yōu)化發(fā)射角度或添加瞄準(zhǔn)器以提升趣味性和安全性。03通過(guò)改變配重物的位置或重量調(diào)整投射力度，記錄不同條件下彈射距離的差異，幫助幼兒理解力矩與能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系。02動(dòng)力與射程調(diào)整杠桿原理整合利用木棍或硬紙板制作杠桿框架，固定支點(diǎn)靠近重物端，長(zhǎng)臂末端設(shè)計(jì)彈射裝置（如橡皮筋或塑料勺），通過(guò)下壓短臂實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離投射。01安全操作要點(diǎn)工具使用規(guī)范指導(dǎo)幼兒正確使用剪刀、膠槍等工具，強(qiáng)調(diào)握持姿勢(shì)和操作范圍限制，避免劃傷或燙傷，復(fù)雜步驟需由教師輔助完成。材料安全檢查確保所有部件無(wú)毛刺、斷裂或易脫落的小零件，投石機(jī)活動(dòng)需在開(kāi)闊場(chǎng)地進(jìn)行，嚴(yán)禁對(duì)準(zhǔn)他人或易碎物品發(fā)射。實(shí)驗(yàn)過(guò)程監(jiān)督分組操作時(shí)明確分工，教師全程觀察幼兒動(dòng)作，及時(shí)糾正危險(xiǎn)行為，活動(dòng)結(jié)束后統(tǒng)一回收工具并清理工作區(qū)域。06知識(shí)延伸應(yīng)用PART骨骼肌肉系統(tǒng)協(xié)作原理人體手臂通過(guò)肘關(guān)節(jié)、肱二頭肌與肱三頭肌的協(xié)同作用，形成類(lèi)似杠桿的結(jié)構(gòu)，肌肉收縮產(chǎn)生的力通過(guò)骨骼傳遞，完成抓握或提舉動(dòng)作。三類(lèi)杠桿的典型表現(xiàn)手臂屈伸時(shí)，肘關(guān)節(jié)作為支點(diǎn)，肌肉提供動(dòng)力，而手掌承受阻力，屬于第三類(lèi)杠桿，特點(diǎn)是費(fèi)力但能大幅增加動(dòng)作范圍。生物力學(xué)效率分析手臂杠桿的設(shè)計(jì)雖犧牲了力量?jī)?yōu)勢(shì)，但優(yōu)化了靈活性和精確性，適合完成精細(xì)操作如寫(xiě)字或投擲。人體中的杠桿（手臂）杠桿危害警示長(zhǎng)期用杠桿工具（如扳手）施力不當(dāng)可能導(dǎo)致肌腱炎或關(guān)節(jié)損傷，需注意控制單次負(fù)載并保持正確姿勢(shì)。超負(fù)荷使用風(fēng)險(xiǎn)若杠桿支點(diǎn)（如撬棍支撐面）滑動(dòng)或斷裂，可能引發(fā)突然的反作用力，造成使用者摔倒或工具飛濺傷人。支點(diǎn)穩(wěn)定性缺失幼兒使用杠桿玩具時(shí)若用力過(guò)猛，易因慣性撞擊面部或他人，需在成人監(jiān)督下限制杠桿長(zhǎng)度和施力角度。兒童誤