课程描述
STEM项目下的初中物理实验教学将系统地整合科学、技术、工程、数学等多学科知识，并科学地运用到初中物理实验教学的整个探究过程中。 从初中物理实验教学的角度来看，STEM项目紧紧围绕以下三个方面实施：以生活体验为方法，以意义建构为途径，以核心素养为根本目的。
在具体设施上，以生活经验为方法：美国教育家杜威认为，教育就是生活，教育是生活经验的不断转化，“做”先于“知”。 必须遵循这种方法。 STEM项目下要注重生活经验的跨学科融合，以问题为情境，用生活经验启发学生主动探索实验，避免机械、死板的重复性实验，让生活经验发挥主导作用。学生探究性实验，进而激发学生主动、自愿、乐意探索实验的兴趣。
杠杆是生活中最常见的简单机械，也是力学学习的重要组成部分之一。 在了解杠杆时，发现杠杆转动时的作用不仅与力三要素有关，还与力臂有关。 那么杠杆必须达到平衡需要什么条件呢？ STEM项目下如何通过独立探究实验找到杠杆平衡条件？ 为此，按照科学探究的一般步骤，以学科知识为基础，结合初中物理实验教学中STEM教育理念的分析，确立了“以生活经验为方法、以意义建构为手段”的初中物理实验教学。以核心素养为根本目的的《STEM教育下初中物理实验教学》
班级介绍：
根据生活经验，
激发学生积极探索实验
生活经验是学生的宝贵财富，是探索物理实验的重要精神食粮，如学生对生活的理解、感悟、体验，以及学生的“身心”体验，如学生对实验的理解。认知层面，关于实验的认知冲突和情感体验等。
简介：《指环王》是彼得·杰克逊执导的三部奇幻史诗电影。 它们气势磅礴，堪称经典。 更惊心动魄的战争场面是米那斯提力斯保卫战——惊心动魄的投石机战斗。
事实上，这种威力巨大的投石机在三国时期的官渡之战中也曾出现过。 上图是曹军赖以逆转击败袁绍的“雷霆战车”。 下图所示的投石机完美地展现了杠杆在物理学中的独特魅力。 那么为什么投石机的威力如此之大呢？ 其平衡条件是什么？ 这就是我们本课将一起探讨的杠杆平衡条件。
自主探索：
以问题为中心，以意义建构为途径，
依托STEM教育优化融合开展合作探究学习
1.以问题为中心的复习：以之前学过的力的平衡状态和两个力的平衡条件为起点构建，引入杠杆平衡状态。
物体的平衡状态：或状态。
杠杆的平衡状态是指杠杆所处的状态或状态。
今天我们只研究杠杆处于静止状态时的平衡，那么杠杆的平衡条件是什么呢？ 今天我们就通过实验来探讨杠杆的平衡条件。
2、以意义建构为途径：根据科学探究的一般步骤，比较STEM项目下常规探究与独立探究的差异，提高科学探究能力。
（1）提出问题：什么条件下杠杆是平衡的？
（2）猜想：杠杆平衡可能与以下因素有关（生活经验告诉我们：杠杆在不同位置所受的力可能不同，可能离支点远的地方力小杠杆初中物理，离支点远的地方力大）靠近支点。）
（3）设计实验与探索（探索杠杆平衡条件的常规实验）：
①实验设备：杠杆（含支架）、钩码、秤、细丝、弹簧测力计等。
②实验步骤：
A。 实验前，选择杠杆中心为支点，调节两端平衡螺母，使杠杆平衡于水平位置；
b. 在拉杆左右两侧挂上不同数量的钩码，调整钩码的位置，使拉杆重新平衡在水平位置，如上图所示；
C。 支点左侧的钩码加权为功率F1，支点右侧的钩码加权为阻力F2。 使用秤测量功率臂L1和阻力臂L2，并将测量结果记录在设计的下表1中；
d. 改变钩码数量，重复多次实验，将结果记录在表中；
e. 求出每次实验中功率×功率臂和阻力×阻力臂的值并进行比较。
（4）STEM项目下的研究实验：如果用弹簧测力计代替杠杆右端的钩码进行实验，改变弹簧测力计的拉力方向，研究实验将如何进行实施？ 要依靠STEM教育的优化融合来促进科学探究能力的提升，即从探索科学知识中的杠杆平衡条件出发，运用技术和工程知识解决探究实验中力所及的问题。力臂无法直接测量，利用数学中元的思想解决了不同条件下力臂测量的问题。
下图是STEM项目下探索的杠杆平衡条件的实物图。 杠杆后面以支点为中心悬挂着一块白色的大纸板，靠近杠杆。 这样，借助技术和工程思想，就可以在实验过程中对杠杆的上下部分进行探索。 来回摆动的杠杆被固定在一个平面上进行实验。 同时，以支点与阻力点的连线为直径，在白卡纸上画一个圆。 具体自主探索步骤如下：
A。 调节杆在水平位置保持平衡；
b. 如图，在拉杆左侧挂一定数量的钩码作为电源F1。 在杠杆右端的阻力作用点处，用弹簧测力计向不同方向拉动杠杆，使杠杆保持平衡。 注意弹簧测力计。 指示F2；
C。 以图中弹簧测功机的拉力方向为例，当杠杆保持水平位置并平衡时，沿拉力方向使用直角三角板的一条直角边（一条圆的弦），另一条直角边经过圆心O，直角顶点A在圆上（圆的另一条弦）。 根据数学中与直径相对的两根相交弦垂直的思想，我们可以知道：图中OA是与阻力F2相对的阻力臂L2； 动力臂L1可直接使用秤。 测量;
d. 保持杠杆左侧的钩码和位置不变，多次改变弹簧测功机的拉力方向，记录功率F1、动力臂L1、阻力F2、阻力臂L2，记录于表1多于。 比较每个实验中的 F1。 ×L1与F2×L2的大小关系导致杠杆平衡条件；
e. 为了使实验结论更加科学和具有普适性，在杠杆左侧也采用了弹簧测力计代替钩码进行实验。 方法与上面相同。 如下图所示，进行多次实验，记录数据，找到杠杆平衡条件；
f.为了使实验结论更具代表性和普适性，可以分别改变动力作用点和阻力作用点的位置，按照上述方法进行多次实验，记录数据，进一步得到杠杆平衡状况
（5）分析论证：通过实验，得出杠杆的平衡条件为功率×动力臂=阻力×阻力臂，用字母表示为F1×L1=F2×L2。
（六）注意事项：
①实验前使杠杆保持水平位置平衡的目的是；
②实验时保持杠杆在水平位置平衡的目的是；
③至少进行3次实验的目的是。
STEM项目下探索杠杆平衡条件的方法总结：使学生更清晰地掌握在科学知识指导下独立探索物理实验的能力，在技术和工程思想指导下解决不同方向力臂测量问题，并在数学方法下更准确地理解力臂的概念，掌握探索杠杆平衡条件的方法，这样得到的杠杆平衡条件是最准确、最科学的。
评价反思：利用杠杆平衡条件解决问题，
提升核心能力是根本目的
在评价和反思过程中，教师需要结合STEM教育在学生科学素养、技术素养、工程素养、数学素养等方面的根本目的，对整个物理自主探究实验进行评价和总结。 除了探究计划的新颖性之外，除了表扬创新思路、新思路外，还应对STEM项目下学生自主探究和实验思维的开放性、学生思维的活跃程度、多样性进行科学评价。查询表格的数量以及数据处理的灵活性。 应更加重视STEM项目对培养学生终身独立探索实验能力的影响，使学生不仅能探索课堂实验，还能在STEM的指导下独立探索生活和社会中遇到的相关物理现象项目，以便应用所学知识。 例如，探索杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2时，当F1×L1（或F2×L2）不变时，F2与L2（或F1×L1）呈反比关系。 结合数学中函数的知识，可以画出它与图像的关系，图像中任意一点的横坐标和纵坐标的乘积为F1×L1（或F2×L2），然后就可以学会分析问题，从而达到提高核心素养的根本目的。
解决问题：有一根长1m、粗细均匀的金属杆，可以绕O点在垂直平面内自由旋转。一个拉力——位移传感器垂直作用在杆上，可以使杆保持水平平衡。 传感器显示其拉力F与作用点到O点的距离x之间的关系，如图7A所示。 由图可知，金属棒的重量为N； 保持F的大小不变，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，如下图B所示，力F的方向为。
节省劳动力2.4不变
本题将充分运用科学、技术、工程和数学知识来解决杠杆动态平衡中的力问题。 要解决本题中金属棒的重力，如图A所示，首先需要了解粗细均匀的金属棒的重心在其中点，即重力的力臂L G为0.5m（金属杆水平平衡）； 其次，在 Fx 图中，F 与 F 成反比关系，如图 B 所示，要保持 F 的大小不变，就应保持动力臂和阻力臂不变，或者动力臂和阻力臂的比例不变应保持不变杠杆初中物理，即力F的方向垂直向上。
总结与评价
与传统的初中物理实验教学相比，STEM项目下的初中物理实验教学更加注重跨学科知识的重要性、自主探究实验的多样性和灵活性、探究结果的非唯一性以及培养学生的能力。学生的思维能力。 学生终身的独立探究和实验发挥主导作用。
STEM项目结合先进的教育教学理念，在学生参与探究性实验过程中，对研究方法、研究思路、合作途径、数据处理等提供有力而清晰的讲解。 这种自主探究的方式充分调动了学生参与实验的积极性和自主性。 从而实现以生活体验为方法、意义建构为途径、核心素养为根本目的的STEM教育下的初中物理实验教学。