《探究杠桿平衡條件》教學(xué)片段

姚敏

摘 要本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解力臂的概念，會(huì)畫(huà)力臂。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，總結(jié)歸納出杠桿的平衡條件，培養(yǎng)初步的分析概括能力，收集信息和處理信息的能力。

關(guān)鍵詞杠桿;平衡

中圖分類號(hào)：TG375+.11，B024.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2019）25-0204-01

本次實(shí)驗(yàn)是探究杠桿的平衡條件，實(shí)驗(yàn)器材是鐵架臺(tái)、杠桿、鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路

首先通過(guò)“拔圖釘”等活動(dòng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)杠桿，只介紹杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力和阻力，然后猜想影響杠桿平衡的因素，并通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究杠桿的平衡。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，再加入用彈簧測(cè)力計(jì)斜拉的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到影響杠桿平衡的因素，不是支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，而是支點(diǎn)到力的作用線的距離，由此引入力臂。最后在此基礎(chǔ)上總結(jié)出杠桿的平衡條件。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程（片段）

師：生活中使用杠桿能給我們帶來(lái)什么好處呢？

生：省力、方便……

師：生活中在使用杠桿有時(shí)需要杠桿靜止，如桿秤，有時(shí)需要杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，如用羊角錘翹起釘子。我們把杠桿處于靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)稱為杠桿的平衡。那么杠桿的平衡跟哪些因素有關(guān)呢？出示圖片，一位成人和小孩玩蹺蹺板。

師：1.你有哪些感興趣的問(wèn)題？

生：……

師：2.蹺蹺板在水平位置靜止由哪些因素決定？

生：猜想

學(xué)生探究：

1.如圖1所示，在木尺的一邊掛上鉤碼，一邊用彈簧測(cè)力計(jì)拉，使杠桿在水平位置平衡。

2.鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)的位置不變，改變鉤碼的數(shù)量，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如何變化？

3.鉤碼的數(shù)量和位置保持不變，改變彈簧測(cè)力計(jì)的位置，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如何變化？

4.鉤碼數(shù)量和彈簧測(cè)力計(jì)的位置保持不變，改變鉤碼的位置，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如何變化？

5.觀察分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，看看杠桿平衡的條件是什么？

生：兩邊的力與支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)距離的乘積相等

師：如果杠桿的左邊改用彈簧測(cè)力計(jì)斜著拉杠桿，使其在水平位置平衡（如圖2），你發(fā)現(xiàn)什么？

（使學(xué)生發(fā)現(xiàn)：當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)斜拉杠桿時(shí)，左右兩邊的力與支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)距離的乘積不再相等。形成認(rèn)知沖突，產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。然后教師引入“力的作用線”和“力臂”的概念。）

生：操作，觀察，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：為什么在同一位置沿不同方向使杠桿在水平位置平衡用力時(shí)力的大小不同？

師：同學(xué)們都知道力的三要素是：力的大小、方向、作用點(diǎn)。它們都能影響力的作用效果。

師：介紹力的作用線，然后讓一名學(xué)生到講臺(tái)上來(lái)，用刻度尺測(cè)量出此時(shí)支點(diǎn)到這個(gè)力作用線的距離，結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn)兩邊的力和支點(diǎn)到力的作用線的距離相等。

師：這說(shuō)明杠桿的平衡跟哪一段距離有關(guān)？

生：支點(diǎn)到力的作用線的距離。

師：物理學(xué)中把“從支點(diǎn)到力的作用線的距離”叫做力臂。動(dòng)力臂用字母l1表示，阻力臂用字母l2表示。

師：為什么我們開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的杠桿兩邊的力與支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)距離的乘積相等呢？

生：由于杠桿處于水平位置平衡，鉤碼對(duì)杠桿的拉力豎直向下，這時(shí)支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離恰好等于支點(diǎn)到力的作用線的距離。

師：實(shí)驗(yàn)中為什么讓杠桿在水平位置平衡？

生：便于測(cè)量力臂。

教師：由以上實(shí)驗(yàn)我們可以看出杠桿的平衡條件是什么？

學(xué)生：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂（F1L1=F2L2）

三、結(jié)論說(shuō)明

本節(jié)內(nèi)容的難點(diǎn)是力臂概念的引入和理解。傳統(tǒng)教學(xué)的方法是通過(guò)實(shí)例引入杠桿的概念，然后介紹杠桿的五要素，并通過(guò)作圖來(lái)強(qiáng)化，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究杠桿的平衡條件。杠桿的五要素：支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂都是通過(guò)教師的講解直接告訴學(xué)生的，學(xué)生雖然能知道力臂的概念，但為什么要引入力臂這個(gè)概念？力臂在杠桿平衡中所起的作用是什么？都不清楚。所以我對(duì)這節(jié)內(nèi)容作了一些調(diào)整，對(duì)“力臂”的處理，不“急于求成”，不強(qiáng)行灌輸，而是從學(xué)生實(shí)際出發(fā)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，順從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，層層遞進(jìn)，孜孜探索，最終建立力臂的概念，得出杠桿平衡的條件。

經(jīng)過(guò)調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)力的作用與支點(diǎn)到力的作用線的距離有關(guān)（與力的大小、方向、作用點(diǎn)，只不過(guò)，我們用力臂取代了力的方向和力的作用點(diǎn)對(duì)杠桿平衡的影響，簡(jiǎn)化了問(wèn)題，方便了研究。）引入力臂的概念，使學(xué)生更容易接受。

教無(wú)定法，無(wú)論哪種方法在實(shí)際操作中都要留給學(xué)生積極思維的空間，我覺(jué)得高質(zhì)量的學(xué)生活動(dòng)應(yīng)是學(xué)生的思維活動(dòng)。只要能使學(xué)生真正地產(chǎn)生思維的火花，都要提倡。老師需要做的是，在不同方法當(dāng)中結(jié)合實(shí)際做好適當(dāng)?shù)倪x取。