時(shí)玉敬 丁金龍 許萬(wàn)松

☆創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)☆

蘇科版初中物理實(shí)驗(yàn)：“探究杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探討

時(shí)玉敬 丁金龍 許萬(wàn)松

蘇科版初中物理九年級(jí)上冊(cè)第十一章第一節(jié)《杠桿》中有“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn)，這是教材中的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)之一。筆者和同事在對(duì)該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，也進(jìn)行了反思，對(duì)該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)做了探討和改進(jìn)。

一、如何減小彈性卡子的質(zhì)量對(duì)杠桿平衡的影響

杠桿作為成套的物理實(shí)驗(yàn)器材，生產(chǎn)廠家一般會(huì)配備兩個(gè)鋼絲做的彈性卡子。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，卡子質(zhì)量雖小，但在調(diào)節(jié)杠桿平衡時(shí)還是有影響的，經(jīng)測(cè)量，單個(gè)卡子的質(zhì)量在0.4 g左右，對(duì)杠桿平衡的影響不能忽視。例如，將鋼制卡子卡在杠桿上，兩個(gè)卡子到支點(diǎn)的距離相等，杠桿在水平位置平衡(如圖1所示)。如果一邊卡子的位置不變，改變另一邊卡子的位置，則發(fā)現(xiàn)杠桿不能在水平位置平衡(如圖2所示)。這說(shuō)明卡子的質(zhì)量對(duì)杠桿的平衡有一定的影響。在探究杠桿平衡條件時(shí)，要改變力的大小、力臂的長(zhǎng)短。當(dāng)杠桿再次在水平位置平衡時(shí)，若撤銷動(dòng)力F1和阻力F2后會(huì)發(fā)現(xiàn)，杠桿不能在水平位置保持平衡(如圖2所示)。為了減小這個(gè)影響，我們嘗試以質(zhì)量更小的棉線作為線圈，套在杠桿上，對(duì)杠桿的平衡幾乎沒(méi)有影響(如圖3所示)。因此，做探究杠桿的平衡條件實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們建議用棉線圈來(lái)代替彈性卡子。

圖1

圖2

圖3

二、如何消除應(yīng)采用彈簧秤帶來(lái)的誤差

在探究杠桿平衡條件時(shí)，傳統(tǒng)的做法是用鉤碼來(lái)代替作用在杠桿上的動(dòng)力F1、阻力F2，不用彈簧測(cè)力計(jì)去拉。原因有二：一是用鉤碼比較方便，學(xué)生易觀察，動(dòng)力F1和阻力F2的大小易確定；二是彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量的動(dòng)力F1不準(zhǔn)確，往往會(huì)出現(xiàn)測(cè)量的動(dòng)力F1乘以動(dòng)力臂l1與阻力F2乘以阻力臂l2不等的情況(如圖4所示)。

圖4

我們認(rèn)為有必要用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量拉力F1，因?yàn)檫@樣，實(shí)驗(yàn)時(shí)教師很容易用松和緊的方法改變力的大小，學(xué)生很快能觀察到杠桿在平衡和不平衡之間的變化，實(shí)驗(yàn)給學(xué)生的印象也比較深刻。

測(cè)量的動(dòng)力F1出現(xiàn)不準(zhǔn)的原因是對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)沒(méi)有調(diào)零，因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)自身也有質(zhì)量。彈簧測(cè)力計(jì)在豎直方向上正立、倒立時(shí)均可調(diào)零。

三、教材實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格的改進(jìn)

本實(shí)驗(yàn)的目的是探究杠桿平衡的條件，實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)平衡與不平衡兩種情況，我們的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是將平衡與不平衡的數(shù)據(jù)都記錄下來(lái)，這樣學(xué)生才會(huì)深刻體驗(yàn)杠桿平衡的條件。因此，建議把教材中表格進(jìn)行改進(jìn)。

教材原表見(jiàn)表1：

表1

改進(jìn)后的表格見(jiàn)表2：

表2

2011-11-30

時(shí)玉敬，本科，中教高級(jí)。丁金龍，本科，中教高級(jí)。許萬(wàn)松，本科，中教高級(jí)。

江蘇省南京市高淳縣第二中學(xué)。