周林勇

【摘 要】對八年級物理“探究二力平衡的條件”實驗的改進，是初中物理實驗的典型個例，在教學過程中應該讓學生經(jīng)歷對實驗原理、器材、步驟、結(jié)果等進行評價和分析，在探究過程中發(fā)現(xiàn)問題，嘗試改進，使實驗更精確。

【關(guān)鍵詞】二力平衡;摩擦力;實驗方案;評價;改進

《二力平衡的條件》是人教版八年級《物理》下冊第八章第二節(jié)的內(nèi)容，這是初中科學力學教學的一個重點內(nèi)容，也是進一步學習功、能、機械能守恒等物理知識的基礎(chǔ)。通過對這些內(nèi)容的教學，能讓學生深切感受以實驗為基礎(chǔ)、以嚴謹邏輯關(guān)系構(gòu)成為理論結(jié)構(gòu)的科學學科特色。本文將對“二力平衡”實驗教學方法進行了簡要探討。

一、探究滿足二力平衡的條件

圖1 圖2

多數(shù)教材在探究“二力平衡的條件”時，采用的是如上圖1所示的方案，把木塊放在水平桌面上，在兩邊懸掛重物通過安裝在桌面兩端的滑輪拉木塊，進行實驗探究。在實際探究時發(fā)現(xiàn)，兩邊所掛砝碼質(zhì)量相同時，木塊保持靜止;當木塊向右勻速運動時，右邊鉤碼的質(zhì)量大于左邊鉤碼的質(zhì)量。分析原因，木塊向右勻速運動時，受到桌面對它向左的摩擦力，木塊在水平方向上受到拉力F1、F2和摩擦力f三個力的作用，這三個力是平衡的，滿足關(guān)系：F1+f=F2，所以F2>F1。

二、摩擦力介入的探究實驗

許多老師設(shè)計了多種減小摩擦力影響的實驗方案，其中最具代表性的如圖2所示。用一輛裝有輪子的小車代替圖1中的木塊做實驗，把原來的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，使摩擦力的影響大大的減小了。在實際探究過程中，發(fā)現(xiàn)小車勻速運動時，兩邊的拉力F1和F2仍然有一定的偏差，說明這種改進方案對于減小摩擦力的影響的效果是有限的。

新課程的核心理念之一就是要讓學生經(jīng)歷探究過程，如何在保持傳統(tǒng)實驗的基礎(chǔ)上，讓學生積極參與到二力平衡條件的探究中來呢？基于以上種種思考，本人在執(zhí)教時，在這個實驗的基礎(chǔ)上又加了一個探究實驗——“紙牌平衡實驗”。利用一張兩個角拉上線的紙牌，兩把彈簧秤和一把剪刀進行實驗，由于小紙片的重力遠小于鉤碼對卡片的拉力，所以小紙片的重力可以忽略不計。這一設(shè)計符合物理學中忽略次要因素、突出主要因素、建立理想模型的思想。

三、有關(guān)測量二力的實驗探究

在探究“二力平衡的條件”的活動中，考慮到力的三要素都是影響力的作用效果的因素，探究“二力平衡的條件”也需要從力的大小、方向和作用點等方面著手，設(shè)計實驗方案時要運動控制變量的方法。

為了準確方便的測出拉力的大小，采用的兩邊掛砝碼的方法，把研究對象放在水平面上，砝碼的重力就等于拉力的大小，并且拉力的方向沿水平方向，安裝兩個定滑輪則是為了改變拉力的方向，避免自身重力對實驗結(jié)果的影響，

怎樣證明二力平衡時必須作用在同一直線上，可以逆向思考，把研究對象旋轉(zhuǎn)一個角度（如上圖），使作用在同一物體的兩個力不在同一直線上，松手后觀察研究對象能否保持平衡。

學生了解了為什么這樣做，才知道如何去做。教師如果讓學生了解了有關(guān)“二力平衡的條件”的實驗方案的設(shè)計意圖，就能夠使學生更好完成實驗探究，并且可以幫助學生理解“二力平衡的條件”。

該實驗主要突出了以下幾個優(yōu)點：

1.減少了摩擦力的影響。由于紙牌重力很小，表面較光滑，與拉力相比紙牌和桌面的摩擦力可忽略不計。

2.實驗精度較高。兩條線固定在紙牌上，用彈簧測力計拉住，使得紙牌靜止，讀取兩個測力計的數(shù)值。改變兩側(cè)拉力的大小，總結(jié)出靜止時兩個力必然大小相等、方向相反。扭轉(zhuǎn)紙牌的角度，使兩個力不在一條直線上，放手，觀察紙牌的運動狀態(tài)，最終平衡時兩個力的方向必然在一條直線上（效果很明顯）。

3.體現(xiàn)科學學科的嚴謹性。實驗中讓學生在紙牌處于平衡時，用剪刀把紙牌一剪為二，結(jié)果紙牌馬上就不處于平衡狀態(tài)了，可以巧妙地得出“二力平衡條件之一：作用在同一物體上”的結(jié)論。（這是一個學生較容易忽略的結(jié)論，本實驗中的經(jīng)歷讓學生留下了深刻的印象，而教材中的實驗是無法驗證的）。

4.實現(xiàn)了讓每個學生親身體驗探究過程的目標。通過實驗操作和對比觀察，讓他們在觀察、解決問題的過程中，理解二力平衡的條件，實現(xiàn)知識的自我建構(gòu)，提高動手操作能力和綜合思維能力，并從中體驗科學探究的樂趣。從而達成教學目標。實驗中我欣喜地看到：學生們一邊做實驗，一邊分析討論，合作默契，臉上洋溢著開心的笑容，這些深深感染著我。新課程重視“過程”目標的落實，重視“情感”目標的體現(xiàn)，重視聯(lián)系學生的生活、社會實踐和現(xiàn)代科技。

通過探究我認為此實驗還存在以下缺點：

1.實驗內(nèi)容受到一定局限性。只能探究水平、左右方向的二力平衡問題，容易使學生認為只有在這個方向上的兩個力才能平衡。缺乏各個方向上二力平衡的探究過程。

2.實驗參與性受到一定限制。受器材、實驗裝置、學生動手能力的影響，較難開展小組實驗，一般采用老師演示的方法。這樣，學生缺少親身體驗，對培養(yǎng)學生的科學探究能力不利。

總之，物理知識和科學技術(shù)、社會生活息息相關(guān)。關(guān)注現(xiàn)代物理科學技術(shù)的新科技、新成果、新動向，都能使學生真正了解到物理知識的實用價值，使物理教學過程成為學生愉悅的情感體驗過程，讓學生感悟到實際生活中的物理的奇妙和規(guī)律，從而激發(fā)學生勇于探索科學知識的最大潛能，真正實現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會。endprint