嵇振國

[摘要]人教版八年級物理下冊課本中，關于“二力平衡條件”的探究實驗一直采用傳統(tǒng)實驗進行教學.此探究實驗的直觀性較差，不利于學生觀察實驗現象，實驗過程中的操作不夠嚴謹，不利于學生通過實驗直接完整地得出“二力平衡條件”，有必要做些改進。

[關鍵詞]二力平衡條件 探究實驗 實驗改進

[中圖分類號] G633.7

[文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2016）02-0072

在新課程標準中提出：“物理要重視對學生科學探究能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，讓學生經歷科學探究過程、學習科學研究方法、發(fā)展初步的科學探究能力”。可見，新課程標準把科學探究作為改革傳統(tǒng)教學的一個重點.要貫徹這一教學觀念，就要在教學中創(chuàng)建一個合理的科學探究平臺，以培養(yǎng)學生的科學探究能力。

現行教材中的“二力平衡”的實驗是力學中的一個重要內容，是進一步學習初中力學的基礎。但在傳統(tǒng)的“二力平衡”實驗中存在一些不足，在此，結合白己的教學體會，對此實驗進行改進。

一、傳統(tǒng)實驗裝置及其不足

現行的人教版八年級物理課本的《二力平衡》的實驗裝置如圖1所示。用此實驗裝置探究《二力平衡》條件存在一些弊端。

1.摩擦力對探究實驗的影響較大

在傳統(tǒng)實驗中，研究《-力平衡》條件中力的大小關系時，受到小車與桌面的摩擦力影響，當兩盤砝碼質量相差不大時，小車也能保持靜止。而在探究二力在同一直線上時，由于摩擦力的作用，盤中的砝碼質量較小時，小車被扭轉后仍保持靜止，此時必須掛較重的砝碼才能使小車發(fā)生轉動。

2.實驗中受到多力的影響

小車靜止在水平桌面上，水平方向上除了受摩擦力影響外，小車在豎直方向上還受到重力和支持力的作用，并非只在水平方向上受到二力，使實驗的說服力降低。

3.實驗在探究方式上有一定的限制

在圖l的實驗中，學生一般只能探究水平方向上的二力平衡，這樣做很容易使部分學生認為只有在水平方向上的兩個力才能平衡，使學生不能在其他方向上探究二力平衡的條件；同時學生難以探究物體處于勻速直線運動狀態(tài)下的二力平衡條件。

4.實驗內容受到一定的限制

學生不能通過此實驗探究二力方向相反、二力作用在同一物體上兩個力平衡的條件，實驗的探究過程不夠嚴謹，有一定的限制。

二、實驗的改進和優(yōu)點

改進的實驗器材：鐵架臺、塑料板、塑料片、細繩、彈簧測力計、剪刀、滑輪若干、鉤碼若干。

實驗裝置如圖2所示，在改進后的實驗中，把定滑輪固定在塑料板上，用塑料片代替小車，細繩系住塑料片的兩端，細繩兩端掛上砝碼，探究兩個拉力要滿足什么條件才能使塑料片靜止而處于平衡狀態(tài)。

改進后的實驗，主要表現出以下的優(yōu)點。

1.摩擦力對探究實驗的影響大大減小

實驗中代替小車的塑料片的重力小，與塑料片兩端受到的拉力比較，塑料片的重力和實驗中由滑輪和細繩產生的摩擦力可以忽略不計。同時也解決了在課本實驗中小車在水平面上受到多個力對實驗的影響。

2.實驗準確度較高

（1）在細繩兩端掛上質量相等的砝碼，使塑料片靜止，然后改變砝碼的質量使細繩兩端砝碼的質量不相等。從而得出《二力平衡》條件之一：力的大小相等，如圖2。

（2）把塑料片扭轉一定的角度，如圖3，放手后學生可以觀察到塑料片不能保持靜止而是發(fā)生運動，從而得出《二力平衡》的另一個條件：兩個力必須在同一直線上。此步驟也可用如圖4所示的方法進行實驗。

（3）用手把塑料片壓在塑料板上，把細繩兩端的拉力同時通過一個滑輪向同一方向拉，放手后塑料片發(fā)生運動，如圖5。用反證的方法說明二力平衡時必須要求力的方向相反。

上面的三個探究步驟中，即使砝碼的質量很小時，實驗效果也很明顯，克服了傳統(tǒng)實驗的缺點。

3.體現了實驗的嚴謹性

“作用在同一物體上”是二力平衡條件之一。這一結論是學生較容易忽略的結論，也是傳統(tǒng)實驗中學生較難驗證的步驟，在傳統(tǒng)實驗中是無法論證的。而本實驗中讓塑料片處于平衡時，讓學生用剪刀把塑料片從中間剪開一分為二，塑料片馬上就向兩邊運動了，如圖6，可以巧妙得出結論，同時給學生留下深刻的印象。

4.實驗的局限性小

在改進的實驗中，除了可以在水平方向上進行實驗探究外，改變滑輪的位置還可以在傾斜方向上、豎直方向上進行探究，如圖7。同時培養(yǎng)學生的觀察能力和創(chuàng)新能力，達到新課程標準的要求。

5.探究勻速直線運動狀態(tài)下二力平衡條件

在實驗中用彈簧測力計代替其中一端的鉤碼，拉著塑料片在水平方向做勻速直線運動，可直接讀出力的大小等于另一端鉤碼對塑料片產生的拉力，驗證二力平衡的條件，如圖8。

當然，在實驗中，也可以在塑料片兩端都用彈簧測力計拉著使塑料片保持靜止，直接讀彈簧測力計示數，更直接地驗證《二力平衡》條件。

6.讓每個學生都有探究體驗

從這一節(jié)課的實際教學中，可以證明實驗的改進是很成功的。改進后的《二力平衡》實驗變得更易操作、更直觀、實驗方法更多種，讓學生在探究過程中，更容易理解、掌握《二力平衡》條件，讓學生在實驗中體驗到了科學探究的樂趣，培養(yǎng)學生學習物理的興趣。我利用這個改進過的《二力平衡》實驗在《廣西初中課程資源庫建設》項日2014年賀州市優(yōu)質課比賽中得到了教師和評委的肯定，榮獲一等獎。