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摘要：在物理教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)既是物理教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)重要的組成部分，

又是物理研究的一種重要方法，同時(shí)也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生能力的前提。所有的物理知識(shí)都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，因此，在初中階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的養(yǎng)成教育，既貫徹了當(dāng)前素質(zhì)教育的要求，又有利于提高課堂效率。我們對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)《探究杠桿的平衡條件》嘗試著做了些改進(jìn)，在此與大家一起分享。

關(guān)鍵詞：杠桿平衡條件；初中物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)設(shè)計(jì)

G633.7

一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

該實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)是使學(xué)生知道什么是杠桿平衡，探究杠桿平衡需滿(mǎn)足的條件。難點(diǎn)是學(xué)生對(duì)力臂的尋找存在較大困難。原實(shí)驗(yàn)這樣設(shè)計(jì)：在支點(diǎn)兩側(cè)懸掛鉤碼，調(diào)節(jié)合適位置，使杠桿在水平位置平衡，探究規(guī)律：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。

在水平位置平衡，力臂正好在杠桿上，這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是：方便學(xué)生讀出力臂，降低難度。缺點(diǎn)是思維太局限于特殊情形。（圖）這時(shí)杠桿平衡嗎？支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離還是力臂嗎？怎樣測(cè)力臂呢？力臂一定在杠桿上嗎？有些學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中得出結(jié)論：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。把這個(gè)結(jié)論就當(dāng)做是杠桿平衡的條件。這顯然是錯(cuò)誤的。造成這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)主要是由于原實(shí)驗(yàn)中兩力的方向平行導(dǎo)致的。解決的就好辦法是改變力的方向，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上改進(jìn)可以用彈簧秤代替鉤碼斜拉。但在實(shí)際操作中會(huì)遇到以下兩個(gè)問(wèn)題：1、力的讀數(shù)不準(zhǔn)確。向上拉時(shí)，由于手的抖動(dòng)，力的大小和方向都不容易確定。倒掛拉時(shí)，還存在彈簧秤自身重力影響，導(dǎo)致了指針讀數(shù)與實(shí)際拉力大小不相等。2、力臂的測(cè)量存在困難。為解決以上兩個(gè)問(wèn)題，我們著手設(shè)計(jì)了 “全方位杠桿平衡條件探究?jī)x”。

二、實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)

（如何解決與杠桿成不同夾角的力的準(zhǔn)確測(cè)量呢？）我們將原來(lái)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿改為在水平平面上轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)改變鉤碼數(shù)量改變力的大小、通過(guò)定滑輪位置調(diào)節(jié)改變作用在杠桿上的力的方向，這樣（就）可以讓杠桿在任意位置保持平衡，實(shí)現(xiàn)與杠桿成不同夾角的力的較準(zhǔn)確測(cè)量。操作起來(lái)簡(jiǎn)單方便。（從而解決了各個(gè)方向力的準(zhǔn)確測(cè)量這一難題）

（如何快速準(zhǔn)確測(cè)量力臂呢？）為了使學(xué)生明白力臂不一定在杠桿上，我引導(dǎo)學(xué)生將原實(shí)驗(yàn)中的杠桿和刻度分離，制作了可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形刻度盤(pán)，如圖：

刻度盤(pán)上，零刻度在圓心，向兩邊刻度讀數(shù)逐漸增大。實(shí)驗(yàn)時(shí)，杠桿的支點(diǎn)位于圓心處。如何使用它測(cè)量力臂呢？當(dāng)杠桿平衡時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤(pán)，使黑色的刻度線與力的方向重合，表示力的作用線，讀出盤(pán)上對(duì)應(yīng)刻度，即為其力臂的長(zhǎng)度。這樣，用相互垂直的兩根線分別表示力的作用線和力臂，強(qiáng)化了力臂與力的作用線垂直，讓學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手操作過(guò)程中，加深了對(duì)力臂這個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)的理解和認(rèn)識(shí)，使之更形象直觀，突破力臂測(cè)量的難點(diǎn)。

請(qǐng)看現(xiàn)場(chǎng)演示：我們把水平面作為杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的平面，自由選擇力的作用點(diǎn)（左邊第3格，點(diǎn)到點(diǎn)的距離11，右邊第1格，點(diǎn)到點(diǎn)的距離5厘米），任意大小的力、任意方向的力。調(diào)節(jié)杠桿平衡，左邊掛2個(gè)鉤碼，1牛。右邊掛4個(gè)鉤碼，2牛。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，測(cè)量左邊拉力力臂，（為10厘米），再測(cè)右邊拉力力臂（為5厘米）。記錄數(shù)據(jù)。甚至還可以改變杠桿的形狀，換成傾斜平面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。自由選擇力的作用點(diǎn)（左邊第5格，右邊第2格），任意大小的力。（左邊掛2個(gè)鉤碼。右邊掛4個(gè)鉤碼），調(diào)節(jié)杠桿平衡，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，測(cè)量左邊拉力力臂，（為12厘米），再測(cè)右邊拉力讀數(shù)（為6厘米）。這樣，拓展了學(xué)生的思維，探究得出來(lái)的規(guī)律更有說(shuō)服力，更有可信度。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，主要有以下三個(gè)方面的創(chuàng)新：

1.大膽突破，將單一豎直平面實(shí)驗(yàn)改為全方位多角度立體實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更科學(xué)。

2.使學(xué)生真正認(rèn)識(shí)了力臂，突破力臂測(cè)量難點(diǎn)。

通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)，讓力的作用線和力臂 “可視化”呈現(xiàn)，更明確了力和力臂的垂直關(guān)系，且直觀、方便測(cè)量，突破了難點(diǎn)。

3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，真正扭轉(zhuǎn)了學(xué)生常見(jiàn)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：動(dòng)力×支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離=阻力×支點(diǎn)到阻力作用點(diǎn)的距離。更全面認(rèn)識(shí)了杠桿。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生自由探索，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，而且避免了以特殊代替一般、以偏蓋全的不科學(xué)研究方法。

創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。在該實(shí)驗(yàn)上，本人做了小小的改進(jìn)創(chuàng)新，希望能得到各位專(zhuān)家評(píng)委的指導(dǎo)幫助，謝謝大家！