羅立志

【摘要】? 學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)是否能夠準(zhǔn)確理解，關(guān)系到學(xué)生是否能高效學(xué)習(xí)，關(guān)系到學(xué)生物理思維的培養(yǎng)，關(guān)系到學(xué)生后續(xù)的發(fā)展。學(xué)生不能理解只是記住，勢(shì)必使學(xué)生養(yǎng)成對(duì)物理知識(shí)死記硬背的習(xí)慣，即使考試偶爾得到高分也不代表高水平。初中物理要是沒(méi)有做好學(xué)生物理思維的培養(yǎng)，學(xué)生在以后高中物理的學(xué)習(xí)中將會(huì)有極大的思維障礙。

【關(guān)鍵詞】? 實(shí)驗(yàn) 杠桿平衡 高效

【中圖分類號(hào)】? G633.7? ?? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A ? ? 【文章編號(hào)】? 1992-7711（2020）15-059-02

物理是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，教學(xué)中需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)探究，有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)生不一定能準(zhǔn)確的理解為什么，教材未作闡述，老師也沒(méi)有清楚的講解，只要求學(xué)生記住怎么做，考試能得分就行。但是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)是否能夠準(zhǔn)確理解，關(guān)系到學(xué)生是否能高效學(xué)習(xí)，關(guān)系到學(xué)生物理思維的培養(yǎng)，關(guān)系到學(xué)生后續(xù)的發(fā)展。學(xué)生不能理解只是記住，勢(shì)必使學(xué)生養(yǎng)成對(duì)物理知識(shí)死記硬背的習(xí)慣，即使考試偶爾得到高分也不代表高水平。初中物理要是沒(méi)有做好學(xué)生物理思維的培養(yǎng)，學(xué)生在以后高中物理的學(xué)習(xí)中將會(huì)有極大的思維障礙。

例如初中物理探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是初中物理比較重要的實(shí)驗(yàn)，中考物理實(shí)驗(yàn)操作考試時(shí)經(jīng)常將其列為考試題目。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)探究精神，學(xué)會(huì)科學(xué)探究的方法。例如如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如何避免實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偶然性，怎樣分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出普遍規(guī)律等。但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)方面教師有所忽視，學(xué)生無(wú)法準(zhǔn)確理解，需要老師們?cè)诮虒W(xué)中補(bǔ)充解釋。

在該實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，目的一是方便測(cè)量力臂，其二是避免杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的影響。目的一教材有說(shuō)明，教師有講解，教輔資料也有闡述，學(xué)生理解沒(méi)有困難。學(xué)生對(duì)目的二杠桿自重為什么要影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論，怎樣影響，學(xué)生無(wú)法理解，無(wú)論實(shí)驗(yàn)前還是實(shí)驗(yàn)后都是糊涂的，我們老師一般也沒(méi)有解釋，勢(shì)必造成學(xué)生死記結(jié)論，考試靠記憶填空。當(dāng)類似的情況多次發(fā)生時(shí)將對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣造成極大的傷害，更不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)理解。所以老師在實(shí)驗(yàn)后有必要組織探究杠桿自重會(huì)怎樣影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

首先應(yīng)明確杠桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，支點(diǎn)并不在杠桿的正中，而是在杠桿正中心偏上方。當(dāng)杠桿不掛重物靜止時(shí)，如果杠桿處在如圖1所示狀態(tài)，杠桿重心在支點(diǎn)左邊，重力將使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，最后靜止在圖2的狀態(tài)，杠桿的重心必然在支點(diǎn)的正下方，重力作用線通過(guò)支點(diǎn)，杠桿本身重力的力臂為零。

當(dāng)杠桿在圖2的狀態(tài)直接掛重物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)重物的位置，使杠桿在水平位置靜止時(shí)（如圖3所示），杠桿本身的重力力臂不再為零，設(shè)其為L(zhǎng).根據(jù)杠桿的平衡條件有：G1L1+GL=G2L2，那么實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)關(guān)系始終為G1L1>G2L2.如果差距不大，同學(xué)們會(huì)誤認(rèn)為是實(shí)驗(yàn)誤差，結(jié)果是杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。

實(shí)驗(yàn)前如果調(diào)節(jié)了杠桿在水平位置平衡，此時(shí)重力作用線經(jīng)過(guò)支點(diǎn)（如圖4所示），重力的力臂一定為零。掛上物體后，杠桿如果沒(méi)有靜止在水平位置，重力的力臂就不為零，設(shè)其為L(zhǎng)，重物對(duì)杠桿拉力的力臂就不在杠桿上，如圖5所示。這時(shí)杠桿也處于平衡狀態(tài)，平衡的條件是：G1L1=G2L2+GL，每個(gè)力臂都不方便測(cè)量?？梢哉{(diào)節(jié)重物在杠桿上的位置，使杠桿在水平位置平衡（如圖6所示），此時(shí)L為零，L1、L2都在杠桿上，可以從杠桿上的刻度直接讀出，從而得出杠桿的平衡條件：G1L1=G2L2，此時(shí)杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響，操作也及其方便。

從以上分析可以看出，實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，怎樣消除了杠桿自重對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。為達(dá)到以上實(shí)驗(yàn)的效果，在制作杠桿時(shí)必須保證支點(diǎn)在杠桿中心偏上的位置，保證杠桿的中心不會(huì)與支點(diǎn)重合。但是，本人也曾見(jiàn)過(guò)將支點(diǎn)做在正中心的杠桿，這是生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)者對(duì)本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有完全理解造成的，用這種杠桿做實(shí)驗(yàn)將出現(xiàn)以下現(xiàn)象，給實(shí)驗(yàn)操作帶來(lái)極大不便。

這種杠桿在沒(méi)掛物體時(shí)，如果不能在水平位置平衡，它一定靜止在豎直狀態(tài)（如圖7所示）。調(diào)節(jié)平衡螺母，使杠桿能在水平位置平衡時(shí)，它不但可以在水平位置靜止，在其他任何位置都可以靜止，因?yàn)榇藭r(shí)杠桿的重心與支點(diǎn)重合（如圖8所示，O點(diǎn)既是支點(diǎn)也是杠桿重心），無(wú)論在那個(gè)位置，杠桿的自重對(duì)杠桿的平衡毫無(wú)影響，給杠桿的調(diào)節(jié)帶來(lái)不便。

實(shí)驗(yàn)前如果調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿能在水平位置平衡，掛上重物以后，杠桿不平衡時(shí)，放手杠桿就會(huì)旋轉(zhuǎn)到豎直狀態(tài)，給實(shí)驗(yàn)操作帶來(lái)困難。調(diào)節(jié)重物的位置，使杠桿能在水平位置平衡時(shí)，其時(shí)杠桿也可以在其它任何位置靜止（比如圖8所示狀態(tài)）。分析如下：

當(dāng)杠桿在水平位置平衡時(shí)有G1OA=G2OB，即=;當(dāng)杠桿在圖8的位置平衡時(shí)，由于ΔACO～ΔBDO，那么有=，由于沒(méi)有杠桿自重的影響（與圖5對(duì)比），所以此時(shí)=，即G1OC=G2OD，滿足杠桿的平衡條件，杠桿在此位置也能靜止，學(xué)生對(duì)杠桿是否平衡難以判斷。

基于以上原因，如果將杠桿的支點(diǎn)做在杠桿正中心，會(huì)給我們的實(shí)驗(yàn)操作帶來(lái)不便。

當(dāng)前，我校正大力推進(jìn)“三重六環(huán)”課堂模式，在該模式下，初中物理教研組正展開(kāi)“初中物理高效課堂建設(shè)研究”的課題研究。如果我們老師關(guān)注學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)的理解，能將實(shí)驗(yàn)從以上角度給學(xué)生透徹分析，相信學(xué)生對(duì)杠桿平衡實(shí)驗(yàn)有全面深刻的理解，心中不會(huì)有太多的疑惑，能使學(xué)生形成完整的知識(shí)體系，使學(xué)生獲得極大的成就感，極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，提高課堂效率，打造出真正的高效課堂。