林彬+王国城

摘要：在物理教学中，物理实验既是物理教学内容的一个重要的组成部分，

又是物理研究的一种重要方法，同时也是激发学生学习兴趣、培养学生能力的前提。所有的物理知识都是在实验的基础上建立起来的，因此，在初中阶段对学生进行实验的养成教育，既贯彻了当前素质教育的要求，又有利于提高课堂效率。我们对初中物理实验《探究杠杆的平衡条件》尝试着做了些改进，在此与大家一起分享。

关键词：杠杆平衡条件；初中物理实验；教学设计

G633.7

一、实验内容设计

该实验重点是使学生知道什么是杠杆平衡，探究杠杆平衡需满足的条件。难点是学生对力臂的寻找存在较大困难。原实验这样设计：在支点两侧悬挂钩码，调节合适位置，使杠杆在水平位置平衡，探究规律：动力×动力臂=阻力×阻力臂。

在水平位置平衡，力臂正好在杠杆上，这样处理的优点是：方便学生读出力臂，降低难度。缺点是思维太局限于特殊情形。（图）这时杠杆平衡吗？支点到力的作用点的距离还是力臂吗？怎样测力臂呢？力臂一定在杠杆上吗？有些学生从实验中得出结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。把这个结论就当做是杠杆平衡的条件。这显然是错误的。造成这种错误认识主要是由于原实验中两力的方向平行导致的。解决的就好办法是改变力的方向，进行实验。在原实验的基础上改进可以用弹簧秤代替钩码斜拉。但在实际操作中会遇到以下两个问题：1、力的读数不准确。向上拉时，由于手的抖动，力的大小和方向都不容易确定。倒挂拉时，还存在弹簧秤自身重力影响，导致了指针读数与实际拉力大小不相等。2、力臂的测量存在困难。为解决以上两个问题，我们着手设计了 “全方位杠杆平衡条件探究仪”。

二、实验方法设计

（如何解决与杠杆成不同夹角的力的准确测量呢？）我们将原来在竖直平面内转动的杠杆改为在水平平面上转动，通过改变钩码数量改变力的大小、通过定滑轮位置调节改变作用在杠杆上的力的方向，这样（就）可以让杠杆在任意位置保持平衡，實现与杠杆成不同夹角的力的较准确测量。操作起来简单方便。（从而解决了各个方向力的准确测量这一难题）

（如何快速准确测量力臂呢？）为了使学生明白力臂不一定在杠杆上，我引导学生将原实验中的杠杆和刻度分离，制作了可转动的圆形刻度盘，如图：

刻度盘上，零刻度在圆心，向两边刻度读数逐渐增大。实验时，杠杆的支点位于圆心处。如何使用它测量力臂呢？当杠杆平衡时，转动刻度盘，使黑色的刻度线与力的方向重合，表示力的作用线，读出盘上对应刻度，即为其力臂的长度。这样，用相互垂直的两根线分别表示力的作用线和力臂，强化了力臂与力的作用线垂直，让学生在实际动手操作过程中，加深了对力臂这个易错点的理解和认识，使之更形象直观，突破力臂测量的难点。

请看现场演示：我们把水平面作为杠杆转动的平面，自由选择力的作用点（左边第3格，点到点的距离11，右边第1格，点到点的距离5厘米），任意大小的力、任意方向的力。调节杠杆平衡，左边挂2个钩码，1牛。右边挂4个钩码，2牛。转动转盘，测量左边拉力力臂，（为10厘米），再测右边拉力力臂（为5厘米）。记录数据。甚至还可以改变杠杆的形状，换成倾斜平面进行实验。自由选择力的作用点（左边第5格，右边第2格），任意大小的力。（左边挂2个钩码。右边挂4个钩码），调节杠杆平衡，转动转盘，测量左边拉力力臂，（为12厘米），再测右边拉力读数（为6厘米）。这样，拓展了学生的思维，探究得出来的规律更有说服力，更有可信度。

改进后的实验，主要有以下三个方面的创新：

1.大胆突破，将单一竖直平面实验改为全方位多角度立体实验，使实验更科学。

2.使学生真正认识了力臂，突破力臂测量难点。

通过转盘，让力的作用线和力臂 “可视化”呈现，更明确了力和力臂的垂直关系，且直观、方便测量，突破了难点。

3.通过实验，真正扭转了学生常见的错误认识：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。更全面认识了杠杆。

实验过程，让学生自由探索，不仅培养了学生的动手能力、团队协作精神，而且避免了以特殊代替一般、以偏盖全的不科学研究方法。

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。在该实验上，本人做了小小的改进创新，希望能得到各位专家评委的指导帮助，谢谢大家！