用探究活動(dòng)突破力臂教學(xué)難點(diǎn)

王紅旗

(連云港市浦南中學(xué) 江蘇 連云港 222346)

力臂概念是杠桿一節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)，蘇科版物理教材九年級(jí)上冊(cè)第3頁(yè)直接給出力臂概念，硬性地把力臂概念強(qiáng)加給學(xué)生，盡管很多學(xué)生能正確說(shuō)出定義，但并不理解其中的原因.筆者認(rèn)為教材的這種處理方式不符合探究教學(xué)的基本原則，違背了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.筆者在教學(xué)中采取以下實(shí)驗(yàn)方案,收到了良好的效果，在此介紹探究過(guò)程與同行討論力臂概念的引入方式.

為了讓學(xué)生感知力臂，化解難點(diǎn)，教師在引出力臂概念時(shí)可以借助探究活動(dòng)展開(kāi)，活動(dòng)過(guò)程如下.

活動(dòng)1:直棍提書(shū)包

器材：若干根約1 m長(zhǎng)的直棍(學(xué)生自備)，若干個(gè)書(shū)包(學(xué)生自備)，彈簧測(cè)力計(jì)，鐵架臺(tái)若干，細(xì)線等.

過(guò)程：將學(xué)生每4人編為一小組，按下面三步完成力臂概念的建立.

第一步：暴露學(xué)生錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)——離支點(diǎn)越遠(yuǎn)用力越小.

讓學(xué)生分別按圖1所示3個(gè)位置沿圖示方向向下施力使杠桿在水平位置靜止.

師：3次彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)是否一樣？

生：不一樣，F(xiàn)1>F2>F3.

師(引申)：這說(shuō)明要使杠桿保持這種狀態(tài)，力的大小與什么有關(guān)？

生：跟力的作用點(diǎn)和支點(diǎn)的遠(yuǎn)近有關(guān)，力的作用點(diǎn)越遠(yuǎn)，用力越小.

圖1

第二步：逆向思維探究“力的作用點(diǎn)越遠(yuǎn)，用力越小嗎”.

對(duì)學(xué)生的回答教師不加解釋，再讓學(xué)生按圖2所示操作，即力的作用點(diǎn)不變，改變力的方向，使杠桿在水平位置保持靜止.學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)雖然作用點(diǎn)相同，但力的大小卻不同，且F1>F2.學(xué)生無(wú)法解釋，內(nèi)心必然產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲，這是為什么呢？這種感知力臂的方式，增加了探究的過(guò)程和體驗(yàn)，比蘇科版物理課本九年級(jí)上冊(cè)第3頁(yè)上以用螺絲刀撬圖釘為例加以說(shuō)明要生動(dòng)得多.教師通過(guò)適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)、啟發(fā)，讓學(xué)生體會(huì)探究的樂(lè)趣，尋找學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，化被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，把課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人.通過(guò)逆向思維探究“力的作用點(diǎn)越遠(yuǎn)，用力越小嗎”，為力臂概念的建立奠定了基礎(chǔ).

圖2

第三步：糾正錯(cuò)誤，建立正確觀點(diǎn).

在激發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突以后，教師提出新的質(zhì)疑：“在這種情況下，決定拉力大小的因素是什么呢？”實(shí)際上是把學(xué)生的探究學(xué)習(xí)引向深入.

活動(dòng)：教師自制杠桿教具演示力臂,如圖3所示.

圖3

教師演示實(shí)驗(yàn)，如圖3所示，在一個(gè)木質(zhì)小黑板上固定一個(gè)以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿，左端掛一重物，用彈簧測(cè)力計(jì)依次在右端A，B，C三個(gè)位置沿如圖方向用力，分別讀出在三個(gè)位置杠桿處于水平位置時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，發(fā)現(xiàn)三個(gè)力的大小竟然相等(F1=F2=F3).這說(shuō)明“力的作用點(diǎn)越遠(yuǎn)，用力越小”的回答是錯(cuò)誤的.

觀察發(fā)現(xiàn)，在A，B，C三個(gè)位置拉力的作用線恰好為以支點(diǎn)O為圓心的同一個(gè)圓的切線.那么，拉力的大小是不是與這個(gè)圓的半徑有關(guān)呢？

保持圓心O不變，改變圓的半徑，再做與圖3相似的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)拉力的大小確實(shí)與圓的半徑有關(guān).半徑不同，所用的拉力不同；半徑相同，所用的拉力相同.圓的半徑就是從支點(diǎn)到拉力作用線的距離，好像是拉力的“胳膊”，我們稱為“力臂”.

從支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離，稱為動(dòng)力臂，從支點(diǎn)到阻力作用線的距離，稱為阻力臂.這樣，力臂概念的建立水到渠成.通過(guò)探究活動(dòng)，向?qū)W生展示了力臂的含義，符合探究教學(xué)的基本原則和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.

通過(guò)探究活動(dòng)，學(xué)生對(duì)力臂的概念留下了深刻的印象，先通過(guò)圖1的操作暴露學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，通過(guò)圖2的操作使學(xué)生產(chǎn)生激烈的認(rèn)知沖突，最后，通過(guò)教師演示實(shí)驗(yàn)，糾正學(xué)生錯(cuò)誤觀點(diǎn)，讓學(xué)生輕松地“看到”了力臂的含義.用探究活動(dòng)突破力臂教學(xué)難點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)一種愉快和諧的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生經(jīng)歷概念的形成過(guò)程，注重思維和情感的參與，讓學(xué)生的思維能力在學(xué)習(xí)中健康成長(zhǎng).探究過(guò)程中充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，要求學(xué)生用眼去發(fā)現(xiàn)，用手去創(chuàng)造，用腦去思考，著眼于學(xué)生技能、智力和創(chuàng)造才能的發(fā)展，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅，符合教學(xué)規(guī)律.