初中物理“探究杠桿的平衡條件”實驗改進探究

摘 要：“探究杠桿的平衡條件”實驗是學(xué)生對杠桿相關(guān)知識進行學(xué)習(xí)之后教材設(shè)計的探究實驗，主要是為了鞏固所學(xué)知識，加深學(xué)生對杠桿知識的記憶與理解。學(xué)生通過探究實驗，不但充分了解杠桿的平衡條件，還強化動手能力與實踐能力。本文針對“探究杠桿的平衡條件”實驗中存在的問題進行分析，結(jié)合自身經(jīng)驗提出幾點改進意見，以供實驗參考。

關(guān)鍵詞：實驗改進；杠桿平衡；條件探究

蘇科版物理教材中，杠桿平衡的實驗被安排在九年級上冊課本第十一章的第一節(jié)，該實驗是初中物理的重點實驗之一，也是難點實驗之一。教材安排學(xué)生分組實驗，讓學(xué)生充分體驗探究的過程，通過分析、處理實驗數(shù)據(jù)，尋找出使杠桿平衡時力與力臂之間的特殊規(guī)律。但在進行“探究杠桿的平衡條件”實驗過程中，實際操作存在一些問題導(dǎo)致實驗結(jié)果并不理想，一些客觀因素同樣對實驗造成一定的影響。教師在實驗教學(xué)過程中，應(yīng)注重對實驗的改進與創(chuàng)新，使學(xué)生在實驗探究中更方便、省時。

一、 “探究杠桿的平衡條件”實驗中存在的問題

教師在引導(dǎo)學(xué)生進行實驗的過程中，實驗裝置設(shè)計中存在的不足是影響實驗結(jié)果的主要因素。以下三點是學(xué)生在進行實驗的過程中較容易出現(xiàn)的問題：

（一） 實驗過程中較難把握的是調(diào)節(jié)杠桿平衡這一項操作，學(xué)生很難把握杠桿是否平衡，導(dǎo)致學(xué)生在實驗過程中心理壓力逐步增加，損傷實驗設(shè)施的同時還會打擊學(xué)生對實驗的興趣與操作的勇氣。部分杠桿上配備的塑料卡子或鐵質(zhì)掛鉤質(zhì)量不規(guī)范，是無法調(diào)節(jié)杠桿平衡的原因之一。而杠桿支點處軸與孔之間摩擦大也會影響到杠桿的平衡。

（二） 彈簧秤的操作問題使學(xué)生無法準確進行數(shù)據(jù)收集，對整個實驗操作產(chǎn)生影響。教材中的實驗教學(xué)采用的是在杠桿的左端掛鉤碼，在杠桿的右端用彈簧測力計向下拉動的方法，由于受到彈簧、秤鉤的重力的影響，使測得的拉力與實際相比較小。

（三） 學(xué)生記錄數(shù)據(jù)的實驗表格設(shè)計不合理，無法明確地看到實驗結(jié)果，不利于學(xué)生對實驗結(jié)果的分析，同樣不利于教師課后對實驗結(jié)果的驗收。部分學(xué)生認為三組實驗數(shù)據(jù)足夠論證杠桿平衡原理，但實際上只測三組數(shù)據(jù)未必會得出實驗結(jié)論，而部分學(xué)生選擇的實驗數(shù)據(jù)還會得到“動力+動力臂=阻力+阻力臂”的結(jié)論。

二、 “探究杠桿的平衡條件”實驗的改進措施

根據(jù)以上對“探究杠桿的平衡條件”實驗中存在問題的描述與分析，對實驗提出的改進措施如下：

（一） 在進行整個實驗的過程中，教師可以在杠桿上增加一個水平測試儀器，使學(xué)生在進行實驗的過程中，將更多的注意力放在對實驗的操作以及對數(shù)據(jù)的收集上，不至于因為操作上的小問題分心，反倒是使實驗?zāi)康谋灸┑怪谩＝處熆梢赃x擇在杠桿中部加一個“T”形的塑料板，最好選擇透明的塑料板，有利于學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的觀察與記錄。選擇“T”形板的中部做一條直線與塑料板上邊沿垂直，在杠桿中部綁上鉛垂線，當直線與鉛垂線重合，杠桿就恰好處于平衡狀態(tài)。在保持杠桿的平衡后，進行實驗操作。保證杠桿上的塑料卡子或是金屬掛鉤的規(guī)范質(zhì)量以及運用適量的潤滑劑降低軸與孔之間的摩擦，也是保證杠桿平衡的重要因素。

（二） 彈簧秤的操作不當是需要解決的問題之一，用彈簧秤來測量拉力F1，有利于教師在進行實驗操作過程中輕松改變拉力的大小，有利于學(xué)生觀察杠桿平衡或是不平衡時拉力數(shù)值變化。但是彈簧秤的秤鉤與彈簧也有一定的質(zhì)量，這一部分質(zhì)量不進行調(diào)零就會導(dǎo)致實驗操作出現(xiàn)偏差，所以在實驗操作前得將彈簧測力計倒置調(diào)零。

（三） 教材中的實驗數(shù)據(jù)記錄表格只記錄相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)，而沒有對實驗結(jié)果進行整理與填寫，導(dǎo)致學(xué)生在進行表格觀察時不易直觀地得出結(jié)論，對表格進行一定的升級與創(chuàng)新，在原有表格中加入杠桿是否平衡一欄，有利于學(xué)生在進行實驗數(shù)據(jù)記錄的過程中將實驗結(jié)果直接進行登記，查找實驗結(jié)果的過程也較為簡單，教師在進行實驗結(jié)果審閱時，也有利于觀察學(xué)生的實驗結(jié)果。學(xué)生在進行實驗過程中，也需要采集多組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不足無法得出實驗結(jié)論，甚至還會出現(xiàn)錯誤結(jié)論，只有保證實驗數(shù)據(jù)的充足才有利于實驗結(jié)論的準確性。

三、 “探究杠桿的平衡條件”實驗影響

將“探究杠桿的平衡條件”實驗改進，有利于培養(yǎng)學(xué)生對實驗的探究興趣與學(xué)習(xí)興趣。在實驗進行過程中，教師對整體裝置的改進有利于使學(xué)生在實驗過程中深入探究杠桿平衡原理，充分了解杠桿平衡所需要的條件，對學(xué)生之后進行物理的學(xué)習(xí)與探索有一定的引導(dǎo)作用，使學(xué)生在鞏固、復(fù)習(xí)、深入探究所學(xué)知識的同時，對學(xué)生的操作能力、合作意識等素質(zhì)進行培養(yǎng)。成功的實驗?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生對物理探究的欲望，教師在進行物理教學(xué)的過程中，也應(yīng)不斷改進與完善教學(xué)過程與實驗過程，爭取讓學(xué)生在實驗過程中深深體會到物理的美感，提升物理學(xué)習(xí)興趣。

四、 結(jié)語

綜上所述，對“探究杠桿的平衡條件”實驗進行改進，有利于實驗過程中實驗數(shù)據(jù)記錄與實驗數(shù)據(jù)分析的準確性，有利于使學(xué)生在進行實驗過程中更加便利地進行操作與了解，方便實驗結(jié)果在實際教學(xué)中的應(yīng)用與研究。同時可以幫助學(xué)生更好地了解杠桿的多樣性與力臂的作用，對整個教學(xué)過程產(chǎn)生積極的作用與影響。

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作者簡介：

何娟，江蘇省昆山市，昆山高新區(qū)漢浦中學(xué)。