淺談杠桿原理教學(xué)方法

夏漢明

摘 ?要：物理是初中學(xué)生接觸最早的一門理學(xué)新課，也是讓學(xué)生更好地理解生活中的萬象變化、各種原理。力學(xué)是物理學(xué)的重點，也是難點，學(xué)好力學(xué)，便掌握物理學(xué)的鑰匙。杠桿原理是力學(xué)中最基礎(chǔ)的知識點，學(xué)生只有學(xué)好這個知識點，便等于敲開物理學(xué)的大門。所以，教好杠桿原理這個知識點，是每一位老師應(yīng)該考慮的問題。

關(guān)鍵詞：物理學(xué);力學(xué);杠桿原理

【中圖分類號】G633.7 ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? ? 【文章編號】1005-8877（2021）17-0183-02

On the teaching method of lever principle

XIA Hanming ?（Huaqiao Jishan middle school，Kunshan City，Jiangsu Province，china）

【Abstract】Physics is the earliest new course of science for junior high school students. It also helps students to better understand the changes and principles in life. Mechanics is the key and difficult point of physics. If you learn mechanics well，you will master the key of physics. Lever principle is the most basic knowledge point in mechanics. Only when students learn this knowledge point well，they will knock on the door of physics. Therefore，to teach the leverage principle well is a problem that every teacher should consider.

【Keywords】Physics;Mechanics;Lever principle

物理是對生活中所有事物的理解，機械是人們生活所離不開的，從原始社會到科技發(fā)達(dá)的今天，機械已經(jīng)深深的與人結(jié)合在一起。機械促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展和人們生活水平的提高，給人們的生產(chǎn)生活帶來很大便利，其中杠桿是最簡單的一種機械。杠桿原理體現(xiàn)在生活的方方面面，最簡單的就是中國人每天都在使用的筷子，筷子和手之間便是最簡單的杠桿原理，要使得學(xué)生能夠基于生活來學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)奧秘，愛上物理，取之于書本，用之于實踐，是教學(xué)的重中之重。

1.對杠桿原理定義的深刻理解：

杠桿的定義是在力的作用下繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫做杠桿，這是課本上對杠桿的定義。在講到這部分的時候，老師可以拿出一根簡單的木棍，中間用手指來抓住，來回轉(zhuǎn)動，就是最簡單的杠桿。

杠桿構(gòu)成的五要素是支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂，這是構(gòu)成杠桿的最基本的元素。支點是指杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，一般用字母O來表示;動力是指作用到杠桿上的力，一般用字母F1來表示;動力臂是從作用點到支點的距離，一般用字母L1來表示;顧名思義，阻力是指阻礙杠桿運動的力，一般用字母F2來表示;阻力臂是從阻力點到支點的距離，一般用字母L2來表示。講到這里時，老師還是用上述簡單的木棍，用手抓住的那一點，便是支點O;此時讓一個學(xué)生幫助抓住那一點O，老師用兩只手去按住一端不放，此時這一端便是阻力端，往下按的力是阻力F2，往下按的點到支點O的距離便為阻力臂L2;另一端老師使勁往下按，試圖撬動木棍，此時往下按的力為動力F1，往下按的點到支點O的距離便為動力臂L1。用這個真實的案例便可以闡釋這個五大要素。

2.利用身邊的真實案例，帶著學(xué)生去思考

接下來便是杠桿原理最核心的部分，研究杠桿原理的平衡條件，即動力*動力臂=阻力*阻力臂，用公式F1*L1=F2*L2來表示。杠桿原理示意圖如圖1所示。

圖1 ?杠桿原理示意圖

講到這部分時，老師可以采用實驗法來進(jìn)行驗證，實驗器材有：杠桿、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺，用來測量的物理量有：力與力臂。實驗步驟：一是雙方不掛鉤碼，調(diào)節(jié)杠桿，使杠桿處于平衡狀態(tài);二是往杠桿雙方掛鉤碼，使得杠桿處于平衡狀態(tài)，并用彈簧測力計測量鉤碼的示數(shù)，分別計為F1，F(xiàn)2，并記錄雙方分別到支點的距離L1，L2;3.改變鉤碼的數(shù)量或者位置，重復(fù)1.2步驟，得出三組數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算，驗證F1*L1=F2*L2公式。做完實驗后，老師可以讓學(xué)生們自己做3組實驗，驗證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

下一步，老師將省力杠桿的概念，省力杠桿是指動力F1小于阻力F2，放入公式中，為保證公式兩端相等，需要動力臂L1大于阻力臂L2。此時，老師可以讓學(xué)生進(jìn)行舉例，生活中常見的利用省力杠桿的例子有哪些。比如生活中最常見的指甲刀，指甲刀的動力臂遠(yuǎn)大于阻力臂，所以動力會很小，所以指甲刀是省力杠桿。還有瓶蓋起也是常見的省力杠桿，在撬動啤酒蓋時，支點是瓶蓋起與瓶蓋的接觸點，瓶蓋起的力臂大于接觸點到瓶蓋的距離，動力小于阻力，所以是省力杠桿。

接下來就舉例到費力杠桿了，顧名思義，費力杠桿是省力杠桿的反義詞，意思是比較費力的杠桿，應(yīng)用到公式上便是動力F1大于阻力F2，為保證公式兩端相等，需要動力臂L1小于阻力臂L2。下來就有同學(xué)問到了，一般不是越省力越好嗎，為什么要有費力杠桿，奧妙來了。生活中常見的例子是理發(fā)用的剪刀，大家會問為什么把手這么小，前面剪刀這么長，是因為阻力臂遠(yuǎn)大于動力臂，這樣可以使每次剪發(fā)的范圍會很廣，費力但省了距離，所以動力會很大，所以理發(fā)用的剪刀是費力杠桿。還有常見的運動員的劃槳，雖然手劃槳的位置距離支點很近，槳的另一端距離支點很遠(yuǎn)，阻力臂大于動力臂，這樣做的目的是為了使每次滑行距離更遠(yuǎn)，費力但省了距離，所以劃槳也是費力杠桿。

接下來可以給學(xué)生出一道題：

[例題1]同學(xué)A的爸爸喜歡釣魚，到野外郊游時，她和爸爸一起進(jìn)行釣魚。把魚鉤撒到水里，魚上鉤后，同學(xué)A感覺魚在水中時很輕，拉出水面后“變重”，問，當(dāng)魚逐漸從水面出來到被同學(xué)A爸爸拿到的過程中，魚所受到的（ ）

A.浮力增大，魚竿是省力杠桿

B.重力增大，魚竿是省力杠桿

C.浮力減小，魚竿是費力杠桿

D.重力減小，魚竿是費力杠桿

[解析]

當(dāng)魚逐漸從水面出來，這個時候魚排開水的體積越來越小，所以它所受的浮力逐漸減小：釣魚竿在使用時，動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，是一種費力杠桿：由此發(fā)現(xiàn)可知選項C正確，故選C。

[答案]C

從上面這個例題可以看出釣魚竿的阻力臂遠(yuǎn)大于動力臂，阻力小于動力，這樣做的目的是“放長線釣大魚”，可以省距離，能夠釣更遠(yuǎn)處的魚。

再看一個示例：

[例題2]同學(xué)B用平衡稱作為裝置做探究杠桿平衡條件的實驗，首先使得杠桿勻質(zhì)且均勻刻度，當(dāng)杠桿水平平衡后，在左側(cè)第2格掛3個相同的鉤碼，則應(yīng)在右側(cè)第3格上掛________個相同的鉤碼才能使杠桿水平平衡;若在右側(cè)改用彈簧測力計向下拉，彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動，使得杠桿始終保持水平平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將逐漸________（選填“增大”、“減小"或"不變"）。

[解析]

在解這道題時，可以這么教學(xué)生。設(shè)一個鉤碼的重力為G，杠桿的一個小格為I，根據(jù)杠桿平衡條件得：3G*2L=2G*3L，所以，應(yīng)在右側(cè)第3格上掛2個鉤碼;同樣在做第二道題的時候也要用到杠桿原理的公式，彈簧測力計向左旋動，它的動力臂越來越小，根據(jù)公式可以得出它的動力越來越大，所以彈簧測力計示數(shù)將逐漸增大。

[答案]2;增大

由題可看出，要用好杠桿原理的重要公式：F1*L1=F2*L2，用好這個公式，在做計算題時，將會非常輕松，萬變不離其宗，無論題目怎么變，都會回歸到這個公式上，公式為王，用好公式便能夠輕松解答題，這也是教會學(xué)生如何去解答題目的一個思路。

3.結(jié)合新課改，利用信息化方式激發(fā)學(xué)習(xí)動力

新課改要求老師使用新的方式和手段，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力?；诖?，老師可以在講授杠桿原理的時候加入信息化手段，利用信息化技術(shù)加深學(xué)生對知識點的印象，提高學(xué)生的思維能力和動手能力。比如在講杠桿這一個知識點時，可以提前做動畫課件，播放起啤酒瓶的動畫，在撬動啤酒蓋時，支點是瓶蓋起與瓶蓋的接觸點，動力是手垂直往下撬的力，動力臂是手距離瓶蓋接觸點的距離，阻力是瓶子與瓶蓋的力，阻力臂是瓶蓋到接觸點的距離，這樣一樣，便會一目了然。同時也可以進(jìn)行展示理發(fā)的動畫圖，并進(jìn)行慢動作分析，理發(fā)用的剪刀，兩個剪子交叉口是支點，手接觸的地方到達(dá)支點的距離為動力臂，動力為手剪的力，阻力是剪頭發(fā)的力，阻力臂為所剪頭發(fā)占滿剪刀的長度。在講到省力杠桿這塊時，可以加入信息化元素，在課件中放入動畫，分別用老虎鉗子和家用剪刀去剪一根電線，可以清楚的比較出來，老虎鉗子的動力臂遠(yuǎn)長于阻力臂，所以它是省力杠桿，能夠用非常小的力量去剪斷一根電線;但是家用剪刀動力臂小于阻力臂，所以他用的力氣很大，不容易剪斷，所以它是費力杠桿，這樣一用動畫進(jìn)行展示，動力杠桿、阻力杠桿一目了然。與此同時，老師用一套動畫課件可以多次應(yīng)用在不同的班級，大大節(jié)約了時間，提高了課堂的效率，能夠?qū)⒏嗟臅r間用在為學(xué)生解答疑問上，高效便捷。

這樣進(jìn)行動畫展示可以讓學(xué)生更加細(xì)致，更為生動，更為深刻的去理解杠桿原理。同時老師可以加強與學(xué)生之間的互動，讓學(xué)生能夠結(jié)合現(xiàn)實中的實物進(jìn)行舉例，讓學(xué)生能夠親自動手，親身感受，能夠?qū)嵺`與理論相結(jié)合，學(xué)以貫通，也可以發(fā)揮學(xué)生上課的積極性。最后，可以引入阿基米德的一句話————“給我一個支點，我可以撬動整個地球”，這句名言也就是利用了桿桿原理，尤其可見，在幾千年前，古人們都已經(jīng)學(xué)會用桿桿原理了。在講授完該部分內(nèi)容后，可以給學(xué)生布置課后作業(yè)，可以讓學(xué)生下課后去動手做一個簡單的杠桿，下節(jié)課上進(jìn)行展示。

總之，教師新課改下進(jìn)行初中物理的教課，首先要基于課本，基于定義;然后要注重事例的引入，加深學(xué)生的印象;最后要營造與學(xué)生的積極互動氛圍，增強他們的動手能力和創(chuàng)造能力，提高學(xué)習(xí)和動手能力，最終形成一個高效課堂。

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