關于杠桿平衡條件實驗幾點建議

羅立志

【摘要】? 學生對實驗過程的每一個環(huán)節(jié)是否能夠準確理解，關系到學生是否能高效學習，關系到學生物理思維的培養(yǎng)，關系到學生后續(xù)的發(fā)展。學生不能理解只是記住，勢必使學生養(yǎng)成對物理知識死記硬背的習慣，即使考試偶爾得到高分也不代表高水平。初中物理要是沒有做好學生物理思維的培養(yǎng)，學生在以后高中物理的學習中將會有極大的思維障礙。

【關鍵詞】? 實驗 杠桿平衡 高效

【中圖分類號】? G633.7? ?? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】? A ? ? 【文章編號】? 1992-7711（2020）15-059-02

物理是一門實驗學科，教學中需要進行大量的實驗探究，有的實驗設計學生不一定能準確的理解為什么，教材未作闡述，老師也沒有清楚的講解，只要求學生記住怎么做，考試能得分就行。但是學生對實驗過程的每一個環(huán)節(jié)是否能夠準確理解，關系到學生是否能高效學習，關系到學生物理思維的培養(yǎng)，關系到學生后續(xù)的發(fā)展。學生不能理解只是記住，勢必使學生養(yǎng)成對物理知識死記硬背的習慣，即使考試偶爾得到高分也不代表高水平。初中物理要是沒有做好學生物理思維的培養(yǎng)，學生在以后高中物理的學習中將會有極大的思維障礙。

例如初中物理探究杠桿平衡條件的實驗，該實驗是初中物理比較重要的實驗，中考物理實驗操作考試時經常將其列為考試題目。通過該實驗能夠培養(yǎng)學生實事求是的科學探究精神，學會科學探究的方法。例如如何設計實驗，如何避免實驗數據的偶然性，怎樣分析處理實驗數據，得出普遍規(guī)律等。但在實際教學中發(fā)現有兩個方面教師有所忽視，學生無法準確理解，需要老師們在教學中補充解釋。

在該實驗前需要調節(jié)杠桿在水平位置平衡，目的一是方便測量力臂，其二是避免杠桿自重對實驗結論的影響。目的一教材有說明，教師有講解，教輔資料也有闡述，學生理解沒有困難。學生對目的二杠桿自重為什么要影響實驗結論，怎樣影響，學生無法理解，無論實驗前還是實驗后都是糊涂的，我們老師一般也沒有解釋，勢必造成學生死記結論，考試靠記憶填空。當類似的情況多次發(fā)生時將對學生學習物理的興趣造成極大的傷害，更不利于學生對知識的系統理解。所以老師在實驗后有必要組織探究杠桿自重會怎樣影響實驗結論。

首先應明確杠桿的結構特點，支點并不在杠桿的正中，而是在杠桿正中心偏上方。當杠桿不掛重物靜止時，如果杠桿處在如圖1所示狀態(tài)，杠桿重心在支點左邊，重力將使杠桿逆時針轉動，最后靜止在圖2的狀態(tài)，杠桿的重心必然在支點的正下方，重力作用線通過支點，杠桿本身重力的力臂為零。

當杠桿在圖2的狀態(tài)直接掛重物進行實驗，調節(jié)重物的位置，使杠桿在水平位置靜止時（如圖3所示），杠桿本身的重力力臂不再為零，設其為L.根據杠桿的平衡條件有：G1L1+GL=G2L2，那么實驗測量數據關系始終為G1L1>G2L2.如果差距不大，同學們會誤認為是實驗誤差，結果是杠桿自重對實驗數據的影響。

實驗前如果調節(jié)了杠桿在水平位置平衡，此時重力作用線經過支點（如圖4所示），重力的力臂一定為零。掛上物體后，杠桿如果沒有靜止在水平位置，重力的力臂就不為零，設其為L，重物對杠桿拉力的力臂就不在杠桿上，如圖5所示。這時杠桿也處于平衡狀態(tài)，平衡的條件是：G1L1=G2L2+GL，每個力臂都不方便測量。可以調節(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，此時杠桿自重對實驗沒有影響，操作也及其方便。

從以上分析可以看出，實驗前調節(jié)杠桿在水平位置平衡，怎樣消除了杠桿自重對實驗的影響。為達到以上實驗的效果，在制作杠桿時必須保證支點在杠桿中心偏上的位置，保證杠桿的中心不會與支點重合。但是，本人也曾見過將支點做在正中心的杠桿，這是生產廠家的設計者對本實驗沒有完全理解造成的，用這種杠桿做實驗將出現以下現象，給實驗操作帶來極大不便。

這種杠桿在沒掛物體時，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）。調節(jié)平衡螺母，使杠桿能在水平位置平衡時，它不但可以在水平位置靜止，在其他任何位置都可以靜止，因為此時杠桿的重心與支點重合（如圖8所示，O點既是支點也是杠桿重心），無論在那個位置，杠桿的自重對杠桿的平衡毫無影響，給杠桿的調節(jié)帶來不便。

實驗前如果調節(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，放手杠桿就會旋轉到豎直狀態(tài)，給實驗操作帶來困難。調節(jié)重物的位置，使杠桿能在水平位置平衡時，其時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：

當杠桿在水平位置平衡時有G1OA=G2OB，即=;當杠桿在圖8的位置平衡時，由于ΔACO～ΔBDO，那么有=，由于沒有杠桿自重的影響（與圖5對比），所以此時=，即G1OC=G2OD，滿足杠桿的平衡條件，杠桿在此位置也能靜止，學生對杠桿是否平衡難以判斷。

基于以上原因，如果將杠桿的支點做在杠桿正中心，會給我們的實驗操作帶來不便。

當前，我校正大力推進“三重六環(huán)”課堂模式，在該模式下，初中物理教研組正展開“初中物理高效課堂建設研究”的課題研究。如果我們老師關注學生對實驗的各個環(huán)節(jié)的理解，能將實驗從以上角度給學生透徹分析，相信學生對杠桿平衡實驗有全面深刻的理解，心中不會有太多的疑惑，能使學生形成完整的知識體系，使學生獲得極大的成就感，極大提高學生學習物理的興趣，提高課堂效率，打造出真正的高效課堂。