蘇科版初中物理實驗：“探究杠桿平衡條件”實驗的教學探討

時玉敬 丁金龍 許萬松

☆創新實驗☆

蘇科版初中物理實驗：“探究杠桿平衡條件”實驗的教學探討

時玉敬 丁金龍 許萬松

蘇科版初中物理九年級上冊第十一章第一節《杠桿》中有“探究杠桿的平衡條件”實驗，這是教材中的重點實驗之一。筆者和同事在對該實驗的教學中發現了一些問題，也進行了反思，對該實驗的教學做了探討和改進。

一、如何減小彈性卡子的質量對杠桿平衡的影響

杠桿作為成套的物理實驗器材，生產廠家一般會配備兩個鋼絲做的彈性卡子。在實驗教學中筆者發現，卡子質量雖小，但在調節杠桿平衡時還是有影響的，經測量，單個卡子的質量在0.4 g左右，對杠桿平衡的影響不能忽視。例如，將鋼制卡子卡在杠桿上，兩個卡子到支點的距離相等，杠桿在水平位置平衡(如圖1所示)。如果一邊卡子的位置不變，改變另一邊卡子的位置，則發現杠桿不能在水平位置平衡(如圖2所示)。這說明卡子的質量對杠桿的平衡有一定的影響。在探究杠桿平衡條件時，要改變力的大小、力臂的長短。當杠桿再次在水平位置平衡時，若撤銷動力F1和阻力F2后會發現，杠桿不能在水平位置保持平衡(如圖2所示)。為了減小這個影響，我們嘗試以質量更小的棉線作為線圈，套在杠桿上，對杠桿的平衡幾乎沒有影響(如圖3所示)。因此，做探究杠桿的平衡條件實驗時，我們建議用棉線圈來代替彈性卡子。

圖1

圖2

圖3

二、如何消除應采用彈簧秤帶來的誤差

在探究杠桿平衡條件時，傳統的做法是用鉤碼來代替作用在杠桿上的動力F1、阻力F2，不用彈簧測力計去拉。原因有二：一是用鉤碼比較方便，學生易觀察，動力F1和阻力F2的大小易確定；二是彈簧測力計測量的動力F1不準確，往往會出現測量的動力F1乘以動力臂l1與阻力F2乘以阻力臂l2不等的情況(如圖4所示)。

圖4

我們認為有必要用彈簧測力計來測量拉力F1，因為這樣，實驗時教師很容易用松和緊的方法改變力的大小，學生很快能觀察到杠桿在平衡和不平衡之間的變化，實驗給學生的印象也比較深刻。

測量的動力F1出現不準的原因是對彈簧測力計沒有調零，因為彈簧測力計自身也有質量。彈簧測力計在豎直方向上正立、倒立時均可調零。

三、教材實驗數據記錄表格的改進

本實驗的目的是探究杠桿平衡的條件，實驗中會出現平衡與不平衡兩種情況，我們的教學經驗是將平衡與不平衡的數據都記錄下來，這樣學生才會深刻體驗杠桿平衡的條件。因此，建議把教材中表格進行改進。

教材原表見表1：

表1

改進后的表格見表2：

表2

2011-11-30

時玉敬，本科，中教高級。丁金龍，本科，中教高級。許萬松，本科，中教高級。

江蘇省南京市高淳縣第二中學。