用探究活動突破力臂教學難點

王紅旗

(連云港市浦南中學 江蘇 連云港 222346)

力臂概念是杠桿一節課的教學難點，蘇科版物理教材九年級上冊第3頁直接給出力臂概念，硬性地把力臂概念強加給學生，盡管很多學生能正確說出定義，但并不理解其中的原因.筆者認為教材的這種處理方式不符合探究教學的基本原則，違背了學生的認知規律.筆者在教學中采取以下實驗方案,收到了良好的效果，在此介紹探究過程與同行討論力臂概念的引入方式.

為了讓學生感知力臂，化解難點，教師在引出力臂概念時可以借助探究活動展開，活動過程如下.

活動1:直棍提書包

器材：若干根約1 m長的直棍(學生自備)，若干個書包(學生自備)，彈簧測力計，鐵架臺若干，細線等.

過程：將學生每4人編為一小組，按下面三步完成力臂概念的建立.

第一步：暴露學生錯誤認識——離支點越遠用力越小.

讓學生分別按圖1所示3個位置沿圖示方向向下施力使杠桿在水平位置靜止.

師：3次彈簧測力計示數是否一樣？

生：不一樣，F1>F2>F3.

師(引申)：這說明要使杠桿保持這種狀態，力的大小與什么有關？

生：跟力的作用點和支點的遠近有關，力的作用點越遠，用力越小.

圖1

第二步：逆向思維探究“力的作用點越遠，用力越小嗎”.

對學生的回答教師不加解釋，再讓學生按圖2所示操作，即力的作用點不變，改變力的方向，使杠桿在水平位置保持靜止.學生會發現雖然作用點相同，但力的大小卻不同，且F1>F2.學生無法解釋，內心必然產生強烈的求知欲，這是為什么呢？這種感知力臂的方式，增加了探究的過程和體驗，比蘇科版物理課本九年級上冊第3頁上以用螺絲刀撬圖釘為例加以說明要生動得多.教師通過適當地引導、啟發，讓學生體會探究的樂趣，尋找學生學習的最近發展區，調動學生學習的積極性，化被動學習為主動學習，把課堂還給學生，讓學生成為學習的主人.通過逆向思維探究“力的作用點越遠，用力越小嗎”，為力臂概念的建立奠定了基礎.

圖2

第三步：糾正錯誤，建立正確觀點.

在激發學生認知沖突以后，教師提出新的質疑：“在這種情況下，決定拉力大小的因素是什么呢？”實際上是把學生的探究學習引向深入.

活動：教師自制杠桿教具演示力臂,如圖3所示.

圖3

教師演示實驗，如圖3所示，在一個木質小黑板上固定一個以繞O點轉動的杠桿，左端掛一重物，用彈簧測力計依次在右端A，B，C三個位置沿如圖方向用力，分別讀出在三個位置杠桿處于水平位置時彈簧測力計的示數，發現三個力的大小竟然相等(F1=F2=F3).這說明“力的作用點越遠，用力越小”的回答是錯誤的.

觀察發現，在A，B，C三個位置拉力的作用線恰好為以支點O為圓心的同一個圓的切線.那么，拉力的大小是不是與這個圓的半徑有關呢？

保持圓心O不變，改變圓的半徑，再做與圖3相似的實驗，發現拉力的大小確實與圓的半徑有關.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”.

從支點到動力作用線的距離，稱為動力臂，從支點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.通過探究活動，向學生展示了力臂的含義，符合探究教學的基本原則和學生的認知規律.

通過探究活動，學生對力臂的概念留下了深刻的印象，先通過圖1的操作暴露學生的錯誤觀點，通過圖2的操作使學生產生激烈的認知沖突，最后，通過教師演示實驗，糾正學生錯誤觀點，讓學生輕松地“看到”了力臂的含義.用探究活動突破力臂教學難點，創設一種愉快和諧的學習氛圍，讓學生經歷概念的形成過程，注重思維和情感的參與，讓學生的思維能力在學習中健康成長.探究過程中充分發揮學生的主體作用，要求學生用眼去發現，用手去創造，用腦去思考，著眼于學生技能、智力和創造才能的發展，讓學生體驗成功的喜悅，符合教學規律.