巧設情境明“力臂”真實探究提能力

陳平

一位學者曾這樣說：傳統課程是把物理學高高舉起，領著學生走進物理學；新課程是要挖掘和發揮物理學的教育價值，捧著物理走近學生，促進學生的發展.教學中，我們應多進行課程研究，重視知識的形成過程，盡可能聯系生活實際，巧妙創設合理的情境，想辦法讓學生理解引入物理概念的動因.“力臂”是杠桿教學中的一個重要物理概念，能同時描述出“力的方向和作用點”兩要素對杠桿平衡的影響，它使杠桿的平衡條件如此簡約.那么，該如何“教”與“學”呢？

第一次教學活動及反思

【教學活動】

1.自主學習：閱讀書本，熟悉幾個與杠桿有關的名詞.

2.深化理解：在如圖1所示的杠桿中，支點是，動力F的力臂是，阻力臂是.

3.歸納提升：借助ppt，動態展示活塞式抽水機工作中“手柄”的運動，正確演示“五要素”.

4.應用鞏固：畫力臂.

【設計意圖】讓學生“自主”學習，自行識記，繼而輔之一定的練習鞏固強化.讓學生能夠正確的表達力臂的定義、理解力臂是“支點到力作用線的距離”.通過借助ppt，動態展示活塞式抽水機的工作中“手柄”的運動，正確演示“五要素”，讓學生能夠準確簡要的歸納出畫力臂的三步曲：找點（支點）；畫線（畫動力或阻力的作用線）；作距離（從支點到力作用線的距離）.接著，出示三副圖，讓學生正確畫出“力臂”，再比較（1）、（2）兩圖，為后續 “杠桿的平衡條件” 的實驗探究活動中，正確理解“應讓杠桿在水平位置平衡”打下基礎.這樣設計，花時少，收效快，對教師的要求也低.

【教學反思】學生從書本“直接”“被動”接受“力臂”，雖在當堂的反饋中，收到“不錯”的效果，但在接下來的期中、期末復習中，同學們不能像當堂課那么“出色”了，“力臂”已經模糊，概念依稀記得，作法只知大概，學生“丟失”了許多相關知識，老師不得不“費力”地再講一遍.造成這種現象的一個重要的原因，是學生對力臂不理解，概念的首次建立完全是“囫圇吞棗”，不解其味.這樣學生學得苦，教師教得累，效果也不理想.

生動具體直觀感知是形成概念的基礎，它有助于加深學生的印象，幫助學生在觀察的基礎上進行思維加工，形成正確概念.如：“速度”教學中，讓學生首先比較時間（或路程）相同情況下物體運動的快慢，學生都能在生活經驗的基礎上用“相同時間比路程”、“相同路程比時間”的方法解決.再設問“若通過的路程與所用的時間均不相同時，又如何比較物體運動快慢呢？”自然而然地建立了“速度”概念.

為何引入“力臂”？如何引入“力臂”？研討交流活動中一位老師這樣提問.作為一名從教近20年的教師，我竟從未思考過，一直就著書本“講授”.在與組內教師交流討論的基礎上，又進行了第二次教學活動.

第二次教學活動及反思

【教學活動】

環節一：游戲誘疑

1.請力氣較大的男生和力氣較小的女生利用教室前門（如圖3）完成一實驗：要求男生在B點用力關門，女生在A點用力開門.談談感受.

2.在A點處拴上一繩子，并讓繩子與門面成較小的角，請男生拉繩，女生在B處推門.再談談感受.

3.女生推門的力不變的情況下，讓男生抓住繩子，繞著點A轉動，逐漸改變施力的方向.體會拉力的變化.

環節二：探究問疑

學生在猜想的基礎上，利用杠桿（如圖4）分組探究“杠桿平衡條件”.

通過增減鉤碼和移動鉤碼，學生很容易得出：杠桿靜止時，哪邊掛的鉤碼越多（即拉力越大），其懸掛點離支點越近.有些較好的學生能通過多次實驗分析得出：杠桿兩邊的拉力與支點到拉力作用點之間距離的乘積相等.

環節三：引導激疑

教師在學生實驗的基礎上換用彈簧測力計演示.

1.在杠桿左端掛上鉤碼，右端用彈簧測力計豎直向下拉，使杠桿水平靜止.不改變力的作用點，將彈簧測力計沿著方向1（如圖5）斜拉，杠桿失去平衡.

2.再將彈簧測力計繞著作用點轉動，使拉力沿著2、3、4方向（3、4兩種情況，拉力作用線與杠桿的夾角相同），觀察拉力變化.

3.將輕質硬紙板（或三合板）在點O懸掛，并使其水平靜止.分別在A、B、C、D、E五處（如圖6）釘上圖釘.A、B、C三點位于同一條豎直線上（用一條紅色虛線表示），OA=OE.輕質繩分別繞過A、D（如圖），在繩兩端懸掛適量的鉤碼，使紙板水平靜止.

4.兩端所掛鉤碼的個數不變，只改變繩的懸掛點，分別繞過點E、點B和點C，觀察杠桿的狀態.

環節四：深入解疑

學生再次利用杠桿，改變力與力臂，多次實驗得出結論.

【設計意圖】通過游戲誘疑——探究問疑——引導激疑，水到渠成地引出“力臂”. 在理解并正確建立力臂概念的基礎上，再次讓學生探究“杠桿的平衡條件”， 輕松突破“實驗時，要讓杠桿在水平位置平衡”這個難點.

【教學反思】

1.“意料之外”誘發學生無窮的內動力

通過生活中學生熟知的開、關門，讓力氣差異較大的男女生一同完成實驗，男生的“滿頭大汗”和女生的“輕輕松松”形成強烈的對比.交換力的作用點，繩斜拉，又現“意外”.激發出學生學習過程中的認知沖突，學習的積極性得到了提高，探究欲望進一步增強.在實驗和“蹺蹺板”生活體驗“幫助”下，學生初步歸納，影響杠桿平衡的因素是：動力、阻力的大小，以及支點到動力和阻力作用點的距離.在學生實驗的基礎上，“斜”破壞了原有的平衡，產生思維的第二次碰撞.

2.“呼之欲出”引導學生深入的觀察思考

“男女生推門游戲”讓學生心中“存疑”，“斜”再次“激疑”，有疑問才會主動探究，有疑問才會深入思考，有探究、有思考才能解決疑難.教學的過程是交往、互動的過程.新課改強調：要倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手、動腦的積極的學習態度，應摒棄被動接受，死記硬背.

“再斜”引導學生在變化中尋找規律，“對稱斜”讓學生找到“不變”.利用自制的器材，等量的設置，方便學生“比較”.虛線的描出，使“力的作用線”有形，為學生“發現”力臂掃除障礙.在理解并正確建立力臂概念的基礎上，再次讓學生探究“杠桿的平衡條件”， 輕松突破“實驗時，要讓杠桿在水平位置平衡”這個難點.

一個個問題、一次次探究，結果的“呼之欲出”使學生處于一種“欲罷不能”地狀態.這樣學生才能真正體會到科學探究的樂趣，真正經歷科學知識產生、發展的過程，真正理解科學概念的引入和建立不是“隨心所欲的”，真正成為科學探究的主人.