淺談平衡思想 提高學習成效

李柏青

摘要：科學平衡教學是初中教學的難點，在解決實際問題時滲透平衡思想可化繁為簡，同時可讓學生感悟自然科學與其他學科的相互滲透，優化學生的思維品質，有效提高學生解決科學問題的能力。

關鍵詞：平衡? ?學習 成效

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

利用科學、現實生活與其他學科中的素材理解科學平衡的內涵，并感受客觀世界存在的有關平衡現象，科學是一門綜合學科，尋找生命科學中蘊含“平衡”思想的知識點，比如體溫恒定、水鹽平衡、血糖平衡、生態系統平衡、碳氧平衡。探究化學知識中包含平衡思想，飽和溶液中的平衡，化學反應中的平衡。阿基米德潛心研究了杠桿這個現象并發現了杠桿原理，杠桿平衡條件中科學與數學相互滲透.在日常的教學中引導學生從變化、聯系、矛盾的角度去觀察、認識、理解、解決科學問題，充分利用學生的生活經驗和背景知識，理解科學中的平衡知識并綜合分析解決相應問題，提高學習成效.

一、善于認識問題，尋找平衡

尋找初中科學運用到平衡思想的知識點①明確平衡狀態下的現象②指出影響平衡的因素③有沒有具體調節平衡的方法。例如：碳酸是一種不穩定的弱酸，易分解為二氧化碳和水，那么久置的碳酸是否會完全分解變成水呢？實驗室測得了碳酸PH值與時間的關系曲線圖。尋找碳酸分解背后的“平衡”，二氧化碳與水反應生成碳酸，同時碳酸分解成水和二氧化碳，兩者速率相同，PH值維持恒定。

右圖是氣球從升空到達最高點這一過程的速度-高度關系圖，請你作出推測氣球在升空過程中哪一種因素對浮力的影響更大？并說明理由。先推測運動軌跡，氣球會上升至高于平衡高度，之后下降到平衡高度以下，如此在平衡高度上下波動，最終靜止在平衡高度。

再分析原因，氣球升空后重力不變，浮力改變，浮力變化受空氣氣壓和空氣密度兩個因素的影響。其中空氣密度影響效果更大，即高度越高，空氣密度越小，浮力越小。氣球升空未到平衡高度時，由于F>G，氣球會加速上升，但由于高度增大空氣密度變小，浮力不斷減小，使上升時的加速度降低。當氣球上升至平衡高度時，F=G，由于慣性氣球會繼續上升一段距離，此時由于高度繼續升高，空氣密度減小，浮力變小，使F<G，合力向下，使氣球減速，直到速度為零后開始向下做加速運動。當氣球下降至平衡高度時，F=G，由于慣性氣球會繼續下降一段距離，此時由于高度降低，空氣密度減大，浮力變大，使F>G，合力向上，使氣球減速，直到速度為零后開始向上做加速運動。當條件改變時，有利于或更有利于其中的一方而使其成為平衡的主要方面，平衡產生移動，在新的條件下，雙方勢力再次一致而達成新的平衡。

二、運用學科聯系的知識去分析平衡

聯系，是指一切事物、現象之間及其內部諸要素之間的相互影響，相互作用和相互制約。各學科的知識是相輔相成的，它們之間存在著密切的聯系，認清問題的本質，避免孤立、片面地看待平衡問題，進而形成系統方法論，建立起完善的平衡思維。

（一）、杠桿的中的力臂及函數關系

1.畫力臂的方法是：（1）辨認杠桿;（2）先找支點O;（3）畫出動力和阻力;（4）畫出力的作用線;（5）過支點0作力的作用線的垂直線段L，即為力臂。如下圖（1）

2力臂：過支點做力作用線的垂線就是數學中的點到線的距離。

3.杠桿的平衡條件公式 F1L1=F2L2 、 ， 動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一，存在著反比例關系，反比例函數本身在日常生活和生產中也有著許多直接應用。

（二）、現實生活中杠桿原理和數學計算的關系

如圖（2）所示，A和B為由銅和鐵制成的實心球，它們的體積相同，此時杠桿恰好水平平衡，若將它們同時浸沒水中則--------（? ? ?）

A、杠桿仍然保持平衡 B、杠桿不能平衡A下沉

C、杠桿不能保持平衡B下沉 D、無法確定

解析? 本題先說明杠桿水平平衡，則F銅L1=F鐵L2，L2> L1，根據銅、鐵球的體積相同，浸沒水中后，受到的浮力相等，相當于支點兩邊各減去一個相同的力，則（F銅-F浮）L1>（F鐵-F浮）L2，故選B，結合了不等式的計算方法。

（三）、提高題中的杠桿平衡條件與數學相互滲透

《杠桿平衡條件》是歷屆科學選拔命題中的重點之一，它往往與數學等知識相結合，綜合性很強，考查運用數學知識解決科學問題的能力，現舉例如下。

如右圖所示，均勻桿AB長為L，可以繞轉軸A點在豎直平面內自由轉動，在A點正上方距離L處固定一個定滑輪，細繩通過定滑輪與桿的另一端B相連，并將桿從水平位置緩慢向上拉起，已知桿水平時，細繩的拉力為T1，當桿與水平面的夾角為30°時，細繩的拉力為T2，則T1∶T2是

A.2∶1? ? B.? 2∶1? ? C. 3∶1? ? D.? 1∶1。

解析 本題考查杠桿平衡條件與三角函數相結合來解決科學題。當桿在水平時，細繩的拉力為 T1，拉力的力臂為L1=Lcos45°，杠受到重力為G，重力的力臂為L2=L/2，則以A點為支點，根據杠桿平衡條件： T1 Lcos45°=G L/2，T1=2G/2;當桿與水平面的夾角為30°時，細繩的拉力為 T2，拉力的力臂為L1=Lcos30°，杠受到重力為G，重力的力臂為L2=Lcos30°/2，則以A點為支點，根據杠桿平衡條件： T2Lcos30°=G Lcos30°/2，T2= G /2。因此T1∶ T2=2∶1。故正確選項為 A 。

淵博的數學和科學知識的融會貫通有利于問題的解決，我們應該深刻認識到數學和科學是相互滲透，密切聯系的，科學中的杠桿平衡條件離不開數學知識的理解和應用，只有把它們結合起來綜合使用，不但可以解決日常生活中的一般問題，而且還可以分析處理生產、科技中的疑難問題，從而為人類服務。

三、用矛盾的思想去解決理解“平衡”

所謂的平衡指一個整體的各部分在質量程度或其它方面處于均等或大致均等狀態。平衡是相互對立的矛盾的暫時的統一，在絕對的永恒的物質運動中存在相對暫時的靜止和平衡，平衡是相對的;不平衡是絕對的、永恒的，一切平衡都是特定運動的動態平衡。為應對氣候變化，我國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”等莊嚴的目標承諾。這里就存在碳的吸收量與碳的排放量的動態平衡。

排放>吸收? 排放=吸收? ? 排放<吸收

不同物質相互之間發生的化學反應是一個既相互聯系，又不斷發展的動態過程。當反應物本身和外界反應條件發生變化時.化學反應的速率也發生了相應的變化，在化學反應速率變化的同時，反應物本身和一些反應條件隨之亦發生變化。

以上對科學課本中部分所蘊含的平衡內容進行了討論，不僅可以幫助學生正確理解抽象的科學理論，把握微妙的變化關系，進而可以讓學生感悟科學與各學科的相互滲透、融會貫通，使學生學會并自覺地用辨證的觀點看待科學問題，善于從學科思想的角度去審視看起來很平常的、紛雜的科學現象，在規律上加以提煉和升華，不斷提高學習效率，收獲學習成果。

參考文獻

1.義務教育課程標準實驗科學教科書

2. 錢承之，化學教學中的辯證法幾例

2. 浙江省9-11屆科學選拔試卷以及近幾年中考模擬題等。