初中物理教學中關于杠桿的誤區(qū)

◆摘? 要：針對杠桿定義及平衡時是否要在水平位置的問題，提出了一些見解。解決了杠桿教學的疑惑，得出了判斷杠桿平衡的正確方法。

◆關鍵詞：杠桿;平衡狀態(tài);力臂

在現(xiàn)行人教版初中教材第11章簡單機械第1節(jié)杠桿中，關于杠桿的定義以及平衡狀態(tài)的理解，很多教師在教學中存在誤區(qū)。有的對教材產生誤解，有的限制了學生的思維，對教學造成了不利的影響。

現(xiàn)行教材中對杠桿是這樣定義的：“一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點O轉動，這根硬棒就是杠桿”。我認為“硬”指物體必須具有一定的硬度，在受力較大時，不會有明顯形變。這樣才能起到工具的作用。但是“棒”往往會限制學生的思維，會對后面教學中的多種變形杠桿的理解產生障礙。我認為，教材中對杠桿的定義屬于便于引導學生學習的過窄定義，目的是降低學生的理解難度。但是，我認為教師在教學中要有循序漸進，由淺入深的意識。生活中常見的杠桿以棒狀居多，但是又有很多杠桿的變形工具，如輪軸、滑輪等。我認為在教學中應當滲透這樣認識杠桿的過程：直硬棒→ 彎硬棒→ 任何形狀的堅硬物體[1]。以此為順利學習后面的輪軸和滑輪等變形杠桿內容做鋪墊。可以使學生更容易接受變形杠桿。

現(xiàn)行教材中，表述杠桿平衡狀態(tài)為“在動力和阻力作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了”。但是，在探究實驗“探究杠桿平衡條件”中，調節(jié)杠桿平衡時強調，保持水平并靜止達到平衡狀態(tài)。受該實驗影響，教學中很多教師認為杠桿達到平衡必須保持水平。那么判斷杠桿是否平衡的標準真的是保持水平靜止嗎？首先根據(jù)杠桿平衡條件為：動力乘動力臂等于阻力乘阻力臂，即F1L1=F2L2 . 表現(xiàn)為支點兩側的力矩平衡。那么杠桿從水平靜止變?yōu)閮A斜靜止后，動力與阻力沒有變化，但是支點兩側的力臂同時發(fā)生了變化，如圖1.

L1ˊ= L1cosθ， L2ˊ= L2cosθ， 所以F1L1ˊ=F2L2ˊ仍成立。′可見杠桿轉動任意角度過程中，兩邊的力臂同時同比例變化，最終兩支點兩側的力與力臂的乘積仍然相等，仍然可以平衡。同樣，在未掛鉤碼水平調節(jié)平衡時，兩側杠桿各自的重心點到支點的距離為力臂，與各自重力的乘積相等，在轉過任意角度過程中重力未變，但兩個力臂仍然成比例變化，仍可平衡。可見杠桿保持平衡并非要在水平位置，在任意位置傾斜靜止時都可平衡。只要未與支點下方的桿接觸即可。

那么為何很多師生會認為一定要在水平位置才能保持平衡呢？我認為是受到了兩方面原因的影響。1.受天平調平衡的影響。天平調平衡中要求指尖停在刻度盤中央，而天平為等臂杠桿。2.探究杠桿平衡條件實驗中，為了便于測量力臂，要求在水平位置保持靜止。在這種情況下，力與桿垂直，而力臂為支點到力的作用線的距離。所以力臂此時剛好為支點與鉤碼懸掛點之間的桿長。從桿上的格中可方便讀出。而傾斜平衡時，力臂變短，小于支點到鉤碼懸掛點的距離，無法直接測量。所以實驗中要求杠桿平衡時保持水平。

實際上，杠桿平衡屬于力矩平衡，是一種轉動平衡。不光在靜止時屬于平衡狀態(tài)，在勻速繞支點轉動時也處于平衡狀態(tài)。可見師生必須正確理解教材中對平衡狀態(tài)的表述。

以上是我在有關杠桿的教學中的一點見解，希望大家指正。

參考文獻

[1]鄒恭榮.從杠桿的定義說起[J].《物理教學探討》1992年第2期24頁.

[2]劉秀萍.淺析實驗在初中物理教學中的應用[J].數(shù)理化解題研究，2019（32）：54-55.

[3]袁夏婕.探析初中物理教學中問題情境的創(chuàng)設與案例[J].天天愛科學（教學研究），2019（07）：74.

作者簡介

谷巍（1977.01-），男，漢族，河北張家口，現(xiàn)在就職于西藏軍區(qū)拉薩八一學校，中學物理一級教師，大學本科學歷學士學位，負責中學物理教學研究工作。