杠杆平衡实验设计论文

2022-05-04

想必大家在写论文的时候都会遇到烦恼,小编特意整理了一些《杠杆平衡实验设计论文(精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。探

杠杆平衡实验设计论文 篇1:

《探究杠杆平衡条件》实验教学设计与思考

【课题名称】 探究杠杆平衡条件

【教学目标】

1.让学生经历探究杠杆平衡条件的过程,总结出杠杆平衡的条件.

2.体会归纳法在研究物理问题中的应用.

3.会应用杠杆平衡的条件解决生活中杠杆类实际问题.

3.培养学生的科学探究能力和概括总结的能力.

【教学重点】

1.建立杠杆平衡的概念.

2.经历探究“探究杠杆平衡条件”的过程,领悟其中的科学方法.

【教学难点】

1.明白实验中杠杆两次平衡的目的.

2.设计方案探究杠杆平衡条件.

【教学策略】科学探究教学模式.

【实验器材】实验用带有刻度的杠杆、弹簧测力计、钩码、线、铁架台、家用杆枰、苹果、马铃薯、天平、学生自制的跷跷板等.

【实验类型】学生分组实验.

【实验方法】归纳法.

【教学流程设计】

复习巩固—设计活动—制定方案—进行实验—收集数据—分析数据—得出结论—交流评估—总结反思

【教学设计】

一、复习引入新课

1.回顾杠杆的概念及五要素.

2.力臂的画法和技巧.

3. 在天平的使用中如何两次操作,使天平平衡?

设计意图:复习引入,为下面研究杠杆平衡条件做铺垫.

二、对探究杠杆平衡条件的教学创新研究

1.设置小活动,猜想杠杆平衡条件.

实践小活动:

学生活动:请学生作出杆秤、天平在水平位置平衡时的五要素.

教师活动:(1)使用天平测出苹果的质量;(2)使用杆秤测出马铃薯的质量.

设计意图:进行三个活动进一步为研究杠杆平衡时“力和力臂”之间的关系做准备.

进行猜想:

猜想一:F1+L1=F2+L2.

猜想二:F1-L1=F2-L2.

猜想三:F1/L1=F2/L2.

猜想四:F1×L1=F2×L2.

(错误的猜想不影响探究过程及对探究结果的总结,更可体现认知冲突.此时教师引领学生甄别猜想一和猜想二是明显错误的猜想,因为单位不一样的量是不能加减的.)

2.小组讨论,制定计划和设计方案.

(1)学生自主学习书中相关内容,通过充分讨论,制定计划.

(2)教师提醒学生杠杆两次都要在水平位置平衡.

(教师参加一些小组的讨论,引领学生分析和设计方案,包括器材的选择和实验的步骤,并且对实验的可行性进行考虑.)

设计意图:让学生通过思考在教师的引领下制定计划,避免学生盲目操作,浪费时间.培养学生实验操作技能.

3.请各小组汇报设计方案.

在和学生一起讨论各个方案的科学性和可行性时(如力的大小、力臂的大小最好能随时知道),注意渗透归纳法和控制变量法.最后交流制定出最佳设计方案,展示原理图(图1)并制定出实验表格(表1).

4.学生进行实验、教师巡查并进行行间指导.

(提醒:此实验过程中,学生需要观察、记录)

5.学生展示实验数据.

6.生反馈情况.

生1:调节杠杆第一次平衡时,平衡螺母调节方向确定不好.

生2:实验过程中,在杠杆的两侧挂上钩码后,杠杆不在水平位置,又错调了平衡螺母.

生3:杠杆第二次调节平衡时,一端忽上忽下得比较厉害.

生4:为什么多次改变所挂钩码的个数和它在木尺上的位置,多测几组数据.

设计意图:培养学生质疑的能力,有利于教师在教学过程中甄别、纠正、利用.

7.教师释疑.

(1)调节杠杆平衡的方法:左沉右旋 、右沉左旋.

(2)在杠杆的两侧挂上钩码后,调节杠杆在水平位置平衡时不可调平衡螺母.

(3)调节杠杆平衡时,先用手扶着杠杆,看差不多了再放手.

(4)多次改变所挂钩码的个数和它在木尺上的位置,多测几组数据,是为了防止结论的偶然性,得出普遍规律.

8.引导学生分组讨论、进行交流、得出结论.

(1)杠杆为什么要在水平位置平衡.(便于直接读出力臂的大小,使杠杆的自重落在支点.)

(2)杠杆平衡时力和力臂之间要满足的条件,得出结论.

杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2)

9.学生展示自制的跷跷板.

10.用课件向学生介绍日常生活中常见的案秤、杆秤,明确它们的制作原理,了解它们的使用方法.

设计意图:通过自制学具展示激发学生课外小制作的兴趣;通过课件演示既可牢固所学知识,也可以拓宽视野.

三、总结

1.杠杆的平衡的概念.

2.通过实验探究了杠杆平衡的条件.

2.用杠杆平衡条件可以解释生活中的许多实际问题.

四、课堂检测

1. 作出杆秤在水平位置平衡时的杠杆原理图.

2.如图2所示,质量可忽略的杠杆上所标的每一格长度都是相等的,O为支点,杠杆两边所挂的每一个钩码均相同,杠杆在水平位置平衡.在下列情况下,杠杆仍在水平位置保持平衡的是

A.两边都减少一个钩码

B.两边的钩码下各加挂一个相同的钩码

C.左边钩码向右移一格,右边钩码同时向左移一格

D.右边钩码下加挂一个相同的钩码,左边钩码同时向左移一格

3.在探究杠杆平衡条件的实验中,实验前发现杠杆左端低,右端高,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节;实验时,如图3,在支点左端20 cm刻度处挂3个重均为0.5 N的钩码,在支点右端15 cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆,使其水平平衡.要使弹簧测力计示数最小,弹簧测力计的拉力应沿方向,此时读数为N.

4.以下是小明“研究杠杆平衡条件”的实验.

(1)实验前,他将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,此时,应把杠杆左端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,在水平位置平衡.

(2)在之后的实验过程中小明(填“能”或“不能”)再通过调节平衡螺母.使杠杆在水平位置平衡.

(3)小明在整个实验过程中使杠杆始终在水平位置平衡,这样做的好处是:便于在杠杆上直接读出的大小.

(4)如图4所示,小明将四个完全相同的钩码挂在杠杆左端距O点3格处后,则小明应在杠杆右端距O点格处挂6个与左端完全相同的钩码,或者在杠杆右端距O点4格处挂个与左端完全相同的钩码,才能使杠杆在水平位置平衡.

(5)小明通过改变所挂的钩码个数,做了三、四次实验后,他所得到杠杆平衡的条件用字母式表示是:.

五、布置课后作业

分小组制作杆秤并进行“标度”,比赛哪一组的杆秤测出的物体的质量更为准确.

设计意图:此实验作为课堂实验的延伸,帮助学生理解杠杆平衡条件,培养学生动手动脑的能力和创新能力.

实验说明:

一、实验内容

《探究杠杆的平衡条件》 是初中物理(苏科版九年制义务教育实验教科书)九年级上册的内容.本节内容是在学习过杠杆的概念及杠杆的五要素的基础上,通过实验探究,让学生总结出杠杆的平衡条件,培养学生动手实验的能力以及总结归纳的能力.通过本实验的探究为后面学习杠杆的分类做好理论上的准备.

二、实验设计前考虑的问题

1.大胆放手,让学生亲自动手.

2.通过回忆如何调节天平平衡来学习调节杠杆平衡.

3.力的大小、力臂的大小最好能随时知道.

4.和学生讨论多次测量在本实验中的作用.

5.为了解生活中的杠杆,课件展示可增加知识面.

三、实验教学设计思路

“探究杠杆的平衡条件”这个实验是物理课程标准提出的必做实验之一,本设计的课题把科学探究放在第一位,教学时让学生有目的地进行猜想假设,进而制定方案,进行实验、收集数据,分析数据、交流评估,得出结论,最后总结反思.学生通过实验认识到必须通过实验纠正自己的错误操作并得出正确结论,学生在完成这一探究过程中,教师加以适当的引导经历了自主探究且回顾了“归纳法”这种科学探究方法,培养了学生实事求是的科学态度及科学探究的能力.

四、实验教学的特色及创新之处

1.注重培养学生的实验探究能力、分析归纳能力和发现问题并解决问题能力.

2.以学生为主体、探究为主线、注重知识的形成过程.

3.利用多媒体课件使了解杠杆类型变得方便、快捷.

4.及时总结反思,优化教学效果.

作者:陈栋

杠杆平衡实验设计论文 篇2:

透视中考探究“杠杆平衡条件”实验

探究“杠杆平衡条件”实验是力学实验的重点,由于此实验能够考查学生的动手操作能力、分析归纳能力、评估能力等,因此近几年各省市中出现此类试题的频率很高,下面就2011中考试题为例按考查形式分类列举进行解读:

一、基本操作环节

例1:在探究杠杆平衡条件的过程中,我们把支点放在质地均匀的杠杆中间,这样做的目的是_________;实验时,首先调节杠杆两端的平衡螺母,并使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是__________;同学们通过多次实验,得出以下数据,分析得出杠杆平衡条件是_________;请你应用杠杆平衡条件,把表格中的数据填写完整。

小光同学做实验时,在杠杆上挂了如上图1所示的两组钩码。若在不加减钩码的前提条件下,把左端的两个钩码向右移动______________个格,可使杠杆平衡;若在不移动钩码位置的前提条件下,采用两端同时减掉_________________的方法,也可使杠杆平衡(杠杆上相邻刻线之间的距离相等,每个钩码的质量都相同)。

解析:探究实验中杠杆应选取轻质、均匀的杠杆,并且支点选择在杠杆中点,这样做可以使杠杆重力的作用线通过支点,重力的力臂为零,避免了杠杆重力对杠杆的平衡的影响。实验时,首先调节杠杆两端的平衡螺母,并使杠杆在水平位置平衡,以便测量力臂。分析数据不难得出规律:动力×动力臂=阻力×阻力臂。根据此规律可以得出表格中的数据,同时也能解决杠杆的再次平衡问题,其中的格数相当于力臂。

答案:避免杠杆自身重力对杠杆平衡的影响(或杠杆重心在支点上、杠杆重力作用线过支点); 便于测量力臂; F1l1=F2l2(或 动力×动力臂=阻力×阻力臂); 2(表格中的数据);1;1个钩码

点评:实验中要注意操作的细节,无论是杠杆的平衡调节,还是器材的选择、支点位置的确定、钩码或弹簧测力计的位置等。

练习:在探究杠杆平衡条件的实验中:

(1)小丽把杠杆支在支架上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在__________位置平衡。

(2)如图2所示,在杠杆右边B处挂两个相同的钩码,要使杠杆仍在水平位置平衡,应在杠杆左边A处挂__________个相同的钩码。

(3)如上图3所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,当弹簧测力计逐渐向右倾斜时,杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的拉力F ________(填“变大” 、“不变” 或“变小”),原因是________________。

答案:(1)水平; (2)三; (3)变大;拉力F的力臂变小。

二、评估交流环节

例2 :如下图4所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。

(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。此时,应把杠杆两端的平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,保持__________并静止,达到平衡状态。这样做的好处是:便于在杠杆上直接测量_____________。

(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码,在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为:___________。他这样得出的结论是否合理?为什么?

(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如上图5所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:____________________。

解析:此题重在考查对探究结论的可信度的评价,同时对操作环节进行评价。(1)调节杠杆平衡的方法是“左沉右调,右沉左调”;杠杆保持水平平衡,因为钩码的重力是竖直向下的,力臂为杠杆本身,这样以便直接在杠杆上测量力臂。(2)杠杆平衡条件F1 l1= F2 l2;对此结论得出虽然与事实相符,但只通过一次实验获得的结论不具有普遍性。

答案:(1)左;水平;力臂。(2)F1 l1= F2 l2;不合理;结论具有偶然性(结论没有普遍性)。(3)杠杆自重的影响。

点评:如果在探究过程中出现异常现象,就要注意评估出现这种异常现象的原因是什么,从而排除故障继续进行有效的探究。对于评估的范围很广,可以评估优点,也可以评价缺点。可以评估探究过程,也可以评估探究结果。因此要多方面地掌握评估的类别和方法,注意其科学性、可行性、评估操作行为的规范性、评估数据的可靠性等。

练习:(2011年江苏省连云港市)在“探究杠杆的平衡条件”的实验中:

(1)在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如下图(甲)所示。为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端螺母向_______边旋一些(选填“左“或“右”)。

(2)调好后,第一组按上图(乙)进行实验,第二组按上图(丙)进行实验.你认为第___组实验更好,理由是_________。

答案:右;二;便于从杠杆上直接读出力臂

三、分析与论证环节

例3:探究杠杆的平衡条件(1)如下图7所示,若杠杆在使用前左端低,右端高,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的螺母向(填“左”或“右”)调节至平衡。杠杆平衡后,在整个实验过程中,(填“可以”或“不可以”)再旋动两侧的螺母。

(2)下列实验步骤中:

A.调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。

B.计算每次实验中F1 l1和F2 l2的大小,根据计算结果得出杠杆的平衡条件。

C.改变钩码的个数和位置,重复实验。

D.记下动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l2的大小,将数据填入表格中。

E.将钩码挂在杠杆的支上点两边,先改变动力或动力臂的大小,然后调节阻力或阻力臂的大小,使杠杆在水平位置重新平衡。

正确的顺序是_________________________。

(3)每个钩码重1N,杠杆上每格长度是4cm。下表是某同学记录的实验数据。

分析上述数据,可得出的杠杆的平衡条件是:

(4)上图中,杠杆在水平位置平衡,如果这时在两侧钩码下各增加一个相同的钩码,杠杆的____________端将下沉。

解析:此题重在对数据的处理与分析得出结论的考查,对于表格类数据的归纳,一般要考虑分析归纳的依据、分析归纳的条件和分析归纳的结论。(1)调节杠杆平衡的方法是“左沉右调,右沉左调”;(2)操作的步骤不难得出是“调平、挂码、测量、记数、重做、归纳”;(3)通过观察表格中的物理量和相对应的数据,要学会归纳,找到普遍性的规律,在定量分析数据时,要学会运用“加减乘除”等方式进行分析、归纳,从表格中可以看出给定的物理量有4个,并且是不同物理量,因此采取乘除的方式归纳,即分别计算出每组动力×动力臂和阻力×阻力臂,经过比较每一组的动力和动力臂乘积与阻力和阻力臂的乘积都相等不难得出结论为:F1 l1= F2 l2 ; (4)杠杆是否平衡或者向哪边下沉,取决于力和力臂乘积的大小,看图可知左力臂长,因此增加的力和力臂乘积大,因此向左端下沉。

答案:右;不可以;(2)AEDCB; (3)F1 l1= F2 l2; (4)左。

点评:在分析与论证时,如何处理数据、现象等问题是关键,对测量并记录的真实、准确、全面的数据进行分析处理是寻找物理规律、获取实验结论的重要途径。对于数据表格类的,要将收集到的数据通过加、减、乘、除等运算得出物理量之间的数量的关系,也要注意控制变量法的思想进行科学的叙述和总结。

四、实验纠错环节

例4:在我市物理实验操作考试中,考评教师针对“探究杠杆平衡条件的实验”,记录了甲、乙同学的操作过程(如下页表),他们的实验步骤中均因为存在错误而失分。请你指出错误的步骤,并说明失分原因。

甲同学:错误步骤________(填序号);失分原因________________________________。

乙同学:错误步骤_______ (填序号);失分原因________________________________。

解析:对于杠杆平衡实验中,开始通过调节平衡螺母使杠杆平衡,然后加挂钩码后,就不能再通过平衡螺母的调节来使杠杆平衡,因为这相当于在杠杆上又多改变了其他物理量。乙同学操作中,两次平衡的位置不同,不符控制变量的思想,开始和结束都应该在水平位置平衡。

答案:甲:2;靠调节平衡螺母使杠杆恢复平衡。

乙:1;实验初始,没有调节杠杆在水平位置平衡。

点评:纠错类这类问题很多,从实验操作方面、实验器材的选取方面、从数据的处理方面等进行纠错、找缺点然后改进,对待这些问题,要理解和掌握所学的知识,比如天平的使用方法和注意事项等,这样才能从容应对这类问题。

练习1:在科学研究中,实验设计的严密性和操作的规范性都是确保获得正确结论的前提。

如图8所示,在 “研究杠杆平衡条件”的实验中,每个钩码重0.5N,弹簧测力计拉着杠杆并使之在水平位置平衡。读数并计算后发现结果与平衡条件不符。该实验操作的不规范之处是__________。

答案:弹簧秤没有沿竖直方向拉(弹簧秤没有与杠杆垂直)

练习2:在探究“杠杆平衡条件”的实验中:

(1)某同学将杠杆悬挂起来,发现杠杆的右端低,左端高,他应该将杠杆两端的平衡螺母向________________调节,使杠杆在__________________位置平衡。

(2)在杠杆两端挂钩码,不断改变动力或动力臂的大小,调节阻力或阻力臂的大小,使杠杆在原来的位置重新平衡,记录数据如下表:

根据表中的数据你得出杠杆的平衡条件是:___________________________________。

(3)根据第2次实验数据有同学得出杠杆的平衡条件是:动力+动力臂=阻力+阻力臂。他得出此错误结论的原因是:___________________________________。

参考答案:

(1)左,水平位置;(2)F1L1=F2L2(动力×动力臂=阻力×阻力臂);(3)将不同的物理量进行了加法运算

五、设计实验环节

例5:用细线拴住一端粗、一端细的实心胡萝卜并悬挂起来,静止后胡萝卜的轴线水平,如下图9所示;在拴线处沿竖直方向将胡萝卜切成A、B两段.A、B哪段重些呢?甲、乙、丙三个同学提出各自的猜想:

甲: A较重;

乙: B较重;

丙: A、B一样重.

(1)请设计一个简易实验,判断A、B的轻重.

所用器材:___________________________________

操作方法:___________________________________

现象及结论:___________________________________

(2)为进一步研究类似A、B轻重的问题,某同学在一根有等间距刻度的均匀杠杆两侧挂上每个质量都相等的钩码进行实验.杠杆静止于水平状态的三次实验情境如图10所示。

①根据上图10的实验,可以判断_______同学的猜想是正确的(填“甲”、“乙”或“丙”)。

②根据上图10的实验,该同学得出结论:

只要满足“阻力×阻力作用点到支点的距离=动力×动力作用点到支点的距离”,杠杆就能平衡。

a.这个结论是否正确?

b.用上图11所示的装置,怎样通过实验来说明该结论是否正确.

解析:(1)由于比较质量,所以可以直接利用天平进行测量比较。(2)根据力臂越短力越大,可知重端长度短,故甲猜想正确。只是通过杠杆水平位置和钩码的重力来研究杠杆平衡条件具有特殊性,不具有普遍性,应该改变力的方向进行多次实验才能获得普遍性规律,设计实验重在利用弹簧测力计来改变方向进行验证结论的正确性。

答案:(1)天平;将天平调节平衡,把A、B两段萝卜分别放入天平的左右两盘中;天平的指针向哪边偏转,哪段萝卜就重(2)甲。

a.不正确。

b.1.将弹簧测力计斜向右(或斜向左)拉,保持杠杆水平平衡。

2.读出动力:测力计的示数F1;量出动力作用点到支点的距离l1。

3. 用测力计测出三个钩码的重力即阻力大小F2,量出阻力作用点到支点的距离l2 。

4.计算F1×l1的值与F2×l2的值,再进行比较,可以得出上述结论不正确。

点评:设计实验是对猜想和假设的问题进行检验方法的具体化,在设计的方案过程中,必须按照猜想的路线进行探究,设计实验应具备的原则:科学性、安全性、精确性、可操作性。

练习:同学们利用右上图13装置验证“杠杆的平衡条件”,实验中记录的数据如下:

(1)写出分析处理实验数据的具体过程及验证的结果。

(2)杠杆在生活中有很多应用。如上图14所示,现欲使静止的跷跷板发生转动,可采取的做法是_______,并说出能驱使跷跷板发生转动的条件_______。

综合练习:小强在验证杠杆平衡条件的实验中:

(1)实验前没有挂钩码和弹簧测力计时,发现杠杆左端高右端低,要使其在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向_______调节,这一调节过程的目的是为了使杠杆的 对杠杆平衡不产生影响,这时杠杆重力的力臂为 _______。

(2)在下图15中,杠杆水平平衡后,小强调节左边钩码的个数和位置,使杠杆水平平衡时,测出F1=1.2N,F2=1.5N;OA=30cm,OB=20cm。他将所得数据直接代入杠杆平衡条件的公式中,发现F1×OA和F2×OB并不相等,从而认为杠杆的平衡条件不一定是F1 l1= F2 l2。小强的失误是_______.

(3)在下图15中,若B处的钩码不变,小强将弹簧测力计由A处移到C(OC=10cm)处,施加一个竖直方向的力,使杠杆在水平位置平衡,则这个力的方向应_______,大小为_______N。

(4)在上图15中,若B处的钩码不变,小强不用弹簧测力计,在A处挂_______N的钩码,杠杆在水平位置仍然平衡。

参考答案:(1)左(外) ,重力,0。

(2)把OA 当成了F1 的力臂(或:把F1的力臂弄错了)。

(3)竖直向上,3。

(4) 1。

E-mail:hit790205@163.com

编辑/张烨

作者:刘桂英

杠杆平衡实验设计论文 篇3:

关于杠杆平衡条件实验几点建议

【摘要】  学生对实验过程的每一个环节是否能够准确理解,关系到学生是否能高效学习,关系到学生物理思维的培养,关系到学生后续的发展。学生不能理解只是记住,势必使学生养成对物理知识死记硬背的习惯,即使考试偶尔得到高分也不代表高水平。初中物理要是没有做好学生物理思维的培养,学生在以后高中物理的学习中将会有极大的思维障碍。

【关键词】  实验 杠杆平衡 高效

物理是一门实验学科,教学中需要进行大量的实验探究,有的实验设计学生不一定能准确的理解为什么,教材未作阐述,老师也没有清楚的讲解,只要求学生记住怎么做,考试能得分就行。但是学生对实验过程的每一个环节是否能够准确理解,关系到学生是否能高效学习,关系到学生物理思维的培养,关系到学生后续的发展。学生不能理解只是记住,势必使学生养成对物理知识死记硬背的习惯,即使考试偶尔得到高分也不代表高水平。初中物理要是没有做好学生物理思维的培养,学生在以后高中物理的学习中将会有极大的思维障碍。

例如初中物理探究杠杆平衡条件的实验,该实验是初中物理比较重要的实验,中考物理实验操作考试时经常将其列为考试题目。通过该实验能够培养学生实事求是的科学探究精神,学会科学探究的方法。例如如何设计实验,如何避免实验数据的偶然性,怎样分析处理实验数据,得出普遍规律等。但在实际教学中发现有两个方面教师有所忽视,学生无法准确理解,需要老师们在教学中补充解释。

在该实验前需要调节杠杆在水平位置平衡,目的一是方便测量力臂,其二是避免杠杆自重对实验结论的影响。目的一教材有说明,教师有讲解,教辅资料也有阐述,学生理解没有困难。学生对目的二杠杆自重为什么要影响实验结论,怎样影响,学生无法理解,无论实验前还是实验后都是糊涂的,我们老师一般也没有解释,势必造成学生死记结论,考试靠记忆填空。当类似的情况多次发生时将对学生学习物理的兴趣造成极大的伤害,更不利于学生对知识的系统理解。所以老师在实验后有必要组织探究杠杆自重会怎样影响实验结论。

首先应明确杠杆的结构特点,支点并不在杠杆的正中,而是在杠杆正中心偏上方。当杠杆不挂重物静止时,如果杠杆处在如图1所示状态,杠杆重心在支点左边,重力将使杠杆逆时针转动,最后静止在图2的状态,杠杆的重心必然在支点的正下方,重力作用线通过支点,杠杆本身重力的力臂为零。

当杠杆在图2的状态直接挂重物进行实验,调节重物的位置,使杠杆在水平位置静止时(如图3所示),杠杆本身的重力力臂不再为零,设其为L.根据杠杆的平衡条件有:G1L1+GL=G2L2,那么实验测量数据关系始终为G1L1>G2L2.如果差距不大,同学们会误认为是实验误差,结果是杠杆自重对实验数据的影响。

实验前如果调节了杠杆在水平位置平衡,此时重力作用线经过支点(如图4所示),重力的力臂一定为零。挂上物体后,杠杆如果没有静止在水平位置,重力的力臂就不为零,设其为L,重物对杠杆拉力的力臂就不在杠杆上,如图5所示。这时杠杆也处于平衡状态,平衡的条件是:G1L1=G2L2+GL,每個力臂都不方便测量。可以调节重物在杠杆上的位置,使杠杆在水平位置平衡(如图6所示),此时L为零,L1、L2都在杠杆上,可以从杠杆上的刻度直接读出,从而得出杠杆的平衡条件:G1L1=G2L2,此时杠杆自重对实验没有影响,操作也及其方便。

从以上分析可以看出,实验前调节杠杆在水平位置平衡,怎样消除了杠杆自重对实验的影响。为达到以上实验的效果,在制作杠杆时必须保证支点在杠杆中心偏上的位置,保证杠杆的中心不会与支点重合。但是,本人也曾见过将支点做在正中心的杠杆,这是生产厂家的设计者对本实验没有完全理解造成的,用这种杠杆做实验将出现以下现象,给实验操作带来极大不便。

这种杠杆在没挂物体时,如果不能在水平位置平衡,它一定静止在竖直状态(如图7所示)。调节平衡螺母,使杠杆能在水平位置平衡时,它不但可以在水平位置静止,在其他任何位置都可以静止,因为此时杠杆的重心与支点重合(如图8所示,O点既是支点也是杠杆重心),无论在那个位置,杠杆的自重对杠杆的平衡毫无影响,给杠杆的调节带来不便。

实验前如果调节平衡螺母使杠杆能在水平位置平衡,挂上重物以后,杠杆不平衡时,放手杠杆就会旋转到竖直状态,给实验操作带来困难。调节重物的位置,使杠杆能在水平位置平衡时,其时杠杆也可以在其它任何位置静止(比如图8所示状态)。分析如下:

当杠杆在水平位置平衡时有G1OA=G2OB,即=;当杠杆在图8的位置平衡时,由于ΔACO~ΔBDO,那么有=,由于没有杠杆自重的影响(与图5对比),所以此时=,即G1OC=G2OD,满足杠杆的平衡条件,杠杆在此位置也能静止,学生对杠杆是否平衡难以判断。

基于以上原因,如果将杠杆的支点做在杠杆正中心,会给我们的实验操作带来不便。

当前,我校正大力推进“三重六环”课堂模式,在该模式下,初中物理教研组正展开“初中物理高效课堂建设研究”的课题研究。如果我们老师关注学生对实验的各个环节的理解,能将实验从以上角度给学生透彻分析,相信学生对杠杆平衡实验有全面深刻的理解,心中不会有太多的疑惑,能使学生形成完整的知识体系,使学生获得极大的成就感,极大提高学生学习物理的兴趣,提高课堂效率,打造出真正的高效课堂。

作者:罗立志

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