用探究活动突破力臂教学难点

王红旗

(连云港市浦南中学 江苏 连云港 222346)

力臂概念是杠杆一节课的教学难点，苏科版物理教材九年级上册第3页直接给出力臂概念，硬性地把力臂概念强加给学生，尽管很多学生能正确说出定义，但并不理解其中的原因.笔者认为教材的这种处理方式不符合探究教学的基本原则，违背了学生的认知规律.笔者在教学中采取以下实验方案,收到了良好的效果，在此介绍探究过程与同行讨论力臂概念的引入方式.

为了让学生感知力臂，化解难点，教师在引出力臂概念时可以借助探究活动展开，活动过程如下.

活动1:直棍提书包

器材：若干根约1 m长的直棍(学生自备)，若干个书包(学生自备)，弹簧测力计，铁架台若干，细线等.

过程：将学生每4人编为一小组，按下面三步完成力臂概念的建立.

第一步：暴露学生错误认识——离支点越远用力越小.

让学生分别按图1所示3个位置沿图示方向向下施力使杠杆在水平位置静止.

师：3次弹簧测力计示数是否一样？

生：不一样，F1>F2>F3.

师(引申)：这说明要使杠杆保持这种状态，力的大小与什么有关？

生：跟力的作用点和支点的远近有关，力的作用点越远，用力越小.

图1

第二步：逆向思维探究“力的作用点越远，用力越小吗”.

对学生的回答教师不加解释，再让学生按图2所示操作，即力的作用点不变，改变力的方向，使杠杆在水平位置保持静止.学生会发现虽然作用点相同，但力的大小却不同，且F1>F2.学生无法解释，内心必然产生强烈的求知欲，这是为什么呢？这种感知力臂的方式，增加了探究的过程和体验，比苏科版物理课本九年级上册第3页上以用螺丝刀撬图钉为例加以说明要生动得多.教师通过适当地引导、启发，让学生体会探究的乐趣，寻找学生学习的最近发展区，调动学生学习的积极性，化被动学习为主动学习，把课堂还给学生，让学生成为学习的主人.通过逆向思维探究“力的作用点越远，用力越小吗”，为力臂概念的建立奠定了基础.

图2

第三步：纠正错误，建立正确观点.

在激发学生认知冲突以后，教师提出新的质疑：“在这种情况下，决定拉力大小的因素是什么呢？”实际上是把学生的探究学习引向深入.

活动：教师自制杠杆教具演示力臂,如图3所示.

图3

教师演示实验，如图3所示，在一个木质小黑板上固定一个以绕O点转动的杠杆，左端挂一重物，用弹簧测力计依次在右端A，B，C三个位置沿如图方向用力，分别读出在三个位置杠杆处于水平位置时弹簧测力计的示数，发现三个力的大小竟然相等(F1=F2=F3).这说明“力的作用点越远，用力越小”的回答是错误的.

观察发现，在A，B，C三个位置拉力的作用线恰好为以支点O为圆心的同一个圆的切线.那么，拉力的大小是不是与这个圆的半径有关呢？

保持圆心O不变，改变圆的半径，再做与图3相似的实验，发现拉力的大小确实与圆的半径有关.半径不同，所用的拉力不同；半径相同，所用的拉力相同.圆的半径就是从支点到拉力作用线的距离，好像是拉力的“胳膊”，我们称为“力臂”.

从支点到动力作用线的距离，称为动力臂，从支点到阻力作用线的距离，称为阻力臂.这样，力臂概念的建立水到渠成.通过探究活动，向学生展示了力臂的含义，符合探究教学的基本原则和学生的认知规律.

通过探究活动，学生对力臂的概念留下了深刻的印象，先通过图1的操作暴露学生的错误观点，通过图2的操作使学生产生激烈的认知冲突，最后，通过教师演示实验，纠正学生错误观点，让学生轻松地“看到”了力臂的含义.用探究活动突破力臂教学难点，创设一种愉快和谐的学习氛围，让学生经历概念的形成过程，注重思维和情感的参与，让学生的思维能力在学习中健康成长.探究过程中充分发挥学生的主体作用，要求学生用眼去发现，用手去创造，用脑去思考，着眼于学生技能、智力和创造才能的发展，让学生体验成功的喜悦，符合教学规律.