多质疑，巧设计，用实验突破抽象概念教学的难点

张宏军

摘要：问题意识、质疑能力、设计实验、动手探究是突破抽象概念教学难点的有效途径！本文以以杠杆的平衡条件的教学为例，巧设实验成功突破动力和阻力的作用效果引出力臂这一抽象的概念，自然而然的得到杠杆的平衡条件。

关键词：质疑；设计；实验；杠杆

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2017）09-0182-01

通过在实验中去寻找去探究去认识去构建自己的知识！只有自己构建才会成为自己的"知识"！强行灌输，被动接受带来的只是表面的应付，结果只能是不求甚解，不能理解而不能形成能力！在实际当中我们不是经常把实验探究当成实验验证，把设计实验的过程当成实验的解读！做实验也变成了讲实验！下面我以自己的一节课堂实录来和大家一起交流如何巧设实验去突破物理抽象概念的教学。

1.探究力（动力和阻力）的作用效果：

教材使用的装置是一根中间悬挂在支架上、两边分别有一调节螺母、上面有刻度的硬杆以及若干钩码组成。实验前将杠杆调平（但教材没有交代为什么要调平！）

设计实验一：保持左边钩码数和悬挂点不变（如图一），不断改变右端钩码位置和钩码数，让学生通过多次实验去寻找规律，这是教材的做法。

图一 图二

总结：通过实验让学生发现力的作用效果与力和距离都有关的浅显认识，并粗略的得到钩码数和作用点到支点的距离的乘积相等，力的作用效果就相同！

问题：仅从实验的表象来看学生很自然的认为这个距离：是点到点的距离即支点到悬挂点的距离！如何改变这一特殊情况下的结论推到一般情况下我们再设计这样的实验：

设计实验二：保持左边钩码数和悬挂点不变，右边改用弹簧测力计（如图二），不斷改变弹簧测力计拉力的方向，保持杠杆平衡，让学生发现弹簧测力计示数的变化，再有学生通过计算力与距离的乘积相不相等？而不同的力的作用效果是否相同？若相同，必然存在某种不变的东西，这就可以让学生去寻找这一"不变量"！学生在实验一的基础上可以去主动思考和分析：由于力的大小是改变的，要使乘积不变，那么距离也是改变的。看来，支点到作用点的点到点的距离是不符合这种情况的，那是什么距离呢？同时学生也渐渐明白力和作用点到支点的距离的乘积不能描述弹簧拉力的作用效果。

设计实验三：改装实验装置：在杠杆的支点处在加上一个可以绕支点转动的刻度尺，弹簧测力计通过细线去拉杠杆（让学生直观感受力的作用线的概念）。

设计实验四：让学生利用该装置去测量力的大小和支点到细线的距离，再将力与距离的乘积进行比较，看有什么发现？

通过实验及数据处理学生惊奇的发现：力与支点到弹簧测力计的细线的距离的乘积是相等的！而且，只要这个乘积相等，力的作用效果就相同！

在实验的基础上引出力的作用线的概念和力臂的概念，既能直观的理解力的作用线的概念，又能直观的理解力臂到底是点到点的距离还是点到线的距离！

2.探究杠杆的平衡条件

通过上面动力的作用效果的探究我们很自然的得到杠杆的平衡条件：动力的作用效果与阻力的作用效果正好抵消！抵消的实质就是杠杆的平衡条件：F1·l1=F2·l2

分组实验：猜想与验证：

通过实验，依据表中记录的数据进行分析处理我们就很自然得到杠杆的平衡条件。并深刻的理解到教材整个实验设计是优化后的最简单最直接的方案。

本节课通过一系列的追问式的实验设计既解决了学生实验中的问题，又能引领学生去主动观察、认真思考、用心设计、积极动手去解决自己的疑问，让"教"室变成"学"堂，让"实验课"不在是演示观摩课，而是真正的实验探究课！通过本节课的实验探究学生自己去寻找力的作用效果取决于什么？需要引出什么样的概念来描述，通过探究最终需要建立一个"力臂"（即点到线的距离）的概念才能真正的去描述力的作用效果，并在此基础上自然而然的就明白了教材上设计的实验装置的真正目的所在！整节课我以问题的需要、学生的需要带领学生去不断的设计实验去解决他们的问题，让他们正真的成为学习的主体，只用让他们身临其境，真正成为解决问题的主体，他们才能真正的成为学习的主体，才能主动的去探究，去思考，去构建！

作为一线的物理教师，要充分利用教材，研读教材，他不是教案，他只是给我们教学过程中其提供的一种材料或一种方法，一种思维！实际教学过程中，他更需要我们老师去研究，研究我们的学科知识如何建立？研究我们的学生如何构建？

参考资料：

[1] 义务教育教科书《物理》八年级 全一册 责任编辑：李林高 邵海秀 张燕 施成《上海科学技术出版社》

[2] 《中学物理》2016.6《"问题.支架.实验"实现初中物理课堂教学走向高校的三架马车》作者：张国良 常熟市

[3] 义务教育《物理课程标准》（2011年版）中华人民共和国教育部制定endprint