探究杠杆的平衡条件

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初中物理名师讲堂实验报告 | 434人阅读 | 添加日期 2016-03-02

探究杠杆的平衡条件

深圳市荔香中学  林  彬

我就人民教育出版社八年级《物理》实验《探究杠杆的平衡条件》进行说课,

主要从实验内容设计和实验方法设计两个方面加以阐述。


一、实验内容设计

该实验重点是知道什么是杠杆平衡,探究杠杆平衡需满足的条件。难点是学生对力臂的寻找存在较大困难。原实验这样设计:在支点两侧悬挂钩码,调节合适位置,让杠杆在水平位置平衡,探究规律:动力 × 动力臂 =阻力 × 阻力臂。在水平位置平衡,力臂正好在杠杆上,这样处理的优点是:方便学生读出力臂,降低难度。缺点是思维太局限于特殊情形。这时杠杆平衡吗?支点到力的作用点的距离还是力臂吗?怎样测力臂呢?力臂一定在杠杆上吗?有些学生会反驳。原实验得出结论:动力 × 动力作用点到支点的距离 =阻力 × 阻力作用点到支点的距离。有错吗?这是很常见的错误结论。如何帮助学生解答疑惑,正确引导呢?解决这问题最关键的一点是要让动力和阻力的方向与杠杆成不同的夹角。想在原实验的基础上拓展可以有以下方法:用弹簧秤斜拉,实验操作过程有什么麻烦呢?由于手的抖动,指针不稳定,读数差异大。力臂的测量,学生的空间感不足,不好确定。能否设计实验,解决与杠杆成任意角度的力的稳定测量?解决非特殊位置力臂的测量?

全方位杠杆平衡条件探究仪,能有效解决以上两个大问题。

二、实验方法设计

(一)我们将在竖直平面转动的杠杆改为在水平平面上转动,通过定滑轮挂钩码的方式任意改变力的大小和方向。让杠杆在任意的位置保持平衡,这样将实现各个方向力的稳定测量。操作简便,难度低。

(二)如何快速准确测量力臂呢?

我引导学生将杠杆和刻度分离,制作了刻度盘,所有刻度线都与中轴

线相互垂直,如右图:

刻度盘上,零刻度标在圆盘中心,向两边刻度读数逐渐增大,有意将尺子整数刻度的刻线延长。将零刻度与杠杆支点重合。怎样测力臂呢?转动刻度盘,让黑色刻度线和力的方向重合,表示力的作用线,与该力的方向垂直的刻度尺读数就是力臂的长度。这样,用相互垂直的两根线分别表示力的作用线和力臂,强化了力臂与力的作用线垂直,让学生在实际动手操作过程中,加深了对力臂这个易错点的理解和认识,突破力臂测量的难点,使之更形象直观。这样,力臂测量的难点就轻而易举突破了。

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