二力平衡实验教具改进后的思考

1二力平衡实验教具改进后的思考王蓉【摘要】：二力平衡的条件的探究是初中物理实验中用来作为改进实验方案教学的典型个例,在教学过程中应该让学生经历对实验原理、器材、步骤、结果等进行评价和分析,在探究过程中发现新的问题,并尝试改变实验设计方案。【作者单位】：陕西省定边县第五中学【关键词】：二力平衡摩擦力探究过程实验探究实验方案设计探究活动研究对象木块引导学生思考教具改进【正文】：《初中物理新课程标准》提出“在义务教育阶段，物理课程不仅应该注重科学知识的传授和技能的训练，注重将物理科学的新成就及其对人类文明的影响等纳入课程，而且还应重视对学生终身学习愿望、科学探究能力、创新意识以及科学精神的培养。因此物理课程的构建应注重让学生经历从自然到物理、从生活到物理的认识过程，经历基本的科学探究实践，注重物理学科与其他学科的融合，使学生得到全面发展”。“通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。通过科学想像与科学推理方法的结合，发展学生的想像力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，勇于创新。通过展示物理学发展的大体历程，让学生学习一些科学方法和科学家的探索精神，关心科技发展的动态，关注技术应用带来的社会进步和问题，树立正确的科学观。义务教育阶段的物理课程应贴近学生生活，符合学生认知特点，激发并保持学生的学习兴趣，通过探索物理现象，揭示隐藏其中的物理规律，并将其应用于生产生活实际，培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力。物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。改革以书本为主、实验为辅的教学模式，提倡多样化的教学方式，鼓励将信息技术渗透于物理教学之中。在《标准》中，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。”由此可见科学探究作为改革传统教学模式的重点，要贯彻这一教学理念更需要在教学中创建合理的探究平台，以达到更好的教学效果。二力平衡是力学中的一个重要知识点,“大多数版本的教材在探究“二力平衡的条件”时，采用的是如图2甲所示的方案，2把木块放在水平桌面上，在两边悬挂重物通过安装在桌面两端的滑轮拉木块，进行实验探究。在实际探究时发现，两边所挂砝码质量相同时，木块保持静止；当木块向右匀速运动时，右边钩码的质量大于左边钩码的质量。分析原因，木块向右匀速运动时，受到桌面对它向左的摩擦力，木块在水平方向上受到拉力F1、F2和摩擦力f三个力的作用（如图2乙所示），这三个力是平衡的，满足关系：F1+f=F2，所以F2F1。许多老师设计了多种减小摩擦力影响的实验方案，其中最具代表性的如图3所示。用一辆装有轮子的小车代替图2中的木块做实验，把原来的滑动摩擦变为滚动摩擦，使摩擦力的影响大大的减小了。在实际探究过程中，发现小车匀速运动时，两边的拉力F1和F2仍然有一定的偏差，说明这种改进方案对于减小摩擦力的影响的效果是有限的。另外，探究“不在同一直线上的两个力是否平衡”时，需要把木块（或小车）旋转一个角度后松手，观察木块（或小车）能否保持平衡状态。这个操作是在桌面上完成的（如图4所示），前排的学生可以清楚地观察到现象，靠后的学生根本就看不见。这套装置还有一个缺陷就是，不能用来验证一对平衡力必须作用在同一物体上。针对上述实验方案的种种缺陷，新版苏科初中物理教材大胆创新，对探究“二力平衡的条件”的实验做出了重要改进（如图5所示），用小纸片悬挂在支架代替木块（或小车）放在水平桌面上做实验。实验中拉力的大小等于所挂钩码的重力，给实验带来了方便。为了保持与上述实验方案的一致性，图5装置的关键是支架的设计和制作。可以用两个铁架台分别夹有一个定滑轮，且两定滑轮共面等高搭配成支架，在器材充足、场地较大的情况下可选用这一方案。图4滑轮滑轮细线细线图53本人是从事初中物理教学多年的毕业班老师，深深的体会到实验教学对物理学习的重要作用，对各个实验的原理有较深的理解，也因此发现现行初中物理教材中的某些实验，包括实验器材的选用和组装，实验过程和步骤的设计及实验现象等存在着不同程度的缺憾。在我上课的过程中，对个别实验进行了大胆的改进，效果良好，使实验在物理教学中起到了应有的作用。针对上述实验方案的缺陷我对探究“二力平衡的条件”的实验做出了重要改进（如图6所示）首先，在一木板上安装三个完全相同的定滑轮（如图甲所示）这样可以让木板竖起来，实验器材直观的展示与学生眼前。用细线系好硬纸片跨过两个滑轮，两边各挂相同的钩码。可探究作用在同一物体上，同一直线上，等大的，方向相反的甲图图乙图丙4两个力二力平衡。再者，在图甲中改变两边钩码数量使数量不同，可探究作用在同一物体上，同一直线上，不等大的，方向相反的两个力二力不平衡。然后，（如图乙所示）再做上次的实验，让学生更直观体会同一直线上，等大的，方向相反的两个力二力平衡。再次：（在图乙中）将硬纸片转过一定的角度，使的在纸片上的两个力不在同一条直线上，然后让学生观察纸片的运动情况。可以探究作用在同一物体上，不同直线上，等大的，方向相反的两个力二力不平衡。最后，（如图丙所示）用剪刀将硬纸片从中间剪开，观察体会作用在不同物体上，同一直线上，等大的，方向相反的两个力二力不平衡。通过这样的改进增强实验的可见性，也减小摩擦力的影响，并摆脱了多数学生对同一直线上（就是同一水平直线的理解）二力平衡的理解。这样的教具我在教学中使用几年课堂教学效果明显。尽请大家批评指正。参考文献：《初中物理新课程标准》