杠杆的平衡条件实验创新设计.doc

《杠杆的平衡条件》实验创新设计
所街乡中心学校 陈艳平
一、 实验在教材中所处的地位和作用
本实验创新取材于人教版初中物理九年级教材第十三单元第四节《杠杆》，教材在描述了杠杆的相关知识后，给学生设计了一个探究实验——“杠杆的平衡条件”。此实验很重要，对加深学生对杠杆的基本知识的掌握，理解杠杆的平衡条件有重要作用，并且在初中毕业的实验操作考试中也是常考内容之一。
二、 实验原型及不足之处
本实验创新的实验原型是人教版初中物理九年级教材第65页探究实验“杠杆的平衡条件”。我认为有以下几点不足：
1、在操作过程中进行到“在杠杆支点两边挂上不同数量的钩码”时，往杠杆上加减钩码时易使杠杆翻落，造成钩码摔在桌子上，声音很大，同时杠杆的一端翘起，容易伤人，存在安全隐患。
2、此实验过程是在实验室杠杆两边挂上钩码，再分多种情况使杠杆水平平衡，从而引导学生从杠杆水平平衡这种特殊情况的实验数据中得出杠杆平衡条件。不足之处是要使杠杆处于水平状态的条件太过于特殊，不具有实验的普遍性；并且由于在水平平衡时支点到力的作用点的距离与支点到力的作用线的距离刚好重合，会误导学生认为力臂就是从支点到力的作用点的距离，不利于学生对力臂概念的理解，并且这种从特殊到一般的推论也是不科学的。
三、实验创新与改进之处
1、在装置的顶端加一个控制架，找一块长宽合适的铁片，然后将其固定在铁架台顶端，如图所示。这样当杠杆一端上翘到一定高度时就会被挡住，从而避免杠杆翻落的情况。
2、为了保证实验的普遍性，使用一杆改造后的刻度尺（如图）。在改后的0cm处钻一个小孔，然后固定在杠杆的下方靠支架的里面，如图所示。这样，在杠杆处于平衡状态时，挂钩码的细绳所指的刻度尺的刻度就是力臂的长度，这样便于学生更好的理解力臂的概念。
四、实验器材
实验室杠杆、钩码、刻度尺、细绳、铁片
五、实验装置说明
刻度尺
实验室杠杆
钩码
控制架
0
1
1
3
2
2
3
细绳

六、实验过程
1、在杠杆不挂钩码时，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆保持水平，达到平衡状态。
2、在杠杆两端挂钩码，移动钩码的位置，使杠杆在水平位置达到平衡状态。
3、在杠杆两端挂钩码，使杠杆再次静止（不是水平状态），此时杠杆平衡。
4、把支点右边钩码所受的重力当作动力F1，支点左边钩码所受的重力当作阻力F2；读出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2；把F1、F2、L1、L2的数值填入下表中。
5、改变力和力臂的数值，再做两次实验。
实验次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1

2

3

6、根据表中的数据进行分析，例如加、减、乘、除等运算，找出它们之间的关系。从而分析出杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。
七、实验效果
1、通过加安全架后，避免了杠杆翻落的可能，实验中就不再存在安全隐患。
2、加了刻度尺后，实验中不用再强调杠杆一定达到水平平衡状态，去掉此特殊条件，增加了实验的客观性和普遍性。
4、学生能够正确理解力臂的概念，加深了学生对刚刚学习到的力臂的概念的理解，对杠杆的平衡条件理解也更深，通过探究实验，学生学会解释生活中各种常见的不同的杠杆平衡的条件。