初中物理力臂内容探析范文

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摘要：分析各种版本教材如何给出力臂这一概念，进而探讨力臂概念的教学现状，同时分析当前在这一概念的教学上存在的主要问题，并尝试提出突破力臂教学难点的有效方法。

关键词：力臂：内容分析；概念教学

力臂是初中物理知识的－？大重点与难点，如何有效地进行力臂概念的教学，达到理想的教学效果，始终是教育工作者不懈的追求。查阅相关文献发现，大量学者对杠杆的教学仪器进行了许多的探宄，设计了很多更直观的实验教具，还有许多学者对如何顺理成章的引入杠杆进行了大量探索也取得了不俗的成果。然而，笔者分析比较各版本教材，发现有关杠杆的内容和编写方式也存在一些差异，比较突出的内容是力臂概念的呈现方式，因此，着重分析各版本教材是如何呈现这一概念以及其对教学的影响，既有现实意义又能为广大初中物理教师提供些许可参考的资源。

一、各版本教材力臂概念呈现情况

对初中物理七个不同版本的教材关于杠杆力臂概念内容的截图，见表1所示。从表1可以看出，七种版本教材中只有教科版与沪粤版在力臂概念前创设了学习情境，使学生在进入学习内容前就进入了学习情境，毫无疑问对于力臂概念的教学是十分有利的。然而，北师大版、上教版、苏科版、沪科版与人教版这五种版本教材是直接“空降式”给出，这种呈现方式有点过于“着急”了，学生虽然己获得了杠杆的概念，但是对于力臂的概念依然十分陌生，直接给出“支点到力作用线的距离”这一力臂概念，对初中生来说是难于理解和掌握的，缺少必要的铺垫和引入，容易导致一系列的教与学的问题。然而，在各版本教学中，沪粤版教材在“力臂”引入上既煞费苦心也与众不同，它先是设置了学生很熟悉的探宄跷跷板活动，既简单有趣又容易被学生所接受；接着在认识杠杆后直接探究杠杆的平衡条件，真的是神来之笔。在探究中学习杠杆的五要素，学生既容易理解而且也能认识到杠杆的五要素在杠杆平衡条件中的重要作用，这样的处理便于学生理解“力臂”的物理意义，其妙无宄，值得效仿和体验＇

二、对教师的教的影响

首先，“空降式”的呈现方式，教师找不到对这一概念的教学借力点，容易导致照本宣科式的教学。其次，教材对力臂这一概念没有更多可用的信息，没有经验的教师会认为这一概念比较简单，从而产生可以直接进行介绍的错觉。并且没有教材更加规范的引入途经的指导，教师在讲授的时候容易误入歧途。例如有些教师就采用数学上的点到直线的距离即垂线段的概念进行类比地教学。还有，为了方便教学，有的教师会以特殊代替一般进行处理，即将杠杆调至水平这一特殊位置平衡，以方便在杠杆上直接读取力臂的大小。最后，会迫使教师采用题海战术，通过大量的作图练习和习题的训练来达到教学目的。

三、对学生的学的影响

首先，由于缺少必要的感性认识的基础，照本宣科式的教学容易导致学生对概念的理解出现障碍和困难。其次，教师对力臂概念的重视和准备不够、讲解不透，会导致学生在概念的理解上出现偏差，甚至错误，进而产生挫败感，失去学习兴趣。借用数学上的点到直线的距离的知识来学习力臂概念虽然可以帮助学生对概念进行机械记忆，但对物理的学习是不利的，学生难于认识清楚力臂的物理意义，无法了解其对杠杆转动的实际作用。教师在教学上采用特殊替代一般的做法会使学生产生力臂就是支点到力的作用点的长度的错误印象，产生力臂就在杠杆上、支点在杠杆中间、两力臂分别位于杠杆两侧、杠杆的平衡指的就是在水平位置静止不动等一系列的错误观念。适当的练习是必要的，但是机械重复的训练不利于学生的身心发展，“题海战术”只是事倍功半的做法。学生难于处理较难的杠杆问题，例如变值问题、最值问题等等。

四、对教师的分析

教材的呈现是影响教学的一部分原因，教师自身的素养也是重要原因，也应该仔细剖析。

1．对教材的处理不当。虽然教材是教学的重要依据，但是教材毕竟只是教材，很难做到面面俱到，教师需要根据实际情况对教材进行加工和处理，当然要足够地重视教材上着墨较多的地方，因为这些地方往往是教学的重点所在。更要对教材的留白处多加留意，因为这些地方恰恰给教师提供了自由发挥的空间。教材是需要教师进一步开发和拓展的平台，而不是限制教师创造能力的桎梏。对力臂概念，教师应当要在分析学情的基础上作出其为教学难点的判断，在教材留白处应当进行适当的填补，而不是对问题视而不见。

2．对教与学的规律认识不清。教学自有其一套规律可循，概念的教学必须遵从教学的规律，必须符合学生对事物的认知心理。所以在讲授力臂概念时，如果学生没有足够的心理准备，对杠杆没有足够的感性认识作基础，教师不加任何引入和铺垫就直接告知力臂的概念对学生来说是难于接受的。

3．教学的手段和方法不够。教学的方法和手段的匮乏也造成了教师们习惯性的照本宣科或是选择题海战术。物理学科稍特殊一些，课堂上总要做点实验才像物理课，于是怎么省事就怎么做，做到最后学生以为杠杆就只有在水平方向静止才算平衡，而杠杆的转动带来的力臂和力大小的变化对学生来说难以理解，教师除了用苍白的语言和蹩脚的粉笔画外再也想不出什么其他的办法让杠杆转动时的变化直观地得到展现。

五、改进建议

以下尝试对力臂概念的教学提出些许建议，还望各位行家俚手批评指正。首先要做足引入的功夫。由于力臂这一概念对学生来说是十分陌生的，要在引入的过程中让他们意识到力臂这一概念对杠杆来说有着非常重要的意义。引入的方法有很多，可以采用情境创设法、体验法、演示实验法等具体的方法进行，例如在掰手腕这一游戏情景中对力臂进行现场体验，引导同学体会由于作用点不同造成的杠杆转动难易不同，如图1所示。在推门这一情景中感受不同受力方向带来的杠杆转动难易不同，如图2所示。先建立好丰富的感性认识，不急于向同学们告知力臂的概念，让他们自己萌生出造成杠杆转动难易的原因既不在于力的作用点也不在于力的方向，而与力的大小、力和支点之间的位置有着某种联系，进而进行猜想和实验验证。这个时候教师进一步设置问题进行引导，如何才能四两拨千斤？可以带领学生到一个场地较大的地方，做一个大杠杆吊重物，让学生想办法找出最佳的出力方案如图3所示。学生一定会很好奇地思考这一问题，他们容易想到力量越大越容易将杠杆转动从而把重物抬起，但是对于同一个人来说力量的大小是相对固定的，他们会进一步从尝试调整力的作用点和方向上来想办法。此时教师对学生进行引导，提出作用点在什么位置最好，力在什么方向最佳？学生找到在杠杆末端用力而且方向要与杠杆垂直才最好。当学生能够通过自己的尝试找到最佳的位置和方向，有了必备的体验储备之后，教师便可以引出力臂概念，从而帮助学生理解为什么要在这个位置和这样的方向才最好。这样一个能够帮助理解和解决问题的概念教学学生是愿意接受的。而且这样的概念引入能促使他们对杠杆的认识更加地深入，还能够体会到概念的背后有着深邃的智慧和深刻的思考。概念教学的前提是要让学生认识到这个概念因何而存在，没有力臂这一概念尽管也能够使用杠杆，却没办法说清楚其中的道理。概念教学的目的不仅仅是要让学生知道有这么一个概念更重要的应该是让学生知道这一观念产生的因由和体会到其产生过程中所包含的物理方法和思维方式，以及这一概念产生以后所带来的便利的影响。要想办法让概念尽可能直观的得到。力臂概念对中学生而言是比较抽象的，仅仅靠老师言语描述是难于被接受和掌握的，在教学过程中需要教师想想办法让这些不能直接进行观察和测量的概念得到展现，从而便于学生学习。一般的方法都是采用画图的方法来展示力臂，当然这也算是一种直观的方式，但不能产生动态的效果。杠杆的转动是一个动态变化的过程，力臂也随着它的转动发生相应的变化，一个静态的图难于说明一个会产生动态变化的概念，所以完全采用画力臂图的方法是很局限的。在这里介绍两种方法来动态地展示力臂。第一种方法是自制教具。中学物理实验室虽能提供杠杆相关的实验器材，但是不能直接显现出力臂的大小，更不能实时地反应出其板在数学中应用的比较多，其强大的几何绘图功能变化。在进行杠杆的实验时老师总是要求学生让杠也很适合表现物理中的动态变化，如果用几何画板杆在水平位置达到平衡，以便直接在杠杆上读出力来绘制杠杆力臂，其变化过程将一览无余。臂的大小。这样的做法有特殊取代一般之嫌，容易导致学生产生“杠杆只有在水平位置静止才算平衡状态”的错觉。老师之所以这样去要求学生其实也是无奈之举，因为让杠杆在其他位置平衡，力与杠杆不垂直，力臂便不在杠杆上，学生无法得出力臂的大小，实验将不能便利地进行下去。如果对实验室提供的器材进行改造，使其具备展现力臂的功能，学生学起来将会顺利很多。对力臂演示教具的制作可以参考同心切线圆（如图4所示）和十字移动尺（如图5所示）的方案。

六、感悟

上好力臂概念教学课，对初中物理教学来说意义深远，影响重大。笔者认为概念教学完全可以摆脱生硬的说教和机械反复的演练，完全可以做到有血有肉和生动形象。只有在情理之中才能够有血有肉，只有把抽象的变的具体才能做到生动形象。好的概念教学课是可以激发学生对物理的浓厚兴趣的，是可以帮助学生形成正确的物理观念，养成科学的思维方式，陶冶其积极的情感态度和价值观的，进而形成其物理学科的核心素养。因此物理教师应该重视物理概念的教学，想办法教好物理概念。

参考文献：

［1］张贤杰探究杠杆平衡条件”实验装置的改进［J］．宁波教育学院学报，2009，（4）M27－128．

［2］符东生．利用实验帮助学生建构概念——以“杠杆”教学为例［J］．中小学教材教学，2015，（10）：59－62．第二种方法是利用计算机辅助教学，在此推荐

［3］邹芳，周新雅，朱玲慧，王嘉玮．基于杠杆内容的各版本一款功能强大又好用的软件——几何画板，几何画教材分析［J］．湖南中学物理，2017，11：32－33．

作者：张钟文 周新雅 丁红 单位：江西师范大学