一节“杠杆”内容的教学探究

一节“杠杆”内容的教学探究

陈炳琦

四川省岳池县龙藏小学校陈炳琦

一、解读教材，把握重点

学生在小学《自然常识》课中学习了一些简单机械常识，之前还学习了力的概念，力的示意图的知识。“杠杆”在这样的基础上，从力对物体产生转动的角度，讲述杠杆类简单机械的知识，简单机械在生产和生活中有广泛的应用，既可以单独使用，又可以出现在复杂机器中。学习这部分知识，可以帮助学生了解使用机械省力、方便的道理，对于培养他们掌握一定的生产技能十分必要。

本节是学好简单机械的一个重要基本点，教材先从杠杆的特点提出支点、力和力臂的概念，并通过探究实验得出杠杆的平衡条件，然后用杠杆的平衡条件来阐述杠杆的应用。

通过这一节的教学，使学生认识杠杆的特点和作用，了解研究“杠杆的平衡条件”的实验方法，掌握杠杆的平衡条件，并能用以分析杠杆的作用，能从常见的工具和机械设备中辨认出杠杆，能够画出完整的杠杆示意图，了解其应用。

杠杆的平衡条件不但可以说明杠杆的作用和原理，而且可以说明滑轮、轮轴的作用和原理。杠杆的平衡条件是贯穿简单机械的主线，是这一单元的重点。教材中安排了探究“杠杆的平衡条件”的实验，让学生从实验中得出这个规律，以加深对它的认识，理解和应用。

学生通过已有的经验，对什么是杠杆比较容易接受，因此，应把主要力量放在讲好支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂这些概念上。在这些概念中，力臂是较为抽象的，学生对力臂的认识，往往容易把力的作用点到支点的距离当作力臂，因而形成学习中的难点。杠杆的示意图的画法，特别是阻力的方向的判断，也是学生学习中的难点。为了突破这些难点，应通过各种实例分析，使学生有正确的理解。

杠杆的知识跟生活和生产有密切的联系，学生也有这方面的感性认识，因此教学中要注意采取各种办法引导学生把所学知识跟实际结合起来；要多举学生熟悉的实例，让他们分析；要引导学生观察实际中的简单机械；也可以要求学生利用所学知识进行小制作、小发明，培养他们运用知识的能力，发展他们的创造精神。

教学中要注意引导学生熟悉研究问题的方法。探究“杠杆的平衡条件”这一实验就渗透着研究问题的方法的因素有：几个变量同时存在时，一般只让其中一个量改变，而保持其余量不变这种“控制变量”的研究方法。

本节还要重视培养学生抽象思维的能力。例如，杠杆的外形多种多样，使用情况不相同，能从实际工具和机器设备中辨认出杠杆，并能分析杠杆的作用，需要一定的抽象思维能力；能从表面不同的东西中分析它的共同点，是很重要的一种能力培养，在这一节教学中要有计划的运用教材这一特点，注意在这方面给学生一定的训练和启示。

二、几个基本概念的教学

本节教材注意从实例出发进行讲解。先通过撬石头用的直棒的分析，使学生初步认识什么是杠杆，然后以抽水机的手柄为例，过渡到弯曲的杠杆。教学时还可以再做几个演示，如用起子开啤酒的盖，用剪刀剪布等，引导学生找出这些用途各异的杠杆的共同特点；一根硬棒，不管他们外形如何，作为杠杆使用时，有一个固定点，有它转动起来的动力，转动中还收到阻碍转动的阻力。教学中要突出杠杆的特点，逐步扩大对杠杆的认识。

学生对杠杆有个清楚的认识后，要着力于教会学生分析杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂，这些概念是研究杠杆的基础，要让学生掌握好。动力和阻力是从使杠杆转动和阻碍杠杆转动来定义的，虽然学生容易理解，但在具体运用时，往往会把阻力的方向搞错，需要提醒学生注意。动力和阻力是指杠杆受到的力，不是杠杆对其他物体施加的力，在讲解中，要画好完整的杠杆的示意图，在图上标明支点，动力作用点，阻力作用点，动力，动力臂，阻力和阻力臂。还可以列举一些杠杆实例，让学生画出完整的杠杆示意图，并组织其他学生讨论和纠正图中的错误，以深化对概念的理解。

力臂是一个重要的概念，也是学习的难点。教材中对两个力臂的定义是直接给出的，教学时，不宜照本宣科，否则学生只会死背定义，以致往往错把力的作用点到支点的距离当作力臂。为了突破这个难点，教学中应该知道学生观察和体验；使用杠杆省力的情况，不但跟力的作用点有关系，而且还跟力的方向有关系。以教材上撬石头的杠杆为例来说明，手离开支点越远，用相同的力，越容易撬起石头，动力与杠杆之间的夹角越小，越不容易撬起石头。通过这个例子说明，使用杠杆省力的情况，归根结底跟支点到力的作用线的垂直距离有关系。由此引出力臂的概念就比较自然了，学生也就容易理解力臂的意义，也就是教学中讲的“点（支点）到线（力的作用线）的距离”。

三、探究“杠杆平衡条件”的教学

探究“杠杆的平衡条件”是在教师的组织下，让学生通过实验自己去探索的。

首先，使学生明确探究什么。关于杠杆的平衡条件，学生常会把二力平衡的条件搬到杠杆上来。为此，要使学生弄清这里所研究的“杠杆平衡条件”跟所学过的“二力的平衡”是两种不同性质的平衡。使学生弄清研究杠杆在什么条件下平衡，也就是说，在杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力和阻力臂四个物理量之间存在什么关系。

其次，要使学生明确应该怎样进行研究。为了让学生更好地探究，能正确地对实验数据进行分析和整理，找出规律性结论，在实验之前，教师可以通过实例的分析和演示实验，引导学生明白使杠杆转动的效果是由哪些因素决定的。设这样的问题：用手推门，手放在什么位置，才最省力？为什么？让学生思考讨论后，接着用杠杆的平衡条件的实验装置演示。第一个演示是：力臂相同，用不同的力，杠杆向较大的力的方向转动；第二个演示是：力相同而力臂不同，杠杆向力臂大的一方转动；第三个演示是：力不同，力臂也不同，但力与力臂的乘积相同，结果杠杆不转动。通过演示引导学生得出结论：使杠杆产生转动的效果既不只是力，也不只是力臂，而是由“力与力臂的乘积”决定的。这样在学生理解的基础上进行探究，把实验数据进行分析处理，就会得出杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂

四、杠杆的应用

杠杆的种类很多，根据不同的目的，人们可以选用不同类型的杠杆，在学习中，应该紧扣杠杆的平衡条件去分析实例，使学生全面认识三种类型的杠杆的作用原理和应用，以及人们在实际中是怎样使用杠杆的。应该使学生明确，既省力又省距离的杠杆是没有的。

三种类型的杠杆都应该要求学生能够画出正确的杠杆示意图。要使学生弄清杠杆的形成是为了使用方便，对杠杆的原理来说，形状不是主要的。要训练学生把实物抽象成一个简单杠杆，能够正确找出并标明杠杆的支点、力和力臂，要尽量按实际比例来画出杠杆示意图，要求能从图上清楚地表现出力和力臂的反比关系，培养学生良好的画图习惯。

在杠杆的实际应用中，使学生从常见的工具和机器中识别出杠杆，知道它们的优缺点。例如，用木棒撬石头，螺丝刀拧螺丝，钓鱼竿钓鱼等。教会学生用杠杆的示意图把它们的支点、力和力臂都正确画出来，知道使用省力杠杆却费了距离，费力杠杆却省了距离，天平是等臂杠杆。通过这一节的学习，培养了学生在周围生活中发现了和分析使用了各种类型的杠杆的乐趣，体现了“从物理走向社会”的新课程观念。