探究杠杆平衡条件实验的教学原理

1. 杠杆原理----天平平衡了吗教学流程

杠杆原理和天枰都是由 一根杠杆和一个支点组成。只是杠杆的支点在两端，而天枰的支点在杠杆中心点。
另外加力的对象不同。天枰是由两个物体互相加力，根据离中心点的距离不同调节重量不同的两个物体平衡，当一个物体远离平衡点的原始位置，就相当于把另一个物体翘起来了，类似杠杆原理。
反过来同样的道理，杠杆原理中的支点向另一端移动（保持施力力度一致），总能在某一个支点使得物体和力平衡。

2. 如何将教学理论与教学实践相结合

综述：把理论中学到的方法有目的的用到日常教学中，理论联系实际。

教学理论是教育学的一个重要分支。它既是一门理论科学，也是一门应用科学；它既要研究教学的现象、问题，揭示教学的一般规律，也要研究利用和遵循规律解决教学实际问题的方法策略和技术。

教学理论的形成：

教学理论的形成经历了漫长的历史阶段，从教学经验总结，到教学思想成熟再到教学理论的形成。这一进程是人们对教学实践活动认识不断深化、不断丰富和不断系统的过程，其中系统化是教学理论形成的标志。

参考资料来源：网络－教学理论

3. 简单的科学实验

科学实验活动——声音实验

实验1 拨动梳子齿产生声音

稀疏的齿产生的声音低，细密的齿产生的声音高，利用纸卷的“喇叭”或一些硬东西可以放大梳子产生的声音。

实验2 利用水杯比较振动与发出声音的不同

为了增强可比性，可以只用一个杯子或瓶子做——指导学生在往杯中加水的过程中，用小木棒敲击杯子的杯口，比较声音的不同。（实验结果——随着杯中水的增多，声音越来越低。提示：为了防止加水的过程中产生气泡，最好用凉开水。）

实验3 利用身边的材料观察共振现象

利用两个水杯，先往一个水杯中加入三分之一的水，用铅笔敲打两个杯子的杯口，观察两个杯子发出的声音是否相同。然后往第二个水杯中慢慢加水（同时敲打两个杯子的杯口），直到两个杯子发出的声音一样为止（此时两个杯子达到共振状态）。然后，用胶条把一根金属丝粘在第二个杯子的杯口，敲打第一个杯子的杯口，就会发现金属丝轻轻振动。随着不停地敲打并使粘有金属丝的杯子慢慢靠近第一个杯子，就会发现金属丝的振动幅度越来越大，直到最后掉下来。（相关故事：在很久很久以前，有一支沙皇军队外出操练，随着当官的发出的口令，士兵们以整齐的步伐前进着。当部队行走在一座木桥上时，木桥忽然上下振动起来，最后随着哗啦一声巨响木桥塌了。经过检查发现，木桥的坍塌原因竟是士兵行进的节奏引起了桥的共振。从此以后，军队过桥时再也不敢以整齐的步伐前进了。）

实验4 用身边的材料制作“声音记录仪”

活动材料：没有盖子的罐头盒（或圆纸盒），圆纸片，胶水，钉子，粗铁丝，带尖儿的薄铁片，条形玻璃，蜡烛。

活动步骤：

⑴用合适的工具把罐头盒的底剪掉，于是罐头盒就变成了一个短粗的小圆筒。

⑵剪一个圆纸片，用胶水贴在罐头盒的一端，代替剪下来的盒底。

⑶待胶水干后，用水把纸喷湿。

⑷在圆筒侧面高度相同的位置，用钉子打出两个小孔。

⑸用老虎钳把铁丝窝成图中所示的形状，插到两个孔中。

⑹待用水润湿的纸底变干并像鼓皮一样绷紧时，在纸的中央滴一滴胶水，并把薄铁片粘到胶水上（铁片的一端是尖的，像针一样），放置一旁，直到干燥为止。

⑺点燃蜡烛，把玻璃放在火焰上烘烤，直到玻璃被熏黑。

⑻把玻璃条翻过来，使熏黑的一面朝上放在桌子上。

⑼把圆筒拿到跟前，使铁片上的针尖刚好够到熏黑的玻璃片。

⑽拉动玻璃片，观看针尖在熏黑的玻璃片上留下的运动轨迹。（对应周围物体发出的不同声音，针尖会留下不同的轨迹。为了避免记录情况发生混乱，每做一次实验需换一块熏黑的玻璃板，而且每次发出的声音也应控制为一种。）

4. 初中物理 探究杠杆的平衡条件与探究磁场时引入磁感线分别运用了什么物理方法

第一个运用的是归纳法，第二个运用的是转换法

研究物理的科学方法有许多，经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法等。研究某些物理知识或物理规律，往往要同时用到几种研究方法。如在研究电阻的大小与哪些因素有关时，我们同时用到了观察法（观察电流表的示数）、转换法（把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小来得到电阻的大小）、归纳法（将分别得出的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起）、和控制变量法（在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积）等方法。可见，物理的科学方法题无法细致的分类。只能根据题意看题中强调的是哪一过程，来分析解答。下面我们将一些重要的实验方法进行一下分析。
一、控制变量法
物理学研究中常用的一种研究方法——控制变量法。所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化，最终解决所研究的问题。
可以说任何物理实验，都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。
如：导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系，中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系，而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下，研究导体中的电流跟这段导体两端的电压和导体的电阻的关系，分别得出实验结论。通过学生实验，让学生在动脑与动手，理论与实践的结合上找到这“两个关系”，最终得出欧姆定律I＝U/R。
为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关， 控制导体的长度和材料不变，研究导体电阻与横截面积的关系。
为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
利用控制变量法研究物理问题，注重了知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，有助于培养学生的科学素养，使学生学会学习。
中学物理课本中，蒸发的快慢与哪些因素的有关；滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；液体压强与哪些因素有关；研究浮力大小与哪些因素有关；压力的作用效果与哪些因素有关；滑轮组的机械效率与哪些因素有关；动能、重力势能大小与哪些因素有关；导体的电阻与哪些因素有关；研究电阻一定、电流与电压的关系；研究电压一定、电流和电阻的关系；研究电流做功的多少跟哪些因素有关系；电流的热效应与哪些因素有关；研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系；研究影响力的作用效果的因素；研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系；研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关；研究影响感应电流的方向因素等均应用了这种科学方法。
二、转换法
一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象，要研究它们的运动等规律，使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。 如：分子的运动，电流的存在等，
如：空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用来认识它；分子看不见、摸不到，不好研究，可以通过研究墨水的扩散现象去认识它；电流看不见、摸不到，判断电路中是否有电流时，我们可以根据电流产生的效应来认识它；磁场看不见、摸不到，我们可以根据它产生的作用来认识它。
再如，有一些物理量不容易测得，我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值，如电功率（我们无法直接测出电功率只能通过P＝UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P）、电阻、密度等。
中学物理课本中，
测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积（这里也有等效思维）
我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度
在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小
大气压强的测量（无法直接测出大气压的值，转换成求被大气压压起的水银柱的压强）测硬币的直径时转换成测刻度尺的长度
测液体压强（我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化）
通过电流的效应来判断电流的存在（我们无法直接看到电流），
通过磁场的效应来证明磁场的存在（我们无法直接看到磁场），
研究物体内能与温度的关系（我们无法直接感知内能的变化，只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化）；
在研究电热与电流、电阻的因素时，我们将电热的多少转换成液柱上升的高度。
在我们研究电功与什么因素有关的时候，我们将电功的多少转换成砝码上升的高度。
密度、功率、电功率、电阻、压强（大气压强）等物理量都是利用转换法测得的。
物体发生形变或运动状态改变可证明此物受到力的作用；苹果落地可证明重力存在；马得堡半球实验可证明大气压的存在；雾的出现可证明空气中含有水蒸气；影的形成可以证明光沿直线传播；月食现象可证明月亮不是光源；奥斯特实验可证明电流周围有磁场；指南针指南北可证明地磁场的存在；手机能打电话可证明电磁波的存在；扩散现象可证明分子做无规则运动；铅块实验可证明分子间引力的存在；运动的物体能对外做功可证明它具有能。
在我们回答动能与什么因素有关时，我们回答说小球在平面上滑动的越远则动能越大，就是将动能的大小转换成了小球运动的远近。以上列举的这些问题均应用了这种科学方法。
例：1、分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家可以通过研究墨水的扩散现象去认识它，这种方法在科学上叫做“转换法’。下面是小明同学在学习中遇到的四个研究实例，其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是( )
A.利用磁感应线去研究磁场问题
B.电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定
C.研究电流与电压、电阻关系时，先使电阻不变去研究电流与电压的关系：然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系
D.研究电流时，将它比做水流
三、放大法
在有些实验中，实验的现象我们是能看到的，但是不容易观察。我们就将产生的效果进行放大再进行研究。 比如音叉的振动很不容易观察，所以我们利用小泡沫球将其现象放大。观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭，装水，插上一个小玻璃管，将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。严格说放大法也属于转换法．
四、积累法
在测量微小量的时候，我们常常将微小的量积累成一个比较大的量、比如在测量一张纸的厚度的时候，我们先测量100张纸的厚度在将结果除以100，这样使测量的结果更接近真实的值就是采取的积累法。
要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间，测量出导线的直径，均可用积累法来完成。严格地说积累法也属于转换法。
五、类比法
在我们学习一些十分抽象的，看不见、摸不着的物理量时，由于不易理解我们就拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习。如电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成，水压使水管中形成了水流进行类比，从而得出电压是形成电流的原因的结论。学生在学习电学知识时，在老师的引导下，联想到：水压迫使水沿着一定的方向流动，使水管中形成了水流；类似的，电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置；类似的，电源是提供电压的装置。水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能；类似的，电流通过电灯时，消耗的电能转化为内能。
我们学习分子动能的时候与物体的动能进行类比；学习功率时，将功率和速度进行类比。
例： 1、某同学在学习电学知识时，在老师的引导下，联想力学实验现象，进行比较并找出了一些相类似的规律，其中不准确的是( )
A.水压使水管中形成水流；类似地，电压使电路中形成电流
B.抽水机是提供水压的装置；类似地，电源是提供电压的装置
C.抽水机工作时消耗水能；类似地，电灯发光时消耗电能
D.水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能：类似地，电流通过电灯时，消耗电能转化为内能和光能
通过类比，用大家熟悉的水流、水压的直观认识，使得看不见、摸不着的抽象的电流、电压等知识跃然纸面，栩栩如生。
六、理想化物理模型：
实际现象和过程一般都十分复杂的，涉及到众多的因素，采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用。但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点、知识。模型法有较大的灵活性。每种模型有限定的运用条件和运用的范围。
中学课本中很多知识都应用了这个方法，比如有：
液柱、（比如在求液体对竖直的容器底的压强的时候，我们就选了一个液柱作为研究的对象简化，简化后的模型依然保留原来的特点和知识）
光线、（在我们学习光线的时候光线是一束的，而且是看不见的，我们使用一条看的见的实线来表示就是将问题简化，利用了理想化模型）
液片、（在我们研究连通器的特点，求大气压时我们都在某一位置取了一个液面，研究该液面所受到的压强和压力，也是将问题简化，利用理想化模型法）
光沿直线传播；（在我们学习中我们知道真正的空气是各处都不均匀的，比如越往上空气越稀薄，在比如因为空气各处不均匀形成了风，而在光是沿直线传播一节中我们将问题简化，只取一个简单的模型，一条光线在均匀的介质中传播）
匀速直线运动；（生活中很少有一个物体真正的做匀速直线运动，在我们研究问题的时候匀速直线运动只是一个模型）
磁感线（磁感线是不存在的一条线，但是我们为了便于研究磁场我们人为的引入了一条线，将我们研究的问题简化。）
光滑平面（研究力学时常用到光滑平面，即物体表面没有摩擦，但是真正没有摩擦的表面是没有的．为了问题的简化就把很小的摩擦不考虑就假设物体表面光滑）
例：1、在我们学习物理知识的过程中，运用物理模型进行研究的是( )多项选择
A、建立速度概念 B、研究光的直线传播
C、用磁感应线描述磁场 D、分析物体的质量
七、科学推理法：
当你在对观察到的现象进行解释的时候就是在进行推理，或说是在做出推论，例如当你家的狗在叫的时，你可能会推想有人在你家的门外，要做出这一推论，你就需要把现象（狗的叫声）与以往的知识经验，即有陌生人来时狗会叫结合起来。这样才能得出符合逻辑的答案
如：在进行牛顿第一定律的实验时，当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出，如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。
如：在做真空不能传声的实验时，当我们发现空气越少，传出的声音就越小时，我们就推理出，真空是不能传声的。
八、等效替代法：
比如在研究合力时，一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的，那么这一个力就替代了两个力所以叫等效替代法，在研究串、并联电路的总电阻时，也用到了这样的方法。在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测出物与像的大小关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。
九、归纳法：
是通过样本信息来推断总体信息的技术。要做出正确的归纳，就要从总体中选出的样本，这个样本必须足够大而且具有代表性。在我们买葡萄的时候就用了归纳法，我们往往先尝一尝，如果都很甜，就归纳出所有的葡萄都很甜的，就放心的买上一大串。
比如铜能导电，银能导电，锌能导电则归纳出金属能导电。在实验中为了验证一个物理规律或定理，反复的通过实验来验证他的正确性然后归纳、分析整理得出正确的结论。
在阿基米德原理中，为了验证F浮＝G排，我们分别利用石块和木块做了两次实验，归纳、整理均得出F浮＝G排，于是我们验证了阿基米德原理的正确性，使用的正是这种方法。
在验证杠杆的平衡条件中，我们反复做了三次实验来验证F1×L1＝F2×L2也是利用这种方法。
一切发声体都在振动结论的得出（在实验中对多种结论进行分析整理并得出最后结论时），都要用到这一方法。
在验证导体的电阻与什么因素有关的时候，经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度，材料，横截面积，温度有关，也是将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。
在所有的科学实验和原理的得出中，我们几乎都用到了这种方法。运用归纳法得出的结论更具有普遍性。运用这种思维方法时实验一定要改变条件多做几次，否则得出的结论可能是特殊结论，而不具备普遍性。
十、比较法（对比法）
当你想寻找两件事物的相同和不同之处，就需要用到比较法，可以进行比较的事物和物理量很多，对不同或有联系的两个对象进行比较，我们主要从中寻找它们的不同点和相同点，从而进一步揭示事物的本质属性。
如，比较蒸发和沸腾的异同点。如，比较汽油机和柴油机的异同点
如，电动机和热机。如，压表和电流表的使用
利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别，使同学们很快地记住它们，还能发现一些有趣的东西。
十一、分类法
把固体分为晶体和非晶体两类、导体和绝缘体。
十二、观察法
物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的存在。在教学中，可以根据教材中的实验，如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中，要求学生认真细致的观察，进行规范的实验操作，得到准确的实验结果，养成良好的实验习惯，培养实验技能。大部分均利用的是观察法。
十三、比值定义法：
例：密度、压强、功率、电流等概念公式采取的都是这样的方法。
十四、多因式乘积法：
例：电功、电热、热量等概念公式采取的都是这样的方法。
十五、逆向思维法
例：由电生磁想到磁生电
以上这些方法，还只是在初中物理的学习中会遇到和使用的一些科学方法，列举出来，希望能够给大家一些帮助。也希望大家都来关注这方面的问题，多了解和掌握一些科学方法，灵活运用，以便于指导我们的学习，工作和生活。

5. 杠杆中的力臂

教学目标】 1、通过操作、体验和对杠杆实例的观察，归纳出“杠杆是在力的作用下绕一固定点转动的硬棒”，能说出杠杆的“支点、动力、阻力”；2、通过对实验探究的分析、论证、评估，建立力臂概念。提高实验探究的分析、论证能力，增强实验评估意识；3、经历探究杠杆平衡条件的过程，采用比较法和综合分析法科学分析相关数据，得出杠杆的平衡条件“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”；4、会画杠杆中的动力臂和阻力臂，能用杠杆平衡条件解决简单的具体问题；5、在杠杆的模型建构中领悟物理模型建构的一般方法：选择样例——建立初步图示——图示改进——建立模型；在探究中领悟“科学的发现往往需要向前再迈一步”。【教学重、难点】1、认识杠杆，探究并得出杠杆平衡条件。2、在探究中建立“力臂”概念,在实际应用中准确画出杠杆“动力臂、阻力臂”。【设计思路】面向学生的生活世界和社会实践，吸收教材中活动设计的优点，重组教材结构,按照学生的认知规律设计探究活动。在活动、体验中认识杠杆，在杠杆的应用中寻求探究的需要，在探究、评估中建立力臂概念并获得杠杆的平衡条件。整体设计由四组系列活动组成。系列活动一：认识杠杆。设置“拔图钉”、“寻找身体中的杠杆”两个层次的操作、体验活动，形成对杠杆模型的正确认知。系列活动二：探究杠杆的平衡条件。以“用弹簧测力计称象”创设探究背景，提出探究问题；通过模拟背景事件进行探究，形成杠杆平衡条件的初步结论；再通过实验论证、评估，明确力臂，得出杠杆的平衡条件。系列活动三：知识应用。通过“画力臂”完善对杠杆模型的认知，通过解决具体问题，了解杠杆平衡条件的应用。系列活动四：课后探究。由“自学与归纳”、“观察与探究”组成，旨在加强对杠杆原理的理解，进一步了解杠杆在生活中的应用。【教学流程图】【教学资源】实验器材：钉有图钉的木板、垫木、螺丝刀、羊角锤、扳手；杠杆、钩码、弹簧测力计、铁架台、直尺、细线；视频资源：“羊角锤拔铁钉、开瓶器开瓶盖、扳手拧螺丝”录像，自制PPT课件。【教学过程】一、认识杠杆活动1：拔图钉（教师）木板上钉了一枚图钉，请把它拔出来（图1）。（学生）使用不同的方法拔出图钉。（教师）懂得使用工具是一种智慧的表现。生活中还很多任务是采用工具来完成的。（学生）观察羊角锤拔铁钉、开瓶器开瓶盖、扳手拧螺丝（视频）；观察撬石头、跷跷板、抽水机手柄（动画）。（教师）以上工具在工作时有何共同的特点？（教师）待学生回答出转动后，用flash演示并说明（图2）：在物理学中，将一根在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒称作杠杆（lever)。支点：杠杆绕着转动的点，即图中的O点；动力：使杠杆转动的力，即图中的F1；阻力：阻碍杠杆转动的力，即图中的F2；活动2：寻找身体中的杠杆(学生)寻找并用动作表达出来。（教师）举例“昂首向天、提起足跟、手提重物” ；（教师）点评：尽管人体的各种运动相当复杂，但最基本的运动都是由骨骼在肌肉的作用下绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。现代科技工作者从人体手臂得到启发制造了航天飞机的机械臂用以抓捕卫星。设计意图：本环节采用二层次的活动设计，通过用杠杆来认识杠杆，通过看杠杆来了解杠杆；通过寻找身体中的杠杆来体会杠杆，使学生在活动、体验中构建杠杆模型。二、探究杠杆的平衡条件[出示探究背景] （教师）2001年6月22日，杭州的一位物理老师用一只弹簧测力计并借助杠杆“称”出了一头质量约为3t的大像的质量（图3）。他的具体做法是用一根10m长的槽钢制作了一根杠杆，在离支点较近的位置挂上铁笼和大象，在离支点较远的位置用一把弹簧测力计测出杠杆处于水平平衡状态时的示数。[提出探究问题] 称象时，弹簧测力计的示数F1的大小与F2、l1、l2有何关系?[实验设计]（教师）你能利用桌上的器材设计出合适的实验装置进行探究吗？（师生共同讨论）模仿称象过程，选择器材，设计实验。具体装置如图4：1、用木制杠杆代替槽钢，为消除杠杆自重的影响，杠杆应在中点悬挂，并调节平衡螺母使杠杆处于水平平衡；2、用钩码代替大象；3、l1、l2可以直接从杠杆上读出。4、实验中将弹簧测力计的拉力记作F1，钩码的拉力记作F2，OA记作l1、OB记作l2。（师生）探讨步骤设计并确定实验记录表格。设计思想：控制变量法；步骤一：调节平衡螺母，使杠杆处于水平平衡状态。步骤二：取F2=1N，l2=10 cm，l1=5cm，测出杠杆处于水平平衡状态时F1的大小；步骤三：l1、l2不变，增大F2，测出F1；步骤四：F2、l1不变,增大l2，测出F1；步骤五、F2、l2不变,增大l1，测出F1。（教师）引导学生明晰实验注意点：注意点一：弹簧测力计要调零；注意点二：弹簧测力计竖直向下拉动，待杠杆处于水平平衡状态时读数。[进行实验]学生进行实验操作，并将数据记录在表格中（参考数据）：测量序号F2/Nl2/cml1/cmF1/N①11052②1.51053③1.51253.6④1.512151[实验分析]（教师）引导学生讨论并做出分析结论：1、比较①、②，说明：l1、l2不变，增大F2，则F1 增大；比较②、③，说明：F2、l1不变，增大l2，则F1增大；比较③、④，说明：F2、l2不变，增大l1，则F1减小；2、综合分析①、②、③、④，可得杠杆平衡时: F1 l1= F2l2。3、引申分析：若l1＞l2 则F1＜F2 ，可以省力……(教师)引导学生思考：在上述表达式中，F1是通过弹簧测力计测得的，F2是钩码的重力造成的拉力；那么l1、 l2究竟是什么呢？是指OA、OB的长度吗？[实验论证](教师)请学生采用图5的操作方式（弹簧测力计竖直上拉），用实验验证上述结论的正确性。实验中取F2=1.5N, OB=10cm,OA=15cm，先计算出杠杆处于水平平衡时弹簧测力计示数，再进行实验验证。

(教师)请学生逐步倾斜弹簧测力计（如图6）。（学生）发现弹簧测力计的示数发生变化。（教师）弹簧测力计倾斜后F2、OB没有变化，是什么引起了F1的变化？[实验反思]（教师）组织学生探究：让F1为1.5N时杠杆处于水平平衡，假如F1 l1= F2l2成立，则l1为10cm。组织学生用直尺测量寻找l1。（学生）通过测量发现l1为支点O到F1的作用线的垂直距离（见图7）。（教师）PPT演示，在杠杆中，我们把支点到力的作用线的垂直距离称做“力臂”。（教师）为什么我们一开始模仿称像所做的实验，结论是成立的呢？（学生）由于杠杆处于水平平衡，拉力竖直向下，所以那时的OA、OB本就是力臂。（教师）点明杠杆的平衡条件（杠杆原理）：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。可以用字母表示成：F1 l1= F2l2。[探究感悟]阿基米德在总结出了“杠杆的平衡条件”后，说：“只要给我一个支点，我就可以撬动地球”。对此，你有何感想？（教师）尽管我们有着古老的文明，早在春秋战国时期，我们就有了使用杆秤的记录，我们的祖先早就把杠杆应用于实际生活，也总结出了一些经验，但却与 “杠杆原理”擦肩而过。在今天的探究中，我们能够得到的另一启发就是“科学的发现往往需要我们向前再迈一步”。设计意图：本环节是本课的中心，在本课重点的突破上采用了三步走，先是利用背景创设引起学生探究欲望，通过模拟背景进行探究，得出杠杆平衡条件的初步结论；接着通过对探究结论的验证、评估与反思明确再探方向；最后利用再探究，由学生在寻找中建立杠杆力臂的概念，在化解力臂认知难点的同时得出杠杆的平衡条件。三、试一试问题一、标出图甲杠杆中的力F1、F2的力臂；问题二、图乙中，F1的作用点在A，请画出撬图钉时所需要的最小的力。学生作答，教师点评。解答如下：问题一：画力臂的方法，先找支点和力的作用线，从支点向力的作用线做垂线，用l1表示动力臂，用l2表示阻力臂（见图10甲）。问题二：由F1 l1= F2l2知， l1最大时，F1最小；连接OA即为最大的l1，从A点做OA的垂线向下即为F1的方向（见图10乙）。设计意图：问题一旨在加强对力臂的理解，问题二旨在加强对杠杆的平衡条件理解的同时，加深对力臂的理解。四、小结与作业（教师）本节课我们主要探讨了什么是杠杆，探究得出了杠杆的平衡条件，在探究中，我们通过测量找到了力臂。但这只是对杠杆有了初步认识，课后请同学们思考以下问题:自学与归纳 阅读书本第6页内容，解决称像问题中的计算，并归纳利用杠杆原理解决问题的一般方法。观察与探究 生活中的杠杆类工具有很多，它们的作用也不尽相同，请观察、收集部分生活中的杠杆类工具（如剪刀），利用杠杆原理分析它们的作用，并尝试分类。设计意图：延伸课堂探究思维，从物理走向生活，培养将物理知识应用于实际的意识。

6. “哪些课题属于实验教学课”

牛一定律、平衡力、压力的作用效果、液体压强与什么因素有关、流体压强与流速的关系、称重法测浮力、浮力的大小与什么因素有关、阿基米德原理、浮沉条件、杠杆的平衡条件、滑轮与滑轮组、滑轮组的机械效率.这些是教学当中可以进行试验教学的,要求学生动手的实验要看学校是否器材完备,很多农村学校都做不起的.

7. 初二物理实验

实验是物理学科的最大特点，是培养学生多种能力的重要途径。近几年来，中考实验题在形式和内容上都有了很大的变化，突出表现在，题目不是简单地考查实验仪器的操作，也不是课本实验的重复，而是以课本演示实验、学生实验为背景，通过改变实验条件，或实验中出现了意料之外的问题，以及运用学过的研究方法，自己设计一个新的实验方案等来设置障碍，要求学生分析并找到解决问题的途径。不仅考查学生的实验能力，而且考查研究物理的方法和知识迁移的能力。

一、例题导航

例1 几个同学爬杆比赛时，要比较谁的功率大，分别需要哪些测量仪器和测出哪些物理量？

分析：要设计一个实验来测量人爬杆时的功率，首先就要建立一个科学模型，高度抽象、概括地描述人爬杆时的物理状态。有了正确的模型，爬杆人的体重、爬杆的高度和时间是三个必须考虑的因素。常规的方法是用体重计测体重，用秒表测时间，用长杆和卷尺测高度。而用控制变量的思想（保持同样的高度或用同样的时间），就可以在时间和高度这两个量中少测一个。因此，这样的设计性实验试题，虽然并不复杂，但却考查了学生建立科学模型和正确应用控制变量的方法解决问题的能力。

答案：

（1）用体重计测体重，用秒表测时间，用长杆和卷尺测高度。

（2）用体重计测体重，用秒表测时间。（要求比赛的同学都爬过同样高度）

（3）用体重计测体重，用长杆和卷尺测高度。（要求比赛的同学在几条杆上同时开始，同时停止）

评析：本题不是简单地考查实验仪器的操作，也不是课本实验的重复，而是从学生的生活实际出发，考查学生在真实情境中应用知识，规划、没计、实施实验，以解决问题的能力。

例2 （2005贵阳课改卷）甲乙两个实验小组在探究“杠杆的平衡条件”时，分别得到下面两组数据和结论。他们在交流时，甲组发现了自己实验结论的错误和产生错误的原因。你认为甲组产生错误的原因有那些？

甲组产生错误的原因：______________________________________________。

甲 组

乙 组

次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
动力
动力臂
阻力
阻力臂

结论
动力+ 动力臂＝阻力+阻力臂
动力 ×动力臂＝阻力×阻力臂

分析：在探究性教学中，杠杆原理一般并不是直接告诉学生，而是通过实验，让学生自己去发现。结果，很多学生就发现杠杆的平衡条件是“动力+动力臂＝阻力+阻力臂”，而且不止一组实验数据支持这种想法，于是学生认为他们的想法得到了证实。到了这里，教学涉及到的就不仅仅是杠杆原理的问题了，而是科学探究中归纳方法的局限性问题。

答案：甲组的错误：

（1）不同单位的物理量不能直接相加。

（2）这四个物理量中的三个，它们的数据都应任意设定，不能有任何人为设置的规律。

（3）没有进行多次测量并从中找到普遍规律。

二、小试牛刀

1．（2005广西柳州）由于白炽灯除了发光还产生热量，所以逐渐被称之为“冷光源”的各种节能灯代替。白炽灯的功率越大，亮度越大，产生的热量是否也越多呢？为此，小明设计了一个实验方案：使25W白炽灯正常发光，把温度计放在灯泡附近任一位置，观察温度计示数的变化；换上100W白炽灯重复上述步骤。若100W白炽灯使温度计的温度升得高，则产生的热量多。同学们对小明的方案进行了讨论，认为：

（1）在灯泡附近的范围内，灯泡产生的热量越多，空气温度________，利用温度计测温度变化的方案是可行的；

（2）方案还应注意两个问题：一是________________，二是________________。

答案：（1）升高越大（2）测温点要固定、测温时间要相同

2．（2005泰州）由阿基米德原理（F浮＝G排液）结合相关知识，可以推得F浮＝ρ液V排液g，从而看出物体受到的浮力大小与物体________和液体的________有关。

有些爱思考的同学进一步提出，除上述两个因素外，浮力的大小是否还与别的什么因素有关？其中，一个比较具体的问题是：物体所受浮力大小是否与物体的形状有关？针对这个问题，若提供下列器材由你选择，你将选择哪些器材、怎样进行探究？

供选择的器材有：弹簧测力计，三个形状不同的小石块，橡皮泥，烧杯、细线和水．

（1）你选择的器材是：________________。

（2）你的探究方案（即实验步骤）是：________________。

（3）你如何根据探究过程中观察到的现象或获得的数据得出结论：__________________。

答案：排开液体的体积、密度

（1）弹簧测力计、橡皮泥、烧杯、细线和水（多选或少选均不正确）

（2）实验步骤：

或a．①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上，测出橡皮泥重G；

②将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F1；

③改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F2；

④再改变橡皮泥形状，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F3。

或b．①用细线将橡皮泥吊在弹簧测力计上，将橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F1；

②改变橡皮泥形状，把橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F2；

③再改变橡皮泥形状，把橡皮泥浸没水中，记下测力计的示数F3。

（3）（答案要与实验步骤对应）

或a．求出橡皮泥各次在水中所受的浮力。若各次所受浮力相等，说明浮力大小与形状无关；若各次所受浮力不等，说明浮力大小与形状有关。

或b．比较橡皮泥各次浸没水中时测力计示数。若测力计的示数相等，说明浮力大小与形状无关；若测力计的示数不等，则说明浮力大小与形状有关。

3．（2005泰州）通过学习，同学们知道了液体压强的特点。在此基础上，老师提出了这样的问题：有两只杯子，分别盛有清水和盐水，但没有标签，你能否用压强计将它们区别开？

（1）当压强计的金属盒在空气中时，U形管两边的液面应当相平，而小明同学却观察到如图1（a）所示的情景。出现这种情况的原因是：U形管左支管液面上方的气压______大气压（填“大于”、“小于”或“等于”）；调节的方法是：（ ）

A．将此时右边支管中高出的液体倒出

B．取下软管重新安装

（2）小明再作图（b）所示的检查。当用手指按压（不论轻压还是重压）橡皮膜时，发现U形管两边液柱的高度几乎不变化。出现这种情况的原因是：__________________________。

（3）压强计调节正常后，小明将金属盒先后浸入到两杯液体中，如图（c）和（d）所示。他发现图（d）中U形管两边的液柱高度差较大，于是认为图（d）杯子中盛的是盐水。①你认为，小明的结论是_________________（填“可靠的”或“不可靠的”）；②简要说明理由：_________________。

答案：（1）大于B

（2）压强计的气密性不好；或压强计金属盒（或“软管”）漏气；或U形管与软管连接不好。

（3）不可靠的金属盒（或“橡皮膜”）在两种液体中的深度不同；或没有控制金属盒（或“橡皮膜”）在两种液体（或“在液体”）中的深度（或“深度相同”）。

4．（2005苏州）小明同学在做完“观察水的沸腾”实验后又进一步探究了沸水自然冷却过程中温室随时间的变化情况，他将实验数据记录在自己设计的表格中。

小明通过描点画出如图2所示的水温随时间变化的曲线。

（1）根据表中的数据可推知，小明做上述实验时的环境温度（即室温）应在_______℃左右。

（2）根据图示水温随时间变化的曲线。可知沸水在自然冷却过程中温度随时间变化的特点是：______________。

答案：（1）22

（2）温度较高时，温度随时间下降较快，当温度接近室温时，温度下降越来越慢。

5．（2005苏州）刻度尺，温度计，量筒，弹簧测力计，电流表和电压表是物理实验中的常用仪器。通过比较可以发现，这些仪器具有—些共同的特点。例如它们都有一定的量程。

上述仪器还有的共同特点是（只要求写出2个）：

（1）__________________________________________________；

（2）__________________________________________________。

答案：（1）一定的分度值

（2）刻度是均匀的

6．（2005南京）有一天，小明在家观察洗衣机排水后，对容器排尽水的时间与排水孔的大小之间的关系产生了浓厚的兴趣。为此他找来四个同样大小的圆柱形塑料容器，在它们的底部相同位置各开一个排水圆孔，排水孔的直径d分别是1．5cm、2．0cm、3．0cm和5．0cm。在容器里放入30cm深的水，打开排水孔让水流出，用秒表测量水完全流出所需的时间t分别为73．0s、41．2s、18．4s和6．8s。

（1）请设计一个表格，并将小明测得的数据填写在表格中。

（2）请在图3中画出排尽水的时间t与排水孔直径d的关系图线。

（3）分析实验数据，初步可以看出t与d之间韵关系为：d越大，t_____，但是还不能确定它们之间明确的数量关系。

（4）请你猜想t与d之间可能存在的数量关系，并根据以上数据写出证实你猜想的思路。

猜想：________________________________________。

思路：_________________________________________。

答案：（1）

排水孔直径d／cm
1．5
2．0
3．0
5．0

排尽水的时间t/s
73．0
41．2
1 8．4
6．8

（2）图线如下

（3）越小
（4）t与d2成反比，可以作出t与图线，并观察图线是否为一条直线

（说明：本小题只要答案合理均正确）

7．（2005南通）为探究滑动摩擦力大小与什么因素有关，小明设计了如图4甲所示的实验。

⑴如果要想利用此实验来探究滑动摩擦力的大小与压力的关系，应设计怎样的实验步骤？

⑵在探究滑动摩擦力的大小是否与物体间的接触面积有关时，小明先后用大、小木块按照图甲所示的方法进行对比实验。小明的做法是否正确？为什么？

⑶在研究此问题时，小红设计的实验如图4乙所示，弹簧测力计一端固定，另一端钩住长方形木块，木块下面是一长木板，实验时拖支长木板，然后读出弹簧力计的示数，即可测出木块和木板之间的摩擦力。小明看了小红的实验后，认为小红设计的实验优于自己设计的实验。对此你能说出其中的原因吗？

答案：⑴弹簧测力计拉动木块，使它做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数F1；

在木块上面加一个重物，再用弹簧测力计拉动木块，使它做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数F2；比较F1和F2的大小。

⑵不正确。实验过程中没有保持相同的压力。

⑶木块不必做匀速直线运动（或弹簧测力计保持静止，便于读数）

8. 急急急!!!求助：咋才能学好物理!

经验都是自己总结出哒，别人的不一定适合你，物理嘛，你如果是一个喜欢实践的人学起来就不难的，物理的公式好背，这对于一个秀才来说背书是首要的，物理最重要的还是搞懂原理，说不定到时候你还多发明出个啥东西呢，呵，不一定成绩高就学的好，只要你搞懂了原理就可以举一反三，加油吧，中国目前还是按分数看人滴，悲哀