二力平衡实验怎样改进
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发布时间：2022-05-12 07:08
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热心网友
时间：2023-11-19 20:23
初中物理教材第1册有关平衡力概念以及平衡条件的引入，是通过下述实验(见图1、图2)向学生展开的，这两个实验可以说是关于二力平衡的经典实验。苏科版新教材则考虑到学生还没有关于滑轮的概念，改为通过两个支撑代替定滑轮进行类似的实验。这些实验装置显然还存在着一些不足之处，今试分析如下。
2 现有实验不足之处的分析
(1)现有实验缺乏直观性。实验所依据的是小车(或方纸板)两侧受到绳子的拉力，而这二个力与所挂质量相等的重物的重力相等，从而推断出小车(或方纸板)两侧所受拉力相等的结论。由于学生还没有关于力的充分的基础知识作准备，存在着诸如滑轮是干什么的？为什么力跨过滑轮(支撑后大小不变？为什么重物对小车(或方纸板)的拉力等于物体重力等问题，在这些问题没有搞明白之前，学生观察实验时大都会感到困惑不解，很难直观地理解二力平衡的原理。
(2)现有实验存在讲解分析困难。在讲解与分析这样的实验时，由于学生还没有必要的基础知识，例如，重物对绳子的拉力等于绳子拉重物的力，这是力的作用的相互性知识绳子对重物的拉力等于重物的物重，这是二力的平衡方面的知识，教师在分析过程中必然会有所涉及，只能含糊其词因而大有蒙混过关的嫌疑似地告诉学生二力平衡的结论，否则不免陷入循环论证的尴尬境地。
(3)现有实验是建立在假设的经验之上的，不可靠、不确定。现有实验装置是以假设学生已经具备的生活经验，如物体多重，拉力就多大;绳子上的各部分拉力总是相等的等等为前提的。事实上，学生的这些经验往往是非常模糊不可靠的。以模糊的经验去阐明深刻的规律，在学生还没有具备相关知识背景的情况下，是很难要求其心悦诚服地理解与认同实验结论的。
(4)现有实验可操作性差。对于物体在平衡力作用下的运动实验，见图1，教材及其参考书在操作说明上介绍，用手轻托一边的重物使其运动起来后，便可以匀速度运动。在实际操作上是很难实现的，轻托的力小了，小车动一下可能就停下了，力大了，可能又跑得太快了，难以判断小车运动是否是匀速的;即使实现了实验所希望的匀速运动的结果，其结果的说服力也会因为两边线绳的长度以及重物位置的不再对称，在直觉形成两边拉力不再相等的印象而大打折扣。另一个演示实验(如图3)，设计的本意是方形重物受重力和弹簧的拉力作用，添减砝码使重物及其体系匀速运动，虽然在操作上可以实现，直观性方面也似有不足;同时，看似简单的装置，原理的剖析却颇费周折。例如，重力大小的不可观察性问题，弹簧秤作用的问题，学生仅有感性的认识，难以理性地分析;至于定滑轮不改变力的大小仅改变力的方向问题则学生连一点概念都没有。另外，由于实验条件的控制及环境不确定性，实验事实上难以达到预期效果。演示实验造成的结果，有时反而会让学生得出错误的结论，认为老师是在做一个为平衡而平衡的实验。针对上述不足之处，可对实验做如下改进。
热心网友
时间：2023-11-19 20:24
在探究“二力平衡的条件”的实验中，教材中提到的器材是用两端带滑轮的长木板、两端带挂钩的小车、细线及钩码等。学校中这样的小车不多，多个班级用不能同时进行分组探究，更重要的是教材中对“两个力要同时作用在同一物体上”这一要素没有体现，经过考虑，我对实验进行了如下改造。
一、 器材：
两个粘钩、两个单独滑轮、两条细线、一盒钩码、一张纸（稍微硬一点即可）、一把剪刀。
二、 组装：
1、将两个粘钩粘在课桌竖直面上同一高度。
2、在纸两侧用剪刀各挖一小孔，把细线一侧拴在纸的两个小孔上，另一侧打一活结，以备挂钩码。把细线分别穿过滑轮，调节细线的长度，直到合适为止。
三、实验：
1、在两端各挂三（或其他数量）个钩码，可以看到纸片在两边相同的力的作用下处于静止，两侧的细线在同一条直线上。
2、改变一端钩码的个数，纸片两边受的力不相同，哪边受的力大，就向哪边移动，但两侧的细线还是在同一条直线上。
3、保持两边的钩码个数相同，把纸片旋转90度，放手后，可以看到纸片发生转动，直到回到水平状态，两条细线仍在同一直线上。
4、将纸片用剪刀从中间剪断，发现两边钩码各拉着自己的一半纸片掉在地上，证明这两个力必须作用在同一物体上。
改进实验的原则一要简单易做，实验中用到器材都是随手皆是的，步骤也容易操作。二是要有效。通过改进，二力平衡的四个条件学生都能用亲手实验探究出来，学生印象更为深刻。
