力臂概念的创新教法，本文主要内容关键词为：力臂论文,教法论文,概念论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题提出
为什么要把力臂定义成“支点到力的作用线的距离”？不要说学生，就是很多教师也回答不了这一问题。到目前为止，教材、教参等资源从来就没有涉及，当然更没有提供解决这个问题真正的有效方法，大多数教师自己也没想到有什么好方法，对此奈何不得，于是，只能通过专制式的教学方法，年复一年地强迫学生背力臂概念。
之所以这样定义这个物理量，自有其道理，只是我们没去深入探究，或者不需要我们去探究而已，因此，力臂概念成了物理中著名的纯数学意义的、体现不出物理含义的概念，教得无趣，学得无味。
所幸的是笔者已找到力臂概念的创新教法，那就是用制作的“力臂仪”来演示力臂（另一些案例，如“凸透镜的应用”、“力的平行四边形定则”、“超重与失重”等重点难点知识的创新教法，将陆续介绍）。
二、力臂仪介绍
图1是原理图，它由四个部分组成.
三、力臂仪原理
本演示仪用一根橡皮筋来代表力臂，它可长可短，非常适合表现力臂长短的变化。
只要旋转直杆AC，代表力臂的橡皮筋
B长度和位置就会随之而变，力臂的大小与什么因素有关的问题就直观显示出来。
四、力臂仪的制作
1.做表示杠杆的直杆
2.做表示力的直杆
截取另一段上述铝型材约35 cm，上半槽在1∶2处留有1 cm宽的凸起，在其上钻一小孔，再将其余部分锯掉，如图3（b）、（c）所示，将所锯之处打磨光滑，在其正面粘贴上等宽红色不干胶，这样就红色、灰色交替，在离小孔较远的A端，用铁皮剪成一箭头形状和一个“F”形状，并按如图3（c）所示方法粘牢，再在其两端各钻一小孔。
3.做表示力臂的橡皮筋与小滑轮系统
取一根粗橡皮筋，一端与一小滑轮连接，在小滑轮表面、轴处涂抹少量润滑油（如凡士林），再将小滑轮装入表示力的直杆AC内槽，如图4所示，最后在两端小孔中各旋入一小螺钉，防止小滑轮在演示实验时从两侧端滑出。
4.做面板及支架
（3）在面板上标注明“支点”、“力的作用点”、“力臂仪”等具有说明作用的文字，在面板背面安装支架。
图5是力臂仪的全景照片。
五、使用方法
1.演示力臂的定义
把仪器支起，斜立在桌面上，一只手使AC转动到与MN成一定角度（如60°左右）位置时停止，此时橡皮筋会自动停在与AC垂直位置；另一只手拨动小滑轮，使橡皮筋不再与AC垂直，然后松手，会看到橡皮筋“顽强”地回复到与AC垂直的位置停下；再向另一侧拨动橡皮筋，重复演示，会发现，橡皮筋仍“顽强”地回复到与AC垂直的位置停下。
以上步骤表明：垂直是橡皮筋的归宿，橡皮筋的长度就是“支点到力的作用线的距离”，由此很自然地引出力臂的定义。“点到线的距离”这个定义的物理本质就揭示出来了，物理味道就出来了，就是这么奇妙！这个世界并不缺少美。
2.演示静态力臂
让AC分别停在几个不同位置，笔者推荐三个比较典型的位置，即锐角位、直角位、钝角位。让学生仔细观察，找出每个位置的力臂，此步骤用来说明什么是支点到力的作用线的距离，怎样找不同方向的力的力臂。
作为拓展，可以引导学生分析讨论：如果杠杆MN不是直的，而是任意形状，那么力臂又怎样确定？
3.演示动态力臂
与上述操作相似，让AC绕
顺、逆时针慢慢转动，则代表力臂的橡皮筋方位和长度不断地变化，从而实时显示出力作用点不变，当力的方向发生变化，力臂也随之而变的情景。
4.探究杠杆的平衡条件
六、本仪器亮点
（1）构思巧妙，能深刻地揭示力臂这个概念的物理本质。通过橡皮筋始终与“力”方向垂直，引出力臂的定义；通过橡皮筋长短显示力臂大小；通过橡皮筋长短变化显示力臂大小变化。
这在中学物理教学中第一次正式采用仪器来说明“力臂”这个物理概念，填补国内外力臂演示仪的空白。
（2）直观简便，效果显著。只须用手拨动表示力的直杆，就可以非常直观、实时地显示出各种方向的力所对应的力臂，提高了课堂教学效率。
（3）既有创新，又有传承。它能演示力臂，又能探究杠杆的平衡条件。
（4）激励同学，启发创新。