杠杆教学中学生常见错误简析，本文主要内容关键词为：杠杆论文,中学生论文,错误论文,常见论文，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。
1.找错支点
支点是物体绕着转动的固定点，是杠杆五要素中的最基本要素。但部分初中学生在杠杆分析时往往找错支点，把阻力作用点、图心、重心以及凡是标有"O"的点当作支点。如用羊角锤拔钉，学生会把与钉相接触的锤尖端当作支点；用汽水扳子扳瓶盖，学生会把与瓶盖边齿相接的扳子口当作支点；分析动滑轮时，往往把圆心O当作支点……在杠杆教学中，一要强调支点的特征——绕着转动的固定点；二要培养学生有意观察能力，注意观察物体究竟绕着哪个点转动；三要启迪学生的抽象思维想象能力，把纸面上静止的杠杆在大脑想象中转动起来，从而找出支点。
2.想不到转动
初中学生在学杠杆之前的初中力学中，学习到的物体运动形式主要是静止或匀速直线运动。分析这些运动问题时，学生都是在固定的图形中对物体作受力分析，然后讨论运动和力的关系、力与力之间的关系而解决问题的。杠杆的最大特征是物体能绕一个固定点——支点转动！可是由于有关杠杆问题中所给出的图形在纸面上是固定不动的，显示不出转动，所以学生在分析这些问题时由于思维定势的影响，思维仍停留在对固定图形的受力分析上，想不到物体的转动特征，想不到找支点，因而想不到利用杠杆规律解决问题，造成解题的失败，如把圆柱体油桶滚过台阶的问题……等。对这些不具备杠杆明显外形特征的物体的运动问题，学生的思维只停留在固定的图形上，想不到它们能转动，想不到它们是杠杆。
在分析力学问题时，引导学生在弄清题意的基础上，把固定图形活化起来，可以用橡皮甚至用拳头代替物体缓慢的甚至反复的运动——增加感性认识，如发现物体绕一个固定点转动，则这个点就是支点，这种问题就属于杠杆问题。在教学中逐渐培养学生的抽象思维想象能力，把固定、静止的图形根据题意在大脑思维形象中缓慢的运动起来，根据其运动规律判断，是分析某一静止平衡瞬间的问题，还是分析一个作直线运动过程的问题，还是分析一个只绕着一个固定点转动的问题，只要学生能发现转动，找到支点，解决问题也就不难了。
3.动力、阻力方向判断不清
初中物理教材中，把杠杆受到的力分为动力和阻力。在杠杆受力方向分析中，有些学生只简单地从“动力”和“阻力”的字面上机械地判断，以为阻力方向总是和动力方向相反。有些学生在分析杠杆的动力、阻力时把杠杆和施力物体混淆起来，如羊角锤拔钉，学生常会把钉子受到向上拔起的力当作锤子受到的阻力方向；如剪刀剪铁丝，学生常把铁丝切断时受力方向当作剪力片受到的阻力方向。当由人力直接作用于杠杆时，动力和动力方向是明确的，如作用在杠杆的力不是人力直接作用时，则哪个是动力、哪个是阻力就没有明确界线，因而动力、阻力的方向分析就更容易搞错。
杠杆是绕着支点转动的硬棒，在教学中应抓住“转动”的特点来判断动力、阻力的方向。在分析中先确定一个力作为动力，把只在这个动力作用下杠杆的转动认定为正转（比顺时针、逆时针转更简明），则只有阻力作用时必定使该杠杆反转，阻力作用点处杠杆反转方向就是阻力的方向，训练学生在作好杠杆分析图后，再讨论一下杠杆分别在动力、阻力作用下是否同时存在正转、反转，如只存在同一方向的转动，则这个杠杆必定不能平衡。在杠杆分析中让学生养成讨论在力的作用下杠杆正转、反转的习惯，就可减少作用力方向的判断错误。
4.把杠杆转动方向当作力的方向
分析杠杆时，把杠杆的实际转动方向当作力的方向是学生经常犯的一个错误。如抽水机手柄，抽水时与活塞相连的一端向上运动，因此就有一些学生认为抽水机手柄的阻力是向上的。在讨论如图杠杆时，部分学生看见左端向上的箭头就判断杠杆左端的阻力方向向上。在教学中，训练学生以力的作用效果——分别使杠杆正转、反转，来讨论平衡杠杆的受力方向。
5.作用在杠杆上的一个力当作二个力用
如果把杠杆和滑轮组合起来使用，问题就比较复杂，初中学生经常会在这种杠杆动力、阻力的分析中多加力或一个力变成二个力用。
例：画出如图杠杆的力臂。
部分学生认为：杠杆AO受三力作用——F[，1]、F[，2]和F；杠杆BO受F和G两力作用或杠杆BO受力F、G及绳对B点的拉力F[，1]三个力作用。在杠杆教学中要让学生懂得作用在杠杆上的力也同样遵守力的概念——力是物体对物体的作用，作用在杆杆上的力是物体对杠杆产生的直接作用。图示杠杆除因物重通过悬绳产生对杠杆的阻力外，只有绳对杠杆A点、B点的作用，杠杆只分别受到CA绳、CB绳对杠杆的拉力一个力的作用。定滑轮只是改变绳经定滑轮后作用力的方向，而绳直接作用于杠杆上的力大小、方向不变。
6.错作力臂
力臂概念并不复杂，但由于“力臂”只在杠杆中出现，与前后力学知识联系不大，所以部分学生对力臂的认识和理解不深，造成以下几种常见错误：
(1)把支点到力的作用点的距离当作力臂（图3）
(2)把支点到力作用线的箭头的距离当作力臂（图4）
(3)把力的延长线当作力臂（图5）
(4)把物体的长度当作力臂（图6）
力臂是指支点到力作用线的垂直距离，从几何学来说，作力臂就是过支点作力作用线的垂线。在几何学中，过点作线的垂线是基础而又简单的问题。可是在物理学中，学生不习惯、也想不到采用几何的作图方法，因而造成概念和作图中的错误。在作力臂时除了教会学生采用几何方法、三角板推移法外，应要求和训练学生过支点作力作用线的垂线时把垂足上的直角用直角标志表示出来，充分显示垂足，垂足和支点的连线就是力臂，如图7。让学生养成画垂线时标出直角标志的习惯。
7.移动支点
作力臂时，过支点作力作用线的垂线，如果力作用线过短，可用虚线延长。可是有些学生不延长力作用线，却平移支点，过平移后的支点作力的垂线，如图8。这个力臂的大小等于过支点O作力F的垂线长，但不符合力臂的定义，不利于对力臂的理解，且随便移动支点很容易造成差错，要引导这样作法的学生养成正确作力臂的习惯。
8.最小动力并非最小
讨论杠杆阻力、阻力臂一定的条件下动力最小值的问题，如讨论用最小推力把油桶滚过台阶的问题（图9），保持杠杆OBC静止所需最小力的问题（图10）时，学生经常出现两
(1)部分学生会没有根据的先画动力，再作动力臂，如学生在图9中A点作水平力，在图10B点作竖直向上的力，然后再配上力臂。
(2)在没有动力情况下，找不到动力的作用线，无法过支点作动力作用线的垂线，于是一些学生就机械地把物体的长当作力臂。
如图10中沿OB作力臂，使作出的动力并非是最小值。
在讨论动力最小值的时候，教会学生按一定程序在物体上寻找最小动力——先找最大力臂，再作最小动力；教会学生在物体上作最大力臂的方法——在物体上寻找离开支点最远的点，支点到最远点的距离就是最大力臂。
9.对力和力臂的共同作用认识不足
初中大部分的力学问题，都是物体在平衡力，非平衡力作用下的运动。解决这些力学问题时重视力的分析、重视力对物体运动状态改变的作用效果。但是杠杆不同于其他力学问题，对杠杆的作用效果不单单由力决定，而是由力和臂的共同作用决定。在学习杠杆时，学生在力的作用及分析的思维定势的影响下，分析杠杆时只习惯注重力的作用而忽略或想不到力和力臂乘积的整体作用，形成解题失误。
力和力臂的乘积是讨论杠杆平衡特有的因素和方式，在杠杆教学中进行强化训练牢固地建立这种认识，才能减少杠杆问题的差错。
10.缺乏讨论变力矩问题的手段
初中物理中的变力矩问题，往往是由于力臂发生变化而使力和力臂的乘积发生变化。在讨论力臂变化时，经常要使用到三角函数，而且有时还要使用超越初中数学范围的0-180°角的三角函数，所以变力矩问题是初中杠杆内容的难点，经常引发大面积的差错。
例：一个轻质杠杆AB，可绕支点O转动，杠杆A点挂一重量不变的重物G，在杠杆B端作用一个始终和杠杆垂直的力F，则杠杆由图示位置转到竖直的位置的过程中，作用力F大小的变化可能是
A.不变
B.由小变大
C.由大变小
D.先变大后变小
解决变力矩问题，除熟练地使用杠杆平衡条件和数学手段外，要着重训练和培养学生对杠杆模型作连续分析的能力。
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