董 耀 孫偉軍 葛 靜
(1. 鎮江科技新城實驗學校 江蘇 鎮江 212000;2. 鎮江市伯先中學,江蘇 鎮江 212132;3. 鎮江新區大港中學,江蘇 鎮江 212132)
杠桿分類教學大多是通過對生活中實例進行受力分析,畫圖歸納總結出省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿.學生無法較直觀的體驗動力、阻力的大小,動力臂、阻力臂的長短.
(1) 主要材料:鐵架臺2只,PVC硬塑料管1根,滑輪1只,棉線,鉤碼,米尺等.
(2) 制作方法.
圖1 杠桿分類演示儀結構圖
① 將長約70 cm的硬塑料管在中間O處打孔,穿過轉軸,使之在水平位置平衡,若不平衡可在左右兩側沾少許橡皮泥微調(相當于平衡螺母).
② 在塑料管右側中點A處打孔,用于懸掛重物(提供阻力F2),利用廢棄硬紙板制作以OA長度為半徑的圓形硬紙板,在塑料管右側末端B處打孔,穿線繞過定滑輪后懸掛重物(提供動力F1).
③ 組裝成如圖1的裝置圖.
(1) 在A處和滑輪右側分別懸掛2個和1個鉤碼,不斷調節兩鐵架臺距離使B處拉力豎直向上,最終使杠桿在水平位置平衡.
(2) 由圖2可以直觀得出:動力F1(等于1個鉤碼的重力)小于阻力F2(等于2個鉤碼的重力),動力臂L1(OB的長度)大于阻力臂L2(OA的長度),該杠桿為省力杠桿.
圖2 省力杠桿演示圖
(1) 在A處和滑輪右側分別懸掛2個和3個鉤碼鉤碼,不斷調節兩鐵架臺距離使杠桿在水平位置平衡.
(2) 由圖3可以直觀得出:動力F1(等于3個鉤碼的重力)大于阻力F2(等于2個鉤碼的重力),在B處作拉力的延長線,由支點O向B處拉力的延長線作垂線,即為動力臂L1.故動力臂L1(小于圓的半徑)小于阻力臂L2(OA的長度),該杠桿為費力杠桿.
(3) 教學時可用一根米尺緊貼B處細線,完成力臂長短的展示比較.
圖3 等臂杠桿演示圖
(1) 在A處和滑輪右側都懸掛2個鉤碼,不斷調節兩鐵架臺距離使杠桿在水平位置平衡.
(2) 由圖4可以直觀得出:動力F1(等于2個鉤碼的重力)等于阻力F2(等于2個鉤碼的重力),在B處作拉力的延長線作,可發現與圓紙板相切,由支點O向B處拉力的延長線作垂線,即為動力臂L1,正好為圓紙板的半徑.故動力臂L1(圓的半徑)等于阻力臂L2(OA的長度),該杠桿為等臂杠桿.
圖4
(3) 同上,教學時可用一根米尺緊貼B處細線,發現米尺正好于圓紙板相切,完成力臂長度的展示比較.
本實驗儀器取材方便,易于制作,通過鉤碼數目的多少可較為直觀的比較動力阻力大??;通過圓紙板可較直觀的比較動力臂阻力臂的長短.在教學應用中加深學生對杠桿分類的理解,收到了不錯的教學效果.