杠杆的科学实验步骤十篇

杠杆的科学实验步骤篇1

关键词：光杠杆测量系统；原理；调节方法

在大学物理实验中，利用光杠杆和望远镜系统测量微小伸长量的方法，应用于多个实验中，例如金属杨氏模量的测量及固体线膨胀系数的测定。利用光杠杆系统，可以把微小的长度变化放大，实现间接测量，且该方法直观、简便、精度。但实验操作中，往往由于光杠杆系统的调节方法掌握不好，从而使实验的调节时间过长，甚至导致实验不能完成。以往对光杠杆测量系统调节方法的讨论，不甚全面和清楚，笔者根据光杠杆系统的构造及测量原理，总结出光杠杆调节的要点及步骤，比较全面，供参考。

一、光杠杆测量系统的原理

光杠杆测量系统构造如图1所示。光杠杆就是一个可绕通过镜面中心的水平轴转动的平面镜，如图2所示。平面镜的支架由三个尖足F1、F2、F3支撑，三个尖足的连线为一等腰三角形。前两尖足连线与平面镜水平轴线在同一平面内（平面镜俯仰方位可调），实验时放于平台的横槽中。后足在前两足连线的中垂线上，实验时放于待测的有微小长度变化的物体上。尺读望远镜由一把竖直放置的毫米刻度尺和在尺旁的一个望远镜组成，它们被固定在同一立柱上。

光杠杆测量系统的俯视图如图3所示。虚线为平面镜法线方向，根据反射定律，望远镜和标尺应该位于平面镜中心法线两侧的对称位置，只有这样才能从望远镜中看到标尺像，并使标尺像位于望远镜视野正中位置。

光杠杆和望远镜系统按图1和图3所示调整好，就会在望远镜中看到经由光杠杆平面镜反射的标尺像。如图1所示，设开始时，光杠杆的平面镜竖直，即镜面法线在水平方向，在望远镜中恰能看到平面镜反射的标尺刻度n0的像，即待测物体长度没变化时，望远镜中标尺的读数为n0。当待测物体长度变化后（假设下降），光杠杆的后足尖随之下降ΔL，光杠杆平面镜转过一较小角度θ，法线也转过同一角度θ。根据反射定律，此时反射到望远镜中的读数变为n1（n1为标尺某一刻度），记n1-n0=Δn。

由图可知tanθ=■（1） tan2θ=■（2）

式中，b为光杠杆常数（光杠杆后脚尖至前脚尖连线的垂直距离）；D为光杠杆镜面至尺读望远镜标尺的距离。

由于偏转角度θ很小，即ΔL?垲b，Δn?垲D，所以近似的有θ≈■，2θ≈■（3）

则ΔL＝■・Δn（4）

则微小变化量ΔL可通过较易准确测量的b、D、Δn，间接求得。

二、光杠杆测量系统的调节方法

根据如上所述的光杠杆测量系统原理，正确调节光杠杆系统只需要把系统的水平方向（左右位置）和竖直方向（上下位置）调节到位即可。水平方向调节到位即尺读望远镜系统与光杠杆的相对位置对正，并符合反射定律，如图3所示；竖直方向调节到位即使望远镜和光杠杆等高并垂直。具体步骤如下。

（1）将光杠杆放在平台上，望远镜放在离光杠杆镜面约为1.5~2.0m处，并使二者在同一高度。调整光杠杆镜面与水平方向垂直，望远镜筒成水平，并使标尺竖直。

此步骤中光杠杆镜面与水平方向垂直是非常关键的。如图1所示，如果光杠杆镜面与水平方向不垂直，“低头”或“仰脸”，则从望远镜中看不到标尺的像，后面的步骤无法进行。

（2）使望远镜筒方向对准光杠杆反射镜面M，沿着望远镜筒上端准星的方向看反射镜M中有无标尺的反射像，看的时候要保持眼睛、准星和反射镜中心三者在一条直线上。如看不到标尺像，说明镜尺组与光杠杆的左右相对位置不合适，没有达到图3所示状态，可左右移动镜尺组位置，直到看到标尺的像在镜中心为止。此时镜尺组整体的位置不能再动。

以上两步为“粗调”，只有这两步调好，才能进行下面的“细调”。

（3）眼睛通过望远镜观察，调节望远镜目镜，使十字叉丝清晰，再调节物镜，使能看清小镜子镜面。

（4）上下左右微调望远镜的方向，使小镜子位于望远镜视野的正中。

上下方向的调整只要稍微拧松望远镜筒下的倾斜螺丝，微调望远镜的倾角。左右方向的调整，只要在望远镜的固定螺丝不太紧的情况下，左右稍微转动望远镜即可。

此步骤中注意只能在固定立柱上转动望远镜，而不能改变镜尺组立柱和光杠杆的相对位置。一定要使小镜子镜面在望远镜视野的正中，如果周围空隙太大，会使最后调出的标尺像模糊不清。

（5）调节物镜，直到从镜筒内看到清晰的标尺像。

三、结语

以上调节步骤根据光杠杆测量系统的构造原理，有的放矢，简单明白，为顺利完成实验打下基础。

参考文献：

[1]龚慎雄，刘雪林.普通物理实验指导[M].北京：北京大学出版社，1990.

[2]杨述武.普通物理实验（3光学部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[3]黄笃之.普通物理实验[M].长沙：湖南科学技术出版社,1995.

[4]杨广武，金玉玲，姚橙.大学物理实验[M].天津：天津大学出版社，2009.

杠杆的科学实验步骤篇2

关键词：杨氏模量测量 激光 光栅衍射

New design on elastic modulus measuring apparatus

Hou Chunlai， Chen Zijian， Dong Junjun

University of science and technology Beijing， Beijing， 100083， China

Abstract： Aiming at the accuracy measuring problem during the experiment of elastic modulus in lab， the elastic modulus measuring apparatus was redesigned. Laser light was used in the measuring process creatively， which bring accuracy and practicability to the measuring result， take qualitative change to the experiment.

Key words： elastic modulus； laser light； grating

1 研究意义

在物理实验中，改进实验仪器可以使实验节约大量的人力和财力。在测量杨氏模量的实验中，对仪器的调节花费了大量时间，给实验者得出实验数据带来很多麻烦，同时部分数据的测量也存在误差，有待改进。但实验中所涉及的部分实验思想却又是精髓，故我们在保留原实验思想的前提下，对实验仪器进行了改进。我们从实验原理和实践经验的总结中发现，有以下两点需要改进：（1）仪器调节过程复杂为实验者带来不便。在传统仪器的调节过程中，需要两名实验者同时调整反射镜面角度和望远镜筒，使得刻度尺上的读数通过反射镜后能通过望远镜被观察到，但由于弹性模量仪和光杠杆距离相对较大，望远镜视野较小，反射镜面积过小等因素，使这一步骤的调节需要花费很多时间，影响实验效率。（2）实验中一个很重要的数据是光杠杆M上的反射镜到尺的距离D，用传统仪器来测量距离D时，受仪器限制只能采用皮尺测量，数据起始点和终点无法精确定位，实验室中往往选择用皮尺测量地面距离来代替实际距离，使系统误差过大。

2 仪器设计方案

针对传统仪器的上述缺点，我们对光杠杆部分进行了改进，改进后测量仪光杠杆部分的概念图和传统光杠杆对比图如图1和图2所示。

图1 杨氏模量测试仪光杠杆部分改进后概念图

图2 传统光杠杆图

2.1 光杠杆的改进设计

传统光杠杆分为三个支脚和一个反射镜，新设计中将三个支脚的设计保留，而将反射镜用一只激光器替换，这样原实验原理中，反光镜的反射线就被替换为激光射线。实验开始后当光杠杆支脚a高度发生变化，光杠杆发生θ角变化，与此同时激光器的光线也发生θ角改变，同样可以将微小形变放大并计算出来。

由于光杠杆的改变，激光射线可以直接照射到米尺上，不需要用望远镜捕捉，可将望远镜直接撤去。这样，当光杠杆发生角度变化时，照射在米尺上同一光电的位置将发生变化，通过读取点照射在米尺上的刻度，从而计算出X-X0的数值。

此设计可以省略传统仪器中反光镜和望远镜的组合，在实验前减少调整时间，在实验过程中，读数更加方便。

2.2 提高距离D的精度

传统实验中光杠杆反光镜与望远镜之间的距离D测量误差较大，为了提高其精度，我们选择新的原理来测量。

在激光器的前端放置一枚光栅，激光光线通过光栅时发生衍射，在右侧的刻度尺上形成衍射条纹。根据光栅原理：

（a+b）（sinθ±sinφ）=kλ

式中a+b为光栅常数，θ为光入射方向与光栅平面法线之间的夹角，k为明条纹光谱级数，λ为波长。

当入射光线与光栅平面法线垂直时，即θ=0时，我们测量在刻度尺上第一级条纹（k=1）与第零级条纹之间的距离，光栅片到刻度尺之间的距离D，三者可列关系式为：

l1÷D=tanφ

光栅原理化简为：

（a+b）sinφ=λ

根据以上两式即可测得D值。

显然，通过这种方法测量的D值是通过光栅原理计算所得的，计算D时所需的数据光栅常数a+b，波长λ和一级条纹与零级条纹距离这三个数据的精确度都可以得到保证，有效地解决了传统实验中此数据的误差问题。

2.3 实验仪改进后的实验步骤简述

（1）实验开始后，用激光器代替光杠杆放置在固定平台上，打开激光器，调整仪器使激光光线与刻度平盘大致保持垂直，调整刻度平盘的位置，使激光器的第零级衍射光线直射到刻度平盘的基准刻度线上。

（2）测量上下一级衍射光线之间的距离L1，已知光栅，通过衍射原理按照上述步骤可以计算出激光器发射出口与刻度平盘之间的距离D。

（3）增加砝码，钢丝发生微小形变，激光器同时发生偏转，记录此时刻度，计算出光点的偏移量X-X0的数值。

（4）设激光器光杠杆前后支脚间垂直距离为l，光杠杆长度变化为θ。因为θ很小，则：

θ≈tanθ=

设ΔL为实验钢丝长度变化量，则：

θ=

故：

ΔL=

测出l，即可算出钢丝的微小形变ΔL。

（5）利用微小形变可计算出杨氏模量的大小。

3 实验数据记录

实验中所需的仪器参数为：激光器射线波长λ为650 nm，光栅的光栅常量d为100 line/mm。

根据实验步骤（2），首先测得L1=11.5 cm。利用衍射原理，计算出D=176.5 cm。

接下来，通过增加砝码，测量ΔX（见表1）。

表1 钢丝伸长与外力的关系

通过整理计算可得ΔX=0.35 cm。

同时，实验测得光杠杆前后支脚间垂直距离为l=（7.60±0.05） cm，金属丝上所加砝码质量m=500 g，金属丝的直径d=（0.502±0.004） mm，金属丝长度L=（92.70±0.05） cm。

根据步骤（4），计算可得ΔL=0.151 mm

最后，计算出E=3.036×1011N/m2。

4 结束语

实验表明，利用光栅衍射原理对杨氏模量测量仪中光杠杆的改进，可以减少实验前仪器调节的时间，为实验者带来便利；同时，在得出光杠杆与刻度尺距离这项数据时，利用理论计算代替传统实验中直接测量，也提升了精度；实验的其他测量部分亦可保证实

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验精度，不增加误差。此仪器可替代传统的杨氏模量仪进行材料杨氏模量的测量、切实可行，具有简单、高效、快速等优点。

参考文献

[1] 吴平，霍剑青，罗胜.大学物理实验教程[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2] 张三慧.大学物理学[M].北京：清华大学出版社，2009.

[3] 吴一，郭昶，邹永丰.基于叠栅条纹测量材料的弹性模量[J].物理实验，2013，33（3）：46-48.

[4] 李柱峰，徐秀平.双光栅弹性模量测量实验方法[J].物理实验，2013，33（1）：20-22.

[5] 张卫平，黄冠琅，肖钰斐.教学与科研紧密结合 创建光栅新实验[J].实验室研究与探索，2011，30（3）：256-259.

[6] 郝宏，刘洋，朱纯.一体型激光杨氏模量测定仪[J].物理实验，2012（32）：15-17.

[7] 史苏佳，陈健，谢广喜.大学物理实验学习指导[M].上海：复旦大学出版社，2009.

[8] 管钧.光栅应用技术的新进展[J].新技术新工艺，1994（4）：25-30.

杠杆的科学实验步骤篇3

一、背景和教学任务分析

《功和机械》复习是初三毕业学业考试第一轮复习中力学部分的最后一个单元内容,它主要包括功和简单机械两大部分内容。在历年的毕业学业考试中这部分内容所占分值在6分左右,本章内容复习利用2课时,第一课时简单机械,第二课时功和滑轮组斜面轮轴,本节为第一课时,本课时知识与我们日常生活密切相关,本着“从生活走向物理,从物理走向社会”的学科特点,通过学生生活经验,在情景中分析和解决问题,从而引导学生复习本章内容。

二、教学目标

【知识与技能】

1、知道杠杆、分类应用及杠杆平衡条件

2、 知道定滑轮、动滑轮的特点及其作用

【过程与方法】

1、回顾杠杆五要素从而分清省力和费力的道理。

2、利用典型例题理解各种滑轮的特点。

【情感态度与价值观】

1. 通过对各种杠杆和滑轮的认识,体验物理知识和人们生活水平的密切关系

2. 感受生活中杠杆有广泛的应用，激起学生学习物理的兴趣，养成认真细致的科

学态度和创新意识。

三、教学重点和难点

1. 重点:区分不同类型的杠杆、理解各种滑轮的特点及应用。

2. 难点:杠杆的动力臂、阻力臂作图。

四、学习资料和器材准备

多媒体课件的制作及多媒体设备

五、教学设计思路

本设计的基本思路是尽量突出学生的学习主体地位,发挥“教学评价”作用贯穿课堂教学,通过自主参与、互助合作来巩固知识,通过“学案”尝试改变教学方法和模式,让学生在解决问题中逐步将“简单机械”的基础知识和基本规律进行系统复习,以此来提高学生观察生活、质疑现象、 解释规律、学会总结的能力和水平。

六、教学过程

【考点扫描】

一、杠杆平衡条件

（1）认识杠杆

1.定义:____________________________________叫杠杆。

说明:①杠杆可直可曲,形状任意。

②有些情况下,可将杠杆实际转一下,来帮助确定支点。如:鱼杆、铁锹。

2. 五要素——组成杠杆示意图。 ①支点:_____________的点。用字母 O 表示。 ②动力:_______________力。用字母 F1表示。③阻力:________________力。用字母 F2表示。

说明：动力、阻力都是使杠杆受力,所以作用点在杠杆上。动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反④动力臂:从 _____到 ___________的距离。用字母 l 1表示。

⑤阻力臂:从 _____到 ____________的距离。用字母 l2表示。

（2）杠杆的平衡条件:

1.杠杆平衡是指:_______________________。

2.实验前:应调节杠杆两端的螺母, 使杠杆在水平位置平衡。 这样做的目的 是:可以方便的从杠杆上读(量)出力臂。

3.结论:杠 杆 的 平 衡 条 件 (或 杠 杆 原 理 ) 是 :_____________________________。

公式:_____________________ 也可写成:_____________________(比例式)

二、杠杆分类与力臂作图

1.杠杆分类

⑴.省力杠杆条件:____________________特点:______________________举例:_____________

⑵.费力杠杆条件:___________________特点:______________________举例:______________

⑶.等臂杠杆条件:____________________特点:______________________举例:_____________

2.力臂作图方法(步骤) :一找支点、二画线、三作垂线、四标臂

⑴ 找支点 O ; ⑵ 画力的作用线(虚线);

⑶ 画力臂(实线,过支点垂直力的作用线作垂线); ⑷ 标力臂(大括号)。

三、滑轮

1.定滑轮:

①定义:________________的滑轮。

②实质:定滑轮的实质是:____________杠杆(画出右图定滑轮的力臂)。

③特点:______________________________

④对理想的定滑轮 (不计轮轴间摩擦) F_____G; 若绳子自由端移动距离 S(或速度 v /) ,

重物移动的距离h(或速度 v) ,则 _________或 ____________。

2.动滑轮: ①定义:________________的滑轮。(可上下移动,也可左右移动)

②实质:动滑轮的实质是:动力臂为阻力臂 2倍的 ___________。(画出右图动滑轮的

【典例精析与方法归纳】

一、例题1（题目见课件）

[解析] D　使杠杆转动的力称为动力，阻碍杠杆转动的力称为阻力，动力和阻力都是作用在杠杆上的力，故此时动力是苹果对杠杆的压力，阻力是橘子对杠杆的压力，故D正确。

中考警示：(1)杠杆可以是直的，也可以是弯的。(2)动力和阻力都是杠杆受到的力，而不是杠杆对其他物体的作用力。

二、例题2（题目见课件）

[解析] 根据杠杆平衡条件，动力×动力臂＝阻力×阻力臂，当阻力和阻力臂大小不变时，要使动力最小，则对应的动力臂应最大。

技巧贴士：杠杆最小力的画法：①使用杠杆时，要使动力最小，必须使动力臂最长。②最长力臂的确定：A.把支点和力的作用点相连作为力臂时最长；B.在滚动圆柱体时，把支点和圆心相连构成的直径作为力臂时最长；C.对于长方体来说，对角线作为力臂时最长。③根据支点位置(支点在中间二力同向，支点在一端二力反向)确定力的方向，过力的作用点垂直于力臂作出力即为最小力。

【热身反馈】（题目见课件）

【归纳总结】学生自己整理本章基础知识点

【作业】湘岳中考作业手册31页 课时达标（16）

杠杆的科学实验步骤篇4

一、以情感培养为抓手，积极开展初中物理有效教学活动。

“没有情感就没有智力。没有情感的教学是不成功的，至少算不上是完美的教学。”理论和实践表明：培养学习情感的根本之道不在于其它方面，而是本着“以生为本、以学为主”的新课程理念，把“三维目标”有机结合起来并全面落实到位。如果把“过程与方法”“情感态度与价值观”目标虚无化和边缘化，即使教学活动取得一些成功，那也只是暂时的，绝无“深刻持久”的道理。比如教材图片，看是简单而静止的，一旦“盘活”起来，则能有效地激发学生情趣，引导学习思维。声现象中的“编钟”和“胎儿B超图像”，还有光现象中的“发光的水母”，以及物态变化中的“坎儿井”等，都是一些很难接触的现象图片。在学习时学生既觉得形象生动又感到情趣倍增。再如有些章节中开设的信息库，生动地介绍了一些科学家故事，他们不迷信权威和敢于坚持真理的精神，正是培育智能素养和人文素养的优质资源。

二、以实验活动为支撑，积极开展初中物理有效教学活动。

物理是一门以实验活动为支撑的基础性自然学科。实验活动对于初学者而言，不仅可以有效地激发学习情趣，训练他们的手口脑联动能力，而且能够在学用结合、潜移默化中逐步培养学生的创新精神和实践能力。从某种意义上来说，实验活动就是物理课程的重要主宰力量。比如电磁知识的运用，教师可借助模拟电话机和电铃等进行演示实验，以顺应学生的认知水平和学习特点，把理论知识具体化，从而激发课堂情趣，调动学生的学习积极性。再如分组实验，在关于“测量盐水和形状不规则塑料块（不吸水）密度”实验中，组织和引导学生首先开展小组内讨论，研究实验的步骤；接着，按照上述研制步骤开展分组实验活动；然后在小组内或者班级内讨论和总结，从而得出实验的结论。此外教师应通过各类途径和方法，激励学生应用“试一试”“想一想”“议一议”“做一做”“猜一猜”“看一看”“画一画”等，积极开展丰富多彩的课外小实验活动，以不断增强知行统一和实际体验。

三、以生活链接为涵养，积极开展初中物理有效教学活动。

物理科学既来源于社会生活，又服务于社会生活，同时在社会生活中得以不断地丰富、完善和发展。有人说“物理学原理是对生活常识的不断总结和有效提升”，这正是对“物理与生活”紧密关系的最精辟论述。换句话说，物理学科及其教学活动离不开生活元素的涵养和滋润，否则就会成为“无源之水”“无本之木”。在初中物理教学过程中，教师要本着“内学外用、相辅相成”的指导思想，善于把“小课堂”和“大社会”链接起来，积极有效地开展生活化课堂教学活动，为促进学生的自主化发展和可持续发展源源不断地注入活力元素。如教学大气压强时，可引导学生作如下观察或实验：把一只矿泉水瓶内装入些许热水，稍作摇晃后倒出热水并拧紧瓶盖，由于瓶内残留的蒸气慢慢遇冷液化，内部气压降低并小于瓶外大气压，塑料矿泉水瓶就会自然“变瘪”。还可激励学生观察水龙头“吐水”，感受电风扇“吹热风”，做一些“巧剥熟鸡蛋”“塑料棒摩擦起电”等，充分感受物理生活现象。

四、以差异平衡为抓手，积极开展初中物理有效教学活动。

“有一千个读者就有一千个哈姆雷特。”由于生长环境、心智发育、生活阅历和意志品质等因素的综合影响，在学生群体中不可避免地存在着个体差异性。而在学校教育中，衡量有效教学的根本标准在于“学生的进步或发展”，这并非指“部分学生”而是“全体学生”，从某种意义上来说，更多地还是在于潜能生群体。也就是说，要从整体上全面打赢初中物理教学的这一场战役，教师必须而且应当把教学精力更多地投放在潜能生的根本促进和有效“补差”上。如教学《杠杆》章节时，可首先让学生举行掰手腕比赛，然后介绍杠杆原理并列举生活中的种种“杠杆现象”，再进行“省力杠杆”“费力杠杆”和“等臂杠杆”的分类。如此而为，可以最大程度地淡化课程活动形式，变相减轻潜能生的学习难度，逐步强化他们的学习意志和品质。尤其要给予赏识性的“激励、唤醒和鼓舞”，从而不断增强他们的进取精神和成功信念。

杠杆的科学实验步骤篇5

关键词 素质教育 挖掘 教学方法

素质教育不是以传授知识和提高学生应试能力为目的，而是以培养学生的创新精神和实践能力为重点，以学生的发展为目标。因此，教学中仅仅让学生理解、掌握现成的书本知识，能用现成的知识解答物理习题，是远远不够的。更重要的是要通过学生获取知识的过程，潜移默化地对学生进行素质教育和创造能力的培养，使学生得到健康的发展。为此，教学中必须认真挖掘教材中的素质教育因素，并按素质教育的要求精心进行教学设计。下面以《杠杆》一节的教学为例，谈谈物理课堂教学中如何实施素质教育的意见和看法。

一、要重视"力臂"概念的形成过程

力臂的概念，对于初中学生来说是很抽象的，是本节教材教学的难点和关键。由于学生在日常生活中接触最多的是人挑东西时的扁担，卖菜用的杆秤等近似在水平位置平衡的杠杆，且这类杠杆所受的力往往与杠杆垂直，支点到力的作用点的距离正好与相应的力臂相等，因而对"力的作用点与支点的距离要影响力对杠杆的转动效果"有很深的体验和印象，所以学生很容易把力的作用与支点的距离错误地跟力臂等同起来......通过过画图直接给力臂的定义[从支点到动力（阻力）作用线的距离叫动力（阻力）臂，不可能消除学生在生活实际中早已形成的关于力臂的"前概念"，故力臂的正确概念很不容易在学生头脑中建立起来，也不利于对学生的素质教育和创新能力的培养。为此，向学生介绍"力的作用线"的概念，并让学生回忆数学中"点到直线的距离"的定义，然后用多媒体动态显示（或在黑板上画图），让学生观察在力的作用点不变而倾斜程序改变的情况下，支点到力的作用线的距离的变化情况，并结合刚才的实验数据，找到动力大小变化的原因是支点到动力作用线的距离发生改变（因为此时支点到动力作用点的距离没有变化），进而明确支点到力的作用线的距离是决定力对杠杆的转动效果的一个重要因素。至此，"力臂"这个概念的引出和建立也就水到渠成了。由于教学中充分地展现了"力臂"这个概念产生的过程（提出问题--实验探索--归纳结论--进行检验--完善结论--建立概念），所以不仅有利于学生对"力臂"概念的理解和掌握，而且使学生在发现问题和探索知识的过程中体验到研究和思考物理问题的方法，从而有助于学生潜能的发展。

二、注意渗透物理方法的教育

对学生进行物理方法的教育，是提高学生科学素质、发展学生潜能的重要途径，所以教学中我们应该认真挖掘教材中隐含的物理方法，并在教学中予以渗透。

1、通过杠杆概念的产生过程，渗透比较方法的教育。通过观察，确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法，叫做比较方法。

建立杠杆概念时，应让学生仔细观察教材上的撬棒、跷跷板、抽水机机柄等三幅插图及其实物模型，有条件的还应采用多媒体动态模拟，以利于学生观察，激发学生学习兴趣。通过观察，使学生从中发现：尽管三个研究对象的形状、施力物体、用途等均有所不同，但它们两端均受到力的作用，在力的作用下都能绕其上某一位置转动。在学生采用比较的方法，并经过讨论，归纳概括出三者的共性的基础上，再抽象出杠杆的概念，巧妙地使学生从杠杆概念的建立过程中受到观察、比较、归纳等物理方法的熏陶和教育。

2、通过分析杠杆定义、介绍杠杆示意图的画法，渗透理想化方法的教育。理想化方法是指借助逻辑思维和想象力，有意识地突出研究对象的主要因素，排除次要因素和无关因素的干扰，在大脑中形成理想化的研究客体或相互联系，来探索物理世界内在奥妙的一种方法。

教材给出的杠杆的定义是：一根硬棒，在力的作用下如果能绕固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。教学中虽然不提"硬棒"是一种理想模型（以免加重学生学习负担），但应指出："硬棒"是指不发生形变的棒，这样的棒实际中并不存在，但由我们所研究的棒在使用中发生的形变极小，不影响其使用规律的研究，可以不予考虑，所以我们把所研究的物体视为不发生形变的硬棒使学生从中领会在研究问题中突出主要因素、避开次要因素的思想和方法。

为了更好地研究使用杠杆的规律，需要画出杠杆的示意图，把杠杆的基本要素和本质特征直观、清晰地反映出来。根据实际中的杠杆，其直径远比长度小，杠杆与支承物的接触面远比杠杆本身的尺寸小，因而可以用直线（或曲线）表示杠杆，用数学上的几何点表示支点，再加上力的示意图，则可简捷地画出杠杆的示意图，使得杠杆的特征一目了然。在教学中，教师只要有意识地恰如其分地对学生进行理想化方法的教育，就能使学生逐步学会从纷繁的物理现象象中，通过理想化及简化、类比等方法，独立地建立起相应的物理模型，逐步形成将实验问题转化为物理问题的能力。

3、通过指导学生分组实验，渗秀实验方法的教育。实验方法是指人们根据研究的目的，利用科学仪器设备人为地模拟自然现象，排出干扰，突出主要因素，在最有利的条件下去探索自然规律的一种活动。达?芬奇有句名言："科学如果不是从实验中产生，并以一种清晰实验结束，便是毫无用处的，充满荒谬的，因为实验乃是确实性之母"。

杠杆的科学实验步骤篇6

教材是体现新课程目标的一个载体，并非全部。教师可以对章节内容进行整合，更可以开发校本教材。下面我们来看一个教学片断：师：根据你们对杠杆知识的理解，要探究杠杆平衡条件,应从哪儿入手？生：我想应该是在支点固定的情况下，研究动力、动力臂、阻力、阻力臂的关系。师：很好，请坐。当杠杆在水平位置处于静止状态时，说明杠杆平衡。根据给定的实验器材，自行设计实验方案，看如何得出杠杆的平衡条件。同一小组进行合作交流。（5分钟思考时间）。师：现在我们共同探究杠杆平衡条件。首先，我们要把杠杆调节在水平位置平衡。第一步，在杠杆左侧的两格处挂三个钩码，用右手的食指压住杠杆的右侧，从力臂大处逐渐向里移动，感受一下，右手指感受到的力有什么变化？（学生随着教师做）生：从外向里移动的过程中，右手所用的力逐渐增大。师：这是同学们的感觉，是否准确呢？我们做第二步：在杠杆的左边两格处挂上三个钩码，根据第一步的感觉，猜想一下，在杠杆右边第三个格处，应挂几个钩码？生：两个。师：好。同学们和我一起验证一下。（学生随着教师做）生：刚好平衡师：根据实验能得出什么结论？生：动力×动力臂=阻力×阻力臂这个片断中教师没有按照课本的知识排列顺序进行讲解，而是把课本中的实验加以改造，让学生从感性的猜测到实际的操作，最后以自己设计的实验来验证自己猜测的正确性，得出结论。这样做鲜明地体现出教师是在用教材，而不是教教材，教师高超的驾驭教材的能力，使学生更好的理解和掌握了课程目标，提高了课堂教学效益。

二、做懂得教学策略的教师

1.教学设计要充分体现学生主体性以《电流跟电压、电阻的关系》一节的教学设计为例。（1）提出问题：我们曾通过实验发现，灯泡两端的电压越高，灯越亮，流过的电流越大。那么电流、电压与电阻之间有什么关系呢？（2）形成假设：学生据已有知识，通过议论提出假设。（3）制订方案：固定电阻、改变电压、研究电流与导体两端电压的关系，换用不同的电阻，重复上述步骤，研究电流与电阻的关系。师生共同研讨，确定最佳方案。（4）实施方案：学生分组进行实验，并将实验结果填入自己设计的表格中。（教师巡视）（5）分析与论证：分析实验结果，验证与假说是否相符，得出结论。（6）评价：检验实验过程的操作是否规范，实验结果是否可靠。（7）交流：各组形成实验报告，交流实验结果，形成最终结论。从这一教学简案中，不难看出教学设计中学生主体性的充分发挥。学习过程中不但提高了学生发现问题、解决问题等能力，而且激发了他们的创新意识与欲望，培养了学生的合作精神及反思和评价能力。他们亲历探究过程，从中获取知识，掌握知识，课堂教学效益较高。

2.课堂上发挥好教师的引导者作用一是激发学生学习动机，使教学在“想学”“愿学”“乐学”的心理基础上展开。在教学“声音的特征”时，布置任务——在木板或文具盒上绷上不同的橡皮筋或铁丝做“乐器”，课上演凑此过程中，不仅动脑，还动口、动耳、动眼、动手，亲自经历，激发了兴趣，锻炼了能力，增强了记忆。二是明确教学目标，让学生知道学什么。在学习“大气压强”时,教师先做实验：向紧盖着盖子的热薄铁皮桶淋冷水,原先形状规则的铁皮桶发出阵阵响声同时变扁了。实验有声有形,本节课要学什么自然就明确了。三是采用学生易于理解的教学方式。在“电热”的教学中，考虑到学生已有一些关于家中电热器的零星知识，在此基础上探讨电热的形成，再用课件展示家庭常用的电热器、家庭电路中出现的火灾情景，让学生感受电热的产生过程。

杠杆的科学实验步骤篇7

1 强化测量仪器的正确使用

1.1 加强测量仪器使用方法的细节把握

在测量仪器的具体操作中，存在着若干学生尚不注意的细节问题，如果不注意这些细节，或处理细节的方法不当，就容易出现学生的不规范操作，为此教师应加强细节问题的指导.例如，在托盘天平的使用方法中，应注意的细节有：（1）调节横梁平衡时螺母总向高端调，平天位置变动，必须重新调节平衡；（2）称量时，把砝码盒放在天平的右侧，拿取砝码时，镊子口的凹边应朝上，加砝码的顺序由大到小，减砝码的顺序由小到大；（3）整理器材时，游码归零，橡皮圈垫上.

1.2 加强测量仪器使用方法中薄弱点的指导

要做好测量仪器的使用，也并非一件容易事，教师应抓住学生在测量仪器使用上易发生的错误及久悬不决的问题，通过各种方法有准备的提醒学生.例如,（1）测量仪器分度值的确认;（2）长度测量读数无估计值时，要在估读数字处补零;（3）在用试触法确定电表量程时，如果示数在小量程范围内应及时改用小量程.

1.3 加强不同测量仪器使用方法的共性对比

不同测量仪器的使用存在相同的规律，抓住各种测量仪器使用方法的共性对学生加以指导，有利于使用方法的深入理解，触类可通.例如（1）在测量仪器使用前要弄清零刻线的位置，量程和分度值是多少，考虑零点的调节或零误差的修正;（2）读数的一般方法，从最小分度值之间估计出一位有效数字，要有正确的读数姿势等.

2 强化实验步骤的掌握

2.1 梳理规范的实验步骤

课本上的设计实验环节有的给出了实验方法，但离实验的步骤化、顺序化还有一定的距离，教师必须设法引导学生从正确操作和提高效率的角度梳理出一个规范的实验步骤，让学生在实验前明确动手的顺序和过程.

在梳理实验步骤时，一方面要以实验的目的和原理为依据，明确用什么定律，运用什么物理公式，需要测量哪些物理量，哪些量先测，需要什么测量仪器，如何组装仪器.同时还要考虑设计实验步骤的逻辑顺序，易于操作，避免增大误差和保证安全等原则，另一方面，要结合学生的预习让学生先说，学生说不准的教师提示后学生再说，学生说不到的教师补充，因为这样得来的实验步骤会植根于学生的心中.最后教师要用文字把规范的实验步骤展示在黑板上便于学生参考和笔记.

2.2 诠释关键的实验步骤

有些实验步骤需要在教师的帮助下深化认识，学生不仅要知道做什么，而且还应知道为什么这样做，提高重视程度，从而促进学生规范操作实验.例如,在《探究杠杆的平衡条件》的实验中，要让学生明白：（1）实验前为什么使杠杆在不挂钩码时，处于水平平衡状态？（2）实验中为什么给杠杆两端挂上不同数量的钩码，仍应使杠杆处于水平平衡状态？杠杆倾斜静止时，是否为杠杆处于平衡状态？为何不利用？

2.3 提示细节处实验技能

有些实验步骤需要在教师的帮助下把握操作的细节，一个小的细节，就能决定实验的成败，落实好实验步骤，还需提高学生操作细节的实验技能.例如,在研究滑动摩擦力实验中，为保证拉力水平，手要握住弹簧测力计的外壳，为使木块在长木板上做匀速直线运动，拉力要均匀，读数时集中注意力盯住弹簧测力计的指针，一直拉到底，在指针不颤动时读数.

3 强化实验数据的记录

规范的设计出实验表格并记录数据，是学生规范操作的一个体现，教师应将设计规范实验表格及记录数据的要领教给学生.

3.1 设计实验表格

要求学生能认真观察、领会课本上实验表格的形式，为学生自己设计记录表格奠定基础.表格的设计要求是：标题栏能反映出实验次数，直接测出的各物理量，计算出来的中间数据和间接测量的数据，要观察的现象等，标题栏中可用英文符号或文字表示物理量，并在它后面用括号注明它的单位，数据的分布应符合物理过程.

3.2 记录实验数据

要求学生按实验先后顺序将需要测定的各量测出并记录下来，把握读数时机.读取数据和记录必须注意：（1）读数要及时并马上记录；（2）要记录完整数据，按有效数字方式记录；（3）数据的单位要正确，数据栏中只需记录测量的数值，无需重书写单位；（4）如发现有不合理的数据，应对该数据补测.

4 注重良好实验习惯的养成

4.1 实验前对仪器检查的习惯

检查实验器材是学生规范操作的薄弱环节，要帮助学生明确需要检查的内容（1）实验器材是否齐全，有无损坏;（2）检查实验器材能否正常使用；（3）带指针的测量工具指针是否指零，如，让弹簧测力计竖直，观察不加力时指针是否指零，手拉挂钩使指针移动，放手后指针是否回零；（4）了解仪器的主要参数，如托盘天平的感量和称量，小灯泡的额定电压等.

4.2 实验时仪器摆放的习惯

仪器的摆放若不合理，会导致实验操作的不便，应提醒学生的是：器材在桌上的布局要合理，需读的仪器面板应对着自己，易损的仪器应放在桌的中央，以防跌落.例如，在《探究电流跟电压关系》的实验中，要尽可能使接成的电路展开，电压表、电流表放在自己的正前方，经常调节的开关，滑动变阻器放在手边.

4.3 尊重实验事实的习惯

教师应要求学生具有尊重事实，事实求是的科学态度，要让学生对自己的实验结果有信心，不能抄袭别人的实验现象和结果，实验误差过大时，要引导学生冷静的分析原因，即使实验不成功，也不能草草收场，应该冷静查找原因，教师要指导学生用一丝不苟、实事求是的精神，真实、准确记录实验中观察到的各种现象和数据，做到规范记录.

4.4 整理实验器材的习惯

整理实验器材是中考实验加试要求的内容，是规范操作实验的敏感点，要对学生进行整理实验器材的指导：（1）检查仪器是否损坏、丢失，如有损坏或丢失要及时向老师报告；（2）把仪器恢复成原状态，放回原处，排列整齐；（3）注意整理顺序.如，电学器材的整理顺序是：先断开开关，再拆电源，后拆电路，最后归整好实验器材.

5 注重实验后的反思

由于学生的知识和年龄特征的限制，在实验操作中难免出现不规范的动作，所以，教师要有意识地引导学生对自己的实验操作进行反思.

5.1 生生互动，促进规范

不同层次的学生对实验规范操作的掌握会因人而异，可以通过组内互相检查，互相帮助，组间互相争辨，互相启迪等方法，让学生觉察到自己操作上存在的失误与不规范，通过学生间的交流反思.诸如，手拿着量筒读数，天平称量完毕忘记把游码拨回零点，把电流表改接在电路中另外的位置时没有立刻将开关断开等不规范行为会得到及时纠正.

5.2 师生互动，促进规范

杠杆的科学实验步骤篇8

《杠杆》是苏科版初中物理第十一章第一节内容。教材从活动“拔图钉”引入,通过“你能用手把它吗?”来激发学生的动手愿望。活动结束后,引导学生交流讨论“哪一种方法更方便、省力”,从而引出杠杆的定义。教材以“用螺丝刀拔图钉”为例,介绍了支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。接着引导学生探究杠杆的平衡条件,最后得出F1×L1=F2×L2,使学生完成对杠杆由感性认识到理性认识的升华。教材还提供了我国古明的关于杠杆的许多器具,介绍我国古人对杠杆的认识,用以增强学生的民族自豪感。

2.学情分析

本节内容与日常生活联系密切,学生已经从生活中对杠杆获得了丰富的感性认识。学生通过一年的物理学习,也已经初步掌握了物理探究活动的一般过程与方法,形成了初步的信息处理能力,能够根据对实验数据的分析得出正确的结论。初中生有好动的优点,什么都想试一试,而且有敏锐的观察力,敢想敢做,这些都适合进行探究式教学。

3.教学目标

3.1知识与技能

①知道杠杆、支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂的概念;

②会画动力臂、阻力臂;

③理解并会运用杠杆的平衡条件解决一些简单问题。

3.2过程与方法

①能够画出动力臂、阻力臂;

②通过小组合作探究杠杆的平衡条件,进一步提高探究能力及交流合作能力;

③提高学生实验数据的分析、处理能力。

3.3情感态度与价值观

①养成实事求是、严谨细致的科学作风;

②养成友好开放的合作精神;

③通过了解我国古代对杠杆的研究,进一步增强民族自豪感。

4.教学重点

①学画动力臂、阻力臂;

②探究杠杆平衡条件的过程与方法。

5.教学难点

①对动力臂、阻力臂的理解;

③探究过程中的数据分析。

6.教学方法

问题法、分组探究法、多媒体辅助教学法。

7.教学工具

钉有图钉的木板,小木块,螺丝刀、钳子、钉锤、铁架台、杠杆、钩码、弹簧测力计,等等。

8.教学过程

问:木板上钉了一只图钉,你能用手把它吗?

学生动手力图拔出图钉,但是很难。

师:在你们面前的实验桌上提供了螺丝刀、钳子、钉锤和木块,你怎样利用这些器具把图钉?

学生开始积极踊跃地动起手来。

问:哪位同学能起来回答一下你是怎样把图钉的?

学生争先恐后地举手回答。

师:小组讨论一下哪种方法更方便、更省力?

(在实验前已经分好小组,3人一组,每小组一个实验桌。)

实验小组开始激烈讨论。

提问小组讨论的结果。

师重点归纳出几种是利用杠杆拔出图钉的方法,为后面的教学做好准备。

师:我们的日常生活中也有许多类似的方法来完成任务,请看一段动画片段。

PPT展示:打开啤酒瓶的动画片段;衣服夹子的动画片段。

问:这些工具在工作时有什么共同特点?

学生回答:都要动。

问:怎样动?

学生回答:转动。

引出定义: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。

介绍支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。

利用投影仪一步一步标示支点、动力、阻力(可直接在投影的纸张上标示出来)。

然后在投影的纸张上示范画出动力臂、阻力臂并指出从支点向一个力作出的垂直距离就叫力臂。

学生练习:作出下面三图中的动力臂与阻力臂。

(注意:练习的设计要简单,但是能紧扣知识点,且尽量是日常生活中学生经常接触到的例子。)

在学生练习时教师可对不会画的学生个别指导,注意语气要亲切,不可打击学生的积极性。

师讲解与评价:收几份画得比较好的图,利用投影仪展示一下,这样做既可以起到表扬作用,又可以为其他学生展示一个正确的规范解答。师再强调一下画图的方法与注意点。

PPT动画展示:一个是会挑水的人挑起两桶水的动画;一个是不会挑水的人只挑起其中一只桶的滑稽画面。旁白:我就纳闷了,挑同样的两桶水,我和他差别咋就那么大呢?

师:没有挑起两桶水的那个人不知道杠杆的平衡条件,即杠杆在什么情况下能够平衡。那你们猜猜看,动力、动力臂、阻力、阻力臂之间满足什么样的关系,杠杆才能平衡呢?

学生开始踊跃表达自己的猜想。

师:你们能不能利用实验桌上的器材就你的猜想设计一个实验,探究我们实验桌上的杠杆在什么情况下能够水平平衡?

补充:本实验中的杠杆当然在水平位置、倾斜位置都可以静止(即平衡),我们就以水平平衡为例探究一下杠杆的平衡条件。另外,杠杆在水平位置平衡,也给我们的测量带来方便。如上面的练习3中所示,此时动力臂、阻力臂与杠杆恰好重合,我们可以直接从杠杆上读出力臂的长。下面你们开始设计实验。

提问几个学生:请把你的实验设计给大家说一下。

师:你们讨论一下他们这几个实验方案,如何改进?

师总结:通过你们的讨论,我们就以大多数人赞同的步骤进行实验:

①钩码和弹簧测力计的位置保持不变,改变钩码的数量,记下弹簧测力计的示数和钩码的重力、动力臂、阻力臂。

②钩码的数量和位置保持不变,改变钩码的位置,记下弹簧测力计的示数和钩码的重力、动力臂、阻力臂。

③钩码的数量和弹簧测力计的位置保持不变,改变钩码的位置,记下弹簧测力计的示数以及钩码的重力、动力臂、阻力臂。

师:下面你们开始实验,实验中一定要细致认真,记录一定要实事求是。

(在学生操作中指导他们分好工,在初中探究教学中,经常会出现一人包办,几个人旁观的现象,指导他们合作探究,强调不能一人包办。)

学生进行数据分析。

(数据分析的方法在以前的教学中已经指导过,如:观察数据的变化规律,分析数据间的数值关系,等等,学生已经能够独立进行初步的数据分析。)

学生得出结论。

师:哪位同学能把你得到的结论给大家说说?

学生都积极举手回答。

师:还有没有不同的结论?

个别学生举手回答。

师:你们小组之间对这些结论进行交流讨论。

师总结学生的结论,并用PPT展示:动力×动力臂=阻力×阻力臂。

应用:

投影练习:如图4,一根扁担左端挑着100N的青菜,右端挑着200N的萝卜,扁担保持水平静止。肩膀距离左端1m,则肩膀距离右端多远?

介绍阿基米德的豪言壮语:“只要给我一个支点,我就可以撬动地球。”鼓励学生要像阿基米德一样大胆想象、勇于创新。

介绍我国古代关于杠杆方面的发明创造,激发学生民族自豪感。

课堂小结:

让学生自己整理知识卡,把本节课所学内容的要点和自己的感悟简洁地记录下来。

课后思考:

给你一根铁棒,怎样去撬动一块巨石?

9.教学反思

9.1力图激发学生学习物理的兴趣

本节课以设问方式并让学生尝试各种方法拔图钉引入新课,创设了学生积极参与探索的良好氛围;借助PPT动画这一喜闻乐见的教学手段,使学生在轻松愉悦的环境中学习和思考;在习题的设计方面,不求难度,只求对这节课概念的理解,学生做起来既容易,又增强了自信,激发了兴趣。

9.2注重科学素养的培养

在指导学生探究的过程中,强调要细致严谨、实事求是,不出假数据;在实验小组内,强调不能一人包办,别人旁观,要养成良好的合作意识;在得出结论环节,发动学生组间讨论,培养了学生积极参与交流讨论的科学素质;在介绍阿基米德的故事中,告诉学生要大胆想象、勇于创新。

杠杆的科学实验步骤篇9

关键词：实验教学；高中物理；有效性

在实际的教学活动中，物理教师应结合当前高中学生在学习物理方面存在的问题，深入高中物理实验教学开展过程中存在的问题，才能不断的完善高中物理实验教学以及促进学生物理实验能力的提高。在进行高中物理实验教学有效性的研究中，物理教师应不断的创新教学方法，激发学生参与物理实验的积极性，才能有效的促使学生完成物理实验教学的目标。

一、高中物理实验教学的现状

现阶段，实验教学在高中物理实验教学过程中是一个比较薄弱的环节，物理实验教学所面临的现状是比较严峻的，本文主要从两个方面来阐述其所遇到的问题：一个是教师方面；另一个是学生方面。

1.来自教师的主要问题

第一，在传统观念的影响，教师重视理论忽视实验，常见的现象如下：现象一，教师借助多媒体来为学生演示实验，在高中物理课堂上，学生动手做实验被多媒体演示所取代；现象二，实验被试题化，学生从在实验室做实验，变成了在试题上“做实验”。教师会给学生布置较多的实验试题，这就加重了学生的负担，这就不利于调动学生学习的积极性，最终不利于开展高中物理教学活动。第二，呆板的实验教学模式及单一的教学方式，不能将物理实验教学的基本原则体现出来.现阶段，从教学内容、教学方式等方面来讲，实验教学没有为学生留下足够多的思考空间。学生会依照教师的步骤做几个数据，简单分析教师得出的结论。以在实验过程中出现了学生马虎应付，不利于收获到良好的教学效果。

2.来自学生的主要问题

学生操作技能明显落后于其所掌握的理论知识，具体的问题表现如下：第一，不规范的使用基本测量仪器，比如，不明白实验仪器的原理、操作方法以及读数规则等；第二，学生的动手能力较差，比如，在操作过程中，学生比较紧张，经常会颠倒程序，学生自身上存在的问题会影响整个高中物理实验课堂的进度。

二、提高高中物理实验教学有效性的可行措施

提高高中物理实验教学的有效性，关键在于革新实验教学观念、改进演示实验、增强学生的动手能力三个方面，缺一不可，具体如下：

1.革新实验教学观念

传统的实验教学观念对新课标背景下实验教学的影响是显而易见，也是不容忽视的，因此想要提高高中物理实验教学有效性，必须要对现有的物理实验教学观念进行革新，革新的对象主要是：

（1）学校管理者。学校管理者需要充分重视实验教学的重要意义，更新自身的观念，在条件允许的情况下，可适当增加物理实验教学经费的投入，优化实验资源，引进高水平高素质的物理教师，最大限度地发挥物理实验教学的效能。

（2）物理教师。教师需要积极转变自身的教学观念，深入明确实验教学的目标，加强对新理论、新方法的学习力度，提高实验教学的效率。

（3）学生。学生也必须要转变自身对于实验教学固有的观念，既要积极学习相关的物理理论知识，也需要掌握更多更全面的实践操作技能。

2.改进演示实验

演示实验即是教师向学生演示正确的试验方法，在此过程当中，需要对实验的仪器以及方法进行优化处理。例如：高中物理教材当中有许多直接给出来的方式与定律，学生囫囵吞枣式地记住了某条公式，却对公式的推导过程一无所知，因此教师可增加并改进演示实验，在课堂上可邀请几名学生一起来完成整个实验，促进师生之间的良好互动，教师引导学生仔细观察实验过程并深入思考相关的物理知识，帮助学生理解并记忆，提高实验教学的水平。

3.增强学生的动手能力

物理实验教学的突出优点就是为学生提供了大量的真实材料，可帮助学生由对理论知识的感性认识向理性认识的方向发展。增强学生的试验动手操作能力的过程正是感性知识转化为理性知识的过程，同时有助于培养学生的发散性思维能力，以促使学生能够更加全面地理解相关的物理知识与现象，学能致用。通过实验教学，培养学生的动手能力，使其更加全面地掌握基本测量仪器的使用方法，熟悉实验操作的流程等，继而激发学生对物理学科的兴趣与创新能力。

4.注重学生物理实验细节，提高学生物理实验的正确性

杠杆的科学实验步骤篇10

关键词　任务　杠杆　驱动

采用任务驱动教学模式初见成效后，盲目乐观情绪掩盖了其科学的内涵。一瞬间，似乎每一位教师都会用了，每一节课都可以用了。其实，完全可以把任务驱动看作一个物理变化过程，每一个环节都有一定的道理可循，需要探讨的问题远不止眼前这些。

1 介绍一种典型的任务驱动教学过程

就字面意思来看，“任务驱动”是“教师用任务驱动学生学习”的缩写，只不过省略了“教师”、“学生”和“学习”而已。从语法的角度上可以省略，但在教学过程中，学生、教师和任务不但是不可分割的三要素，而且存在着复杂的、科学的制约关系。

为了论述方便，下面先给出一种典型的“六步驱动法”。这六步不一定都是必须的，其顺序也不是一成不变的。根据教学需要可以从中挑选几个环节，必要时，还可以改变某些环节的执行顺序，体现任务驱动的灵活性，实现课堂教学的动态调整。

第一步：任务描述。任务描述就是布置训练题。应该以图文结合的形式说明需要加工的素材、采取的技术要点、实现的目标或效果。这个环节是成功的开端，一定要在充分调查的基础之上，针对学生和课程的特点设计训练题，找到学生兴趣和教学内容的最佳结合点。

第二步：任务分析。任务分析是整个任务驱动过程中最富理性的关键环节，其作用是把现实中的任务分解为训练要求。要求包括：明确任务中包含哪些知识点和技能点，解决难点应该采取哪些措施，完成任务需要准备哪些素材。

第三步：铺垫基础。该环节不是必须的，当学生基础比较薄弱，或者教学内容的难度比较大时应该加入。主要是复习旧知识，讲解新概念，概念有可能涉及到跨学科的知识，为学生上机操作奠定基础。

第四步：示范操作。此环节也不是必须的，如果任务操作具有较大的难度，或者操作方法有共性，可以举一反三，教师应该作出一些示范性操作，并且以简练、通用的语言和恰当的图示介绍操作步骤及关键的方法和技巧。

第五步：学生实训。各项准备就绪之后，学生们进入实际操作阶段。首先获取被加工的素材，然后参考效果图对这些素材进行加工、处理。在必要的情况下，也可以将“示范操作”与“学生实训”两个环节交叉、分段进行，以便增强师生互动。

第六步：检测评价。此环节的目的是克服任务驱动的先天不足，巩固学生对重要概念和操作要点的掌握情况，反馈教学方法的正确与否。建议多采用绘图题、读图题、连线题等方式进行检测，尽量避免传统的填空和选择方式，以便为学生所喜闻乐见。

2 杠杆应用与任务驱动――要素问题

三千年前，古埃及人修建金字塔就是靠杠杆搬动巨大石头的。杠杆是一种机械装置，它有三要素：阻力、加力和支点（或阻力臂、加力臂和支点）。杠杆适合以长行程、小力量来驱动笨重的物体。杠杆支点的位置非常灵活，通过移动支点，能够省力，也能够省路，但二者不能兼顾。换句话说，利用杠杆可以省力，但不能省功，它遵循功的原理。

如果把任务驱动式课堂教学比作一个物理变化过程，它也有三要素：学生、教师和任务。如果将杠杆的三要素映射到计算机课堂教学中，阻力与学生相对应，加力与教师相对应，杠杆装置与教学任务相对应，那么任务驱动的过程与利用杠杆驱动重物的过程大有异曲同工之处，如图1所示。由此为我们带来一种思路：借鉴力学原理来研究教学问题，让任务驱动更加理性化。

3 针对学生特点确定驱动方式―― 阻力问题

在利用杠杆驱动物体之前，首先应该了解物体的形状、重量和材质，然后才能确定具体的驱动方案。为了说明道理，暂且把物体划分为方形和圆形两大类。因为方形物体有棱有角，所以循规蹈矩，比较“听话”，但显得有些呆板，并具有一定的依赖性。如果利用杠杆驱动方形物体，虽然运动的方向容易掌握，但应该在一段时间内连续加力，当其重心越过底边线后才可以停止加力，否则，重物还会复原；圆形物体八面玲珑，所以重心不稳，稍加用力就会滚动，并且行踪难测，为了使其定向移动，应该先铺设轨道，作好导向工作。

上述道理完全可以应用到教学中来。如果把学生当作驱动对象，教师应该因材施教、因势利导。“方形”学生反应滞后、缺乏自信、依赖教师，教师必须积极鼓励、放手发动、耐心辅导，让他们先动起手来，然后在实践中加深对概念的理解。形象地说，就是扶上马再送一程，直到他们“移动”到位为止。与这类的学生相反，“圆形”学生思维敏捷、争强好胜、盲目好动。教师必须因势利导、认真纠正、严格要求，引导他们先明白道理再动手操作。形象地说，就是先送一程再扶上马，这些学生就会自动沿着老师的思路“移动”到位。

以“六步驱动法”为例，灵活驱动应该体现在哪个环节中呢？无论是对于“方形”的学生还是“圆形”的学生，教学方法的区别主要体现在“学生实训”环节中，因为只有这个环节老师才能够腾出空来对不同学生进行个性辅导，体现分层教学思想。可见，教师应该在课前就准备出两套辅导方案，一种针对“方形”学生，另一种针对“圆形”学生。

4 根据教学难度决定驱动力度――加力问题

从杠杆的角度来看，如果教学的难度较大，就相当于增加了学生的“重量”。因此，教师需要适当地调整课堂教学的驱动力，灵活选择不同的驱动手法。

4.1 增大施加力的力度

利用杠杆驱动物体时，随着物体重量的增加，势必要增大施加力的力度。同理，如果课程难度较大，教师需要付出的也相应增加。教师应该在讲清概念、提供思路、准确示范上多下工夫，这样才能增加教学过程的驱动力。具体落实到“六步驱动法”上，有三个环节与此关系密切：首先教师应该在“任务分析”上下功夫，带领学生一起把任务分析透彻，使分解出来的各个要求都具有可操作性，并符合学生的理解能力。下一步是“铺垫知识”或者“示范操作”，至于哪个先进行应该根据学生的基础情况来决定。如果前期基础知识比较欠缺，应该先进行“铺垫知识”；反之，可以先进行“示范操作”，根据学生的理解程度再决定是否铺垫及铺垫什么。

4.2 减轻阻力的力度

从杠杆的角度来看，可以把学生比喻成“阻力”。教师除了直接“加力”之外，还可以通过让学生释放能量，减轻重量，间接增加施加力的力度。主要做法就是让学生对完成任务产生兴趣。然而，不同专业的学生兴趣不同。比如，电脑美术专业的学生在意作品的艺术性；计算机网络专业的学生喜欢任务的真实性。教师应该以专业兴趣为驱动力来设计训练题。在“六步驱动法”中，任务的“兴奋剂”含量基本由“任务描述”和“反馈检测”这两个环节的设计水平来决定。使任务事件化、故事化，或体现竞争意识，都可以提高学生的兴趣。把检测题设计得新颖一些，如用读图题、绘图题及连线题代替选择题和填空题，也能够去掉枯燥性，增加吸引力。

4.3 采取分段驱动法

如果学生基础比较差，应该首先把支点向阻力点移动，以便缩短阻力臂，使驱动更平稳、更缓和。然后，缓慢地、间歇地用力，做到步步为营、循序渐进。反映到“六步驱动法”中，可以通过“示范操作”和“学生实训”这两个环节的交叉进行来实现这个目标。具体的做法是：将教师的示范操作划分成若干段，再将学生实际操作也划分成相应的若干段，然后教师示范一段，学生操作一段，直到学生掌握再向下一段进行。如此分段缓慢地驱动符合这类学生的认知规律，有利于学生在操作中理解，在理解后巩固，有利于逐步改变学生的薄弱基础，也能够加强师生互动的实效性。在利用杠杆驱动笨重物体时，往往也采用分段驱动，不过是通过不断更换撬杠来实现的，但确实是隔行不隔理。

5 根据教学难度决定铺垫基础――支点问题

如果遇到特别笨重的物体，可以同时采取两种不同的措施来驱动：一是将杠杆的支点向重物移近，缩短阻力臂，二是增加施加力的力度。然而，当巨大的加力和阻力同时向下作用于杠杆之上时，其合力必定会通过支点向下作用到地面上。如果地基很薄弱，在驱动重物时就会下沉，驱动过程将宣告失败。

借鉴上述现象，当教学内容的难度比较大，同时学生的基础又相对薄弱时，可以认为被驱动的对象很笨重，任务驱动过程将要采用大力度操作。这时，必须注重奠定学生的知识基础和技能基础，以免发生“地基”下沉事故。在大力度驱动任务之前，教师应该首先了解学生的现状，清楚需要铺垫的知识，然后充分夯实基础。知识铺垫之后，相当于在安放支点之前就夯实了地基，为任务驱动的成功提供可靠保障。需要注意的是，基础并不是越厚越好，应该本着够用、实用、管用的原则来铺垫，否则，基础铺垫过厚，不但浪费时间，反而为驱动操作带来麻烦。

在计算机教学中，尤其是学习一些工具软件时，超学科知识给教学带来的困难屡见不鲜。有时，完成教学任务可能需要多学科知识的支撑，所以，提前铺垫一些相关学科的知识可谓“磨刀不误砍柴工”。比如，在利用人体三维动画软件Poser 4制作挥手动作时，不但要认识菜单中重要的英文单词，还需要了解人体胳臂上肌肉的组成及名称，这样才能有的放矢，操作准确而迅速。如果不经铺垫就直接进入训练，必然欲速则不达，只能事倍功半。

6 课上的精彩来自课前的精心――功的原理

阿基米德说：杠杆平衡时，动力、阻力的大小与它们的力臂成反比。也就是说，为了做出一定的功，加力的路线越长，使用的力气越小，如图2所示。可见，无论怎样缩小阻力臂的长度，可以非常省力，但绝不能省功，这个结论叫做功的原理。

将杠杆的“省力不省功”原理映射到任务驱动教学中，同一教师完成同一教学任务时可能出现两种情况：一种是对课堂设计投入不大，训练题平平淡淡，因此，可能要花费九牛二虎之力才能勉强完成教学计划；另一种是投入了大量的精力设计任务驱动过程，并且在深入了解学生和把握教材的前提下设计出高水平的训练题，以至于在课堂上快刀斩乱麻，轻而易举地达到预期效果。这是为什么呢？其实道理很简单，因为教师在课堂上花费的力气与他在课前花费的精力成反比，换句话说，只有精心的课前准备，才有精彩的课堂效果。

下面，再从另一个侧面来解释课堂教学中的“省力但不省功”现象。在教学环节中，有经验的老教师三下五除二就解决了课堂难点，省时又省力，这是否违背了功的原理呢？为了回答这个问题，暂且将空间与时间换位思考，如果借喻杠杆原理，老教师多年积累教学经验的过程相当于形成了很长的加力臂，只要在课堂上稍加用力，施加力就会放大许多倍传递到阻力臂上，并施加给学生，这难道不是“台上一分钟，台下十年功”的精彩见证吗！

虽然任务驱动式教学模式已经为广大师生所喜闻乐见，但还有待于进一步完善。应该提高教学的严谨性，注意知识的系统性，增强任务驱动的科学性。总之，应该本着有利、有理、有效的原则来运用任务驱动教学模式。可以预见，在大家的共同努力之下，任务驱动式教学模式必然结出丰硕的果实。

参考文献

[1]钱丽琴.任务驱动教学法在化学教学中的运用.中国信息技术教育，2004，4.