二力平衡实验改进后的思索内容摘要：“二力平衡的条件”的探究是高中化学实验中拿来作为改进实验方案教学的典型个例，在教学过程中应当让中学生经历对实验原理、器材、步骤、结果等进行评价和剖析，在探究过程中发觉问题，尝试改变实验设计方案。关键词：二力平衡实验方案评价改进对探究“二力平衡的条件”的实验作出了改进，研究的对象把铁块换成了小纸片，更有利于中学生通过探究活动，找寻到二力平衡的规律。为了了解中学生对这两种实验方案的认识，笔者设计了以下试卷，统计结果显示该题的正确率不足10%。如图1所示，在“探究二力平衡条件”的活动中，用图a中的小纸片悬挂在支架上取代图b中的货车置于水平桌面上做实验，解释最合理的是（）A.可以减少磨擦力的影响B.可以任意改变小纸片的形状C.小纸片的重力可以忽视不计D.小纸片是比较容易获取的器材本题的正确答案是A，90%左右的中学生都选择了C。在试题剖析时，多半的老师都有所领悟，我们的实验教学都是“依本施教”，没有引导中学生对探究的过程和结果进行剖析和评价，并尝试让中学生去改进实验设计方案。这道考题名为考查中学生的能力，实则是对化学实验教学弊病的叩问。大多数版本的教材在探究“二力平衡的条件”时，采用的是如图2甲所示的方案，把铁块置于水平桌面上，在两侧悬挂重物通过安装在桌面两端的滑轮拉铁块，进行实验探究。
在实际探究时发觉，两侧所挂砝码质量相同时，铁块保持静止；当铁块往右匀速运动时，左边钩码的质量小于右边钩码的质量。剖析缘由，铁块往右匀速运动时探究二力平衡条件实验，遭到桌面对它向左的磨擦力，铁块在水平方向上遭到拉力F1、F2和磨擦力f三个力的作用（如图2乙所示），这三个力是平衡的，满足关系：F1+f=F2，所以F2>F1。许多老师设计了多种减少磨擦力影响的实验方案，其中最具代表性的如图3所示。用一辆装有轮子的货车取代图2中的铁块做实验，把原先的滑动磨擦变为滚动磨擦，使磨擦力的影响大大的降低了。在实际探究过程中，发觉货车匀速运动时，两侧的拉力F1和F2依然有一定的误差，说明这种改进方案对于减少磨擦力的影响的疗效是有限的。另外，探究“不在同仍然线上的两个力是否平衡”时，须要把铁块（或货车）旋转一个角度后松手，观察铁块（或货车）能够保持平衡状态。这个操作是在桌面上完成的（如图4所示），后排的中学生可以清楚地观察到现象，靠后的中学生根本就看不见。这套装置还有一个缺陷就是，不能拿来验证一对平衡力必须作用在同一物体上。针对上述实验方案的种种缺陷，大胆创新，对探究“二力平衡的条件”的实验作出了重要改进（如图5所示），用小纸片悬挂在支架取代铁块（或货车）置于水平桌面上做实验。
实验中拉力的大小等于所挂钩码的重力，给实验带来了便捷。为了保持与上述实验方案的一致性，图5装置的关键是支架的设计和制做。方案一：可以用两个铁架台分别夹有一个定滑轮，且两定滑轮共面等高搭配成支架，在器材充足、场地较大的情况下可选用这一方案。方案二：可按图5所示自行制做专用支架，下方铁块的尺寸约为12cm×9cm×2cm，在铁块中间相距约6cm出分别钻两个孔，孔的大小以筷子恰好能插入为宜，两根支柱可用一段圆形、一端方形的筷子取代，在两根筷子等高处分别钻一小孔，以大头针正好能插入为宜，将空珠子水笔剪下一小段套在大头针上，再将大头针插入筷子上的小孔之中，就将支架做好了。在“二力平衡的条件”的探究活动内容中，因为小纸片的重力远大于钩码对卡片的拉力，所以小纸片的重力可以忽视不计。这一设计符合数学学中忽视次要诱因、突出主要诱因、建立理想模型的思想。所以，在上述试卷作答时，90%的中学生选答案C是合情合理的。但是，这道考题的高错误率必须造成教者的思索。一、要让中学生了解实验方案设计的意图要成功的进行科学探究活动，关键是要设计出合理的实验方案。在进行实验教学时，班主任有必要让中学生了解实验的理论根据（实验原理）、实验器材的选则及作用、实验操作的步骤以及数据搜集和处理的方式等。
中学生了解这种实验方案设计的意图，在实验过程中就会有的放矢，进而进行真实验、真探究。在探究“二力平衡的条件”的活动中，考虑到力的三要素都是影响力的作用疗效的诱因，探究“二力平衡的条件”也须要从力的大小、方向和作用点等方面着手，设计实验方案时要运动控制变量的方式。为了确切便捷的测出拉力的大小，采用的两侧挂砝码的方式，砝码的重力就等于拉力的大小。安装两个定滑轮则是为了改变拉力的方向。把研究对象置于水平面上，而且拉力的方向沿水平方向，是为了防止自身重力对实验结果的影响。如何证明二力平衡时必须作用在同仍然线上，可以逆向思索，把研究对象旋转一个角度，使作用在同一物体的两个力不在同仍然线上，松手后观察研究对象能够保持平衡。中学生了解了为何这样做，才晓得怎么去做。班主任若果让中学生了解了有关“二力平衡的条件”的实验方案的设计意图，就才能使中学生更好完成实验探究，而且可以帮助中学生理解“二力平衡的条件”。二、要让中学生学会对探究活动进行评价和改进按照早已把握的知识或已有的经验，对探究过程和探究结果进行评价，注意假定与探究结果间的差别，注意探究活动中未解决的矛盾，发觉新的问题，尝试改进探究方案。通过对实验的评价汲取成功的经验和失败的教训，因而对之后的科学探究活动形成积极的影响。
在探究“二力平衡的条件”的活动中，依据物体处于平衡状态时，作用在物体上的两个力的作用疗效应当互相抵消，可以做出推测：二力平衡的条件之一是力的大小相等。但是借助铁块做实验进行探究的结果却是两个力大小不等。假定与探究的结果之间出现了差别，就须要引导中学生进行评估，到底是假定出现了错误，还是探究的过程存在不足造成错误的结果。通过进一步的交流，可以发觉是因为桌面对铁块的磨擦力影响了探究的结果，属于实验设计方案不健全，须要对改进探究方案。其实，实验胜败的关键是如何减少磨擦力的影响，最先想到的方案是用装有轮子的货车代替铁块、把桌面换成阻力更小的玻璃表面、在气垫滑轨上进行实验等等。为了提高实验的可见性探究二力平衡条件实验，就会设法把研究对象抬升，把它悬挂在支架上。考虑到研究对象自身重力的影响，选用重力很小、可以忽视不计的小纸片来进行探究。在探究过程中又形成了新的发觉，可以用剪刀把纸片从中间剪成两半，进而验证两个力只有作用在同一物体上能够平衡。通过对各类实验设计方案的的评价和剖析可知，以小纸片作为研究对象，是由于小纸片的重力可以忽视不计；以货车作为研究对象，货车遭到的重力和支持力是一对平衡力，铁块自身的重力对探究结果也没有影响。对比这两种实验方案发现，用小纸片悬挂在支架上取代货车置于水平桌面上做实验，使接触面脱离接触，虽然也是为了减少磨擦力的影响。所以上述试卷的正确答案应当为A。参评组别：数学组姓名：王兵工作单位：甘州校长东乡中心校区邮箱：职称：学校二级班主任电话滑轮滑轮细线细线图5图4