注重天平制作過(guò)程 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

田成良　郭芳

摘要：理想的科學(xué)教育應(yīng)是沿著前人的足跡，重演科學(xué)知識(shí)探究的過(guò)程，讓學(xué)生親歷知識(shí)形成的過(guò)程。在學(xué)習(xí)天平時(shí)，很多教師只注重講解天平的結(jié)構(gòu)，以至于忽略天平的制作過(guò)程，沒(méi)有按照實(shí)際需求進(jìn)行開(kāi)展教學(xué)，而對(duì)于天平的測(cè)量原理，物理中的對(duì)比思想往往被忽視，以至于學(xué)生不能真正掌握天平的本質(zhì)。應(yīng)讓學(xué)生經(jīng)歷天平設(shè)計(jì)改造的過(guò)程。這樣才符合學(xué)生的認(rèn)知，發(fā)散學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：儀器學(xué)習(xí)；遵循制作過(guò)程；培養(yǎng)學(xué)生能力

天平是基本的測(cè)量工具之一，它是用來(lái)測(cè)量物體質(zhì)量的儀器，在初中物理中有著重要的作用。學(xué)習(xí)天平時(shí)，很多教師只是注重天平的測(cè)量使用，教會(huì)學(xué)生天平的調(diào)節(jié)、稱量、讀數(shù)等使用規(guī)則。而對(duì)于天平的測(cè)量原理，物理中的對(duì)比思想往往被忽視，以至于學(xué)生不能真正掌握天平的本質(zhì)。例如學(xué)生不理解使用天平為什么要調(diào)平衡，測(cè)量時(shí)為什么砝碼的質(zhì)量等于物體的質(zhì)量？學(xué)生只是被動(dòng)記憶，思維沒(méi)有真正被打動(dòng)，不理解本質(zhì)內(nèi)容，不利于學(xué)生思維能力的發(fā)展，科學(xué)素養(yǎng)的提升。

天平是測(cè)量質(zhì)量的一種精密儀器，天平的使用相對(duì)復(fù)雜，應(yīng)讓學(xué)生從簡(jiǎn)單開(kāi)始，教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1比較身高，找到測(cè)量起點(diǎn)

如圖1所示的人，站在不同的臺(tái)階上，便于比較他們的身高嗎？顯然，由于他們站在不同高度的平臺(tái)，不方便比較，只有在相同的平臺(tái)上，才容易比較，否則判斷不準(zhǔn)確。若比較兩個(gè)物體的質(zhì)量，也要把物體放在相同的平臺(tái)上（木板水平平衡），才能方便比較，如圖2所示。兩個(gè)人比較身高，就是一個(gè)人和另一人比較高度，采用的是物理學(xué)中的對(duì)比思想；同理，兩個(gè)物體比較質(zhì)量大小也是應(yīng)用的對(duì)比思想。

2玩蹺蹺板，認(rèn)識(shí)平衡狀態(tài)

天平是一個(gè)比較精密的儀器，相對(duì)復(fù)雜，這就要求教學(xué)要從簡(jiǎn)單開(kāi)始，從簡(jiǎn)單的橫梁平衡開(kāi)始。從學(xué)生熟悉的蹺蹺板開(kāi)始，一根橫梁支起中間位置，靜止在水平方向上，把物體分別放在橫梁的兩端（如圖3所示），便可以比較物體的質(zhì)量大小。質(zhì)量大的一端下沉，質(zhì)量小的一端翹起，質(zhì)量相等時(shí)水平平衡。通過(guò)對(duì)玩蹺蹺板，讓學(xué)生知道，木板水平平衡就是為兩端的物體提供公平的平臺(tái)，以便比較其質(zhì)量大小（如圖4所示）。

3模擬蹺蹺板，學(xué)會(huì)調(diào)節(jié)平衡

調(diào)節(jié)平衡是天平使用中的重要環(huán)節(jié)，否則兩端失去公平的平臺(tái)，比較質(zhì)量時(shí)就會(huì)不準(zhǔn)確。但是學(xué)習(xí)中，學(xué)生往往只是記住怎么調(diào)節(jié)，卻不知道為什么要調(diào)平衡。為使學(xué)生自然的認(rèn)識(shí)平衡狀態(tài)，可用一個(gè)木板、圓柱形支架、兩個(gè)杯子模擬蹺蹺板的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，讓學(xué)生比較兩個(gè)杯子哪個(gè)質(zhì)量大。學(xué)生把圓筒放在木板中間位置上，做成蹺蹺板，再把杯子放在木板的兩端，如圖5所示，根據(jù)下沉和翹起判斷木板的平衡情況。最后明確，木板水平平衡時(shí)，兩端的杯子質(zhì)量相等，利用兩端相等的木板可以比較測(cè)量物體的質(zhì)量。同時(shí)讓學(xué)生思考，木板水平平衡放在兩端的物體質(zhì)量才相等。

4解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，掌握測(cè)量原理

以上設(shè)計(jì)能比較出兩個(gè)物體的質(zhì)量大小關(guān)系，但不能得出物體具體的質(zhì)量。為了測(cè)出狐貍的質(zhì)量，用以下問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)：假如把右端的狐貍換成一個(gè)50g的鐵塊，木板恰好平衡，你認(rèn)為狐貍的質(zhì)量應(yīng)該是多少（如圖6所示）？在前面蹺蹺板實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生自然能得到狐貍的質(zhì)量也是50g。利用這種方法，就可以簡(jiǎn)單的測(cè)量一些物體的質(zhì)量了，把一袋方便面放在木板的左端，在木板的右端放一個(gè)100g的鐵塊，恰好可以使木板水平平衡，那么這袋方便面的質(zhì)量就應(yīng)該是100g。為便于測(cè)量物體質(zhì)量，可以制作一些標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的鐵塊，如100g、50g、20g、100g、5g、1g等，為方便的測(cè)量物體的質(zhì)量，需要有一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的鐵塊（系列砝碼）。

5根據(jù)測(cè)量問(wèn)題，認(rèn)識(shí)游碼估讀

在圖6中，假如一只狐貍在蹺蹺板的左側(cè)，在木板的右端放50g砝碼時(shí)，蹺蹺板左端下沉，放50+1g砝碼時(shí)，蹺蹺板右端下沉。這種情況下，蹺蹺板不易在水平方向平衡，測(cè)不出狐貍的質(zhì)量，如何測(cè)量物體的質(zhì)量呢？以上現(xiàn)象只要是狐貍的質(zhì)量在50-51g之間，不好用砝碼進(jìn)行平衡了。假如有小于1g的砝碼，即可解決以上問(wèn)題，我們可以在橫梁上用一個(gè)小鐵塊（游碼）進(jìn)行調(diào)節(jié)平衡，如圖7所示，最后物體的質(zhì)量的就應(yīng)是砝碼質(zhì)量和游碼示數(shù)之和。

6根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，精細(xì)改進(jìn)天平

以上教學(xué)過(guò)程，學(xué)生經(jīng)歷了天平發(fā)明制造的過(guò)程，學(xué)生不僅明白了天平的原理和結(jié)構(gòu)，還突破了天平的調(diào)節(jié)平衡、游碼讀數(shù)等問(wèn)題，這不僅培養(yǎng)了學(xué)生解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，還發(fā)散了學(xué)生的思維。清楚了天平的原理和構(gòu)造以后，再結(jié)合實(shí)際情況，介紹實(shí)驗(yàn)室中的托盤(pán)天平（如圖8所示），由于托盤(pán)天平是一種比較精密的儀器，不僅要讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用天平，還要了解天平的量程和感量，更要讓學(xué)生養(yǎng)成愛(ài)護(hù)儀器的習(xí)慣。

理想的科學(xué)教育應(yīng)是沿著前人的足跡，重演科學(xué)知識(shí)探究的過(guò)程，讓學(xué)生親歷知識(shí)形成的過(guò)程，才能符合學(xué)生的認(rèn)知水平，發(fā)散學(xué)生的思維，提高科學(xué)素養(yǎng)。在物理儀器教學(xué)中，要使學(xué)生真正掌握儀器的結(jié)構(gòu)、原理、使用等內(nèi)容，也應(yīng)遵循以上理念，即從儀器的制作需要開(kāi)始，創(chuàng)設(shè)物理問(wèn)題情境，以解決問(wèn)題為主線，親歷儀器制作過(guò)程，才能發(fā)散學(xué)生思維，培養(yǎng)創(chuàng)造能力。endprint