综合实践活动：杠杆平衡条件的应用

      综合实践活动是苏科版初中物理教材的特色栏目[1]，其显著的特征就是兼具趣味性和应用性，力求引导学生经历探究的过程、体会探究的方式方法、巩固并发展习得的知识与技能、培养学生多元的学习能力。

      综合实践活动的设计来源应该是多样化的，可以基于教材、基于实验手册、基于教学实践、基于学习生活等等。本节课中的活动项目取材于苏科版初中物理实验手册以及某科学类的微信公众号。下面，笔者具体阐述在课堂中以“主题—探究—表达”的形式落实该综合实践活动的做法与反思。

      一、项目主题的确定

      在“简单机械和功”单元学习接近尾声时，教材安排了综合实践活动以检验学生的学习效果，发展学生的探究能力。结合校情和学情也可以设计一些区别于教材的学习活动。例如，苏科版初中物理实验手册中的项目任务设计：利用杠杆平衡条件求刻度尺的质量。拓展活动：自制杆秤。上述两个活动都是对杠杆平衡条件的实际应用，因此，通过有效的整合就可以形成以一个项目任务和一个项目产品为核心的能够落实于课堂中的综合实践活动。主题、内容及学习目标如表1所示。

      

      上述两个活动的共同目标都在于培养学生建构物理模型应用数理方法解决实际问题的意识，而其核心就是对杠杆平衡条件相关知识的深入理解。本综合实践活动有以下几点需要关注与思考：在项目任务“利用杠杆平衡条件求刻度尺的质量”中，如何组成杠杆、需要测量并记录哪些数据是设计部分的难点；在项目产品“自制杆秤”中，如何标注刻度，如何精确测量物体的质量是操作的难点。落实并评价学生学科素养发展情况可以通过对两个项目的深入评估来实现。

      二、项目探究与表达

      首先，教师向学生说明本堂课的主题是杠杆平衡条件的应用，需要完成两个项目，然后介绍完成项目大致需经历的方式方法。

      （一）项目任务：利用杠杆平衡条件求刻度尺的质量

      器材：刻度尺、圆柱形铅笔（水笔）、一元硬币若干。

      实验设计：

      问题1：怎样利用上述3种物体组装成一个杠杆？

      问题2：杠杆的支点、动力阻力各由哪个物体提供？

      反思与调整：通过教学实践发现，这样的问题链设置，学生一般无法提出合理的解决方案。因此，教师可以降低思维难度，设置梯度。例如，让学生根据问题进行思考后给出两种方案（图1）供选择，评价其优劣，从而更快捷地达成实验设计的目的。

      

      学生评估：在方案1中，刻度尺的重力作用线过支点，即刻度尺的重力对尺的转动没有影响。在方案2中刻度尺水平平衡时，重力与其力臂的乘积等于硬币对刻度尺的压力与对应的力臂的乘积。

      通过作图的方式，让学生清晰需要测量的物理量并理顺实验步骤。

      实验步骤：

      ①确定刻度尺的重心的位置；

      ②固定并记录一元硬币的位置；

      ③改变刻度尺在铅笔上的位置，使刻度尺于水平位置平衡（左右摆动幅度相等或者较低的一端刚刚翘起时），记录铅笔的位置；

      ④算出动力臂和阻力臂；

      ⑤利用杠杆平衡条件，求得刻度尺的质量；

      ⑥在原位置放两枚硬币、3枚硬币重复上述步骤；求刻度尺质量的平均值。

      学生记录数据如表2、表3所示，全体学生之间进行展示交流。

      已知：一枚一元硬币的质量，刻度尺重心对应的刻度。