注重天平制作过程 培养学生创新能力

田成良　郭芳

摘要：理想的科学教育应是沿着前人的足迹，重演科学知识探究的过程，让学生亲历知识形成的过程。在学习天平时，很多教师只注重讲解天平的结构，以至于忽略天平的制作过程，没有按照实际需求进行开展教学，而对于天平的测量原理，物理中的对比思想往往被忽视，以至于学生不能真正掌握天平的本质。应让学生经历天平设计改造的过程。这样才符合学生的认知，发散学生的思维，培养学生的创新能力。

关键词：仪器学习；遵循制作过程；培养学生能力

天平是基本的測量工具之一，它是用来测量物体质量的仪器，在初中物理中有着重要的作用。学习天平时，很多教师只是注重天平的测量使用，教会学生天平的调节、称量、读数等使用规则。而对于天平的测量原理，物理中的对比思想往往被忽视，以至于学生不能真正掌握天平的本质。例如学生不理解使用天平为什么要调平衡，测量时为什么砝码的质量等于物体的质量？学生只是被动记忆，思维没有真正被打动，不理解本质内容，不利于学生思维能力的发展，科学素养的提升。

天平是测量质量的一种精密仪器，天平的使用相对复杂，应让学生从简单开始，教学中应注意以下几点。

1比较身高，找到测量起点

如图1所示的人，站在不同的台阶上，便于比较他们的身高吗？显然，由于他们站在不同高度的平台，不方便比较，只有在相同的平台上，才容易比较，否则判断不准确。若比较两个物体的质量，也要把物体放在相同的平台上（木板水平平衡），才能方便比较，如图2所示。两个人比较身高，就是一个人和另一人比较高度，采用的是物理学中的对比思想；同理，两个物体比较质量大小也是应用的对比思想。

2玩跷跷板，认识平衡状态

天平是一个比较精密的仪器，相对复杂，这就要求教学要从简单开始，从简单的横梁平衡开始。从学生熟悉的跷跷板开始，一根横梁支起中间位置，静止在水平方向上，把物体分别放在横梁的两端（如图3所示），便可以比较物体的质量大小。质量大的一端下沉，质量小的一端翘起，质量相等时水平平衡。通过对玩跷跷板，让学生知道，木板水平平衡就是为两端的物体提供公平的平台，以便比较其质量大小（如图4所示）。

3模拟跷跷板，学会调节平衡

调节平衡是天平使用中的重要环节，否则两端失去公平的平台，比较质量时就会不准确。但是学习中，学生往往只是记住怎么调节，却不知道为什么要调平衡。为使学生自然的认识平衡状态，可用一个木板、圆柱形支架、两个杯子模拟跷跷板的转动过程，让学生比较两个杯子哪个质量大。学生把圆筒放在木板中间位置上，做成跷跷板，再把杯子放在木板的两端，如图5所示，根据下沉和翘起判断木板的平衡情况。最后明确，木板水平平衡时，两端的杯子质量相等，利用两端相等的木板可以比较测量物体的质量。同时让学生思考，木板水平平衡放在两端的物体质量才相等。

4解决现实问题，掌握测量原理

以上设计能比较出两个物体的质量大小关系，但不能得出物体具体的质量。为了测出狐狸的质量，用以下问题进行引导：假如把右端的狐狸换成一个50g的铁块，木板恰好平衡，你认为狐狸的质量应该是多少（如图6所示）？在前面跷跷板实验的基础上，学生自然能得到狐狸的质量也是50g。利用这种方法，就可以简单的测量一些物体的质量了，把一袋方便面放在木板的左端，在木板的右端放一个100g的铁块，恰好可以使木板水平平衡，那么这袋方便面的质量就应该是100g。为便于测量物体质量，可以制作一些标准质量的铁块，如100g、50g、20g、100g、5g、1g等，为方便的测量物体的质量，需要有一定质量标准的铁块（系列砝码）。

5根据测量问题，认识游码估读

在图6中，假如一只狐狸在跷跷板的左侧，在木板的右端放50g砝码时，跷跷板左端下沉，放50+1g砝码时，跷跷板右端下沉。这种情况下，跷跷板不易在水平方向平衡，测不出狐狸的质量，如何测量物体的质量呢？以上现象只要是狐狸的质量在50-51g之间，不好用砝码进行平衡了。假如有小于1g的砝码，即可解决以上问题，我们可以在横梁上用一个小铁块（游码）进行调节平衡，如图7所示，最后物体的质量的就应是砝码质量和游码示数之和。

6根据现实需要，精细改进天平

以上教学过程，学生经历了天平发明制造的过程，学生不仅明白了天平的原理和结构，还突破了天平的调节平衡、游码读数等问题，这不仅培养了学生解决问题的能力和创新能力，还发散了学生的思维。清楚了天平的原理和构造以后，再结合实际情况，介绍实验室中的托盘天平（如图8所示），由于托盘天平是一种比较精密的仪器，不仅要让学生学会使用天平，还要了解天平的量程和感量，更要让学生养成爱护仪器的习惯。

理想的科学教育应是沿着前人的足迹，重演科学知识探究的过程，让学生亲历知识形成的过程，才能符合学生的认知水平，发散学生的思维，提高科学素养。在物理仪器教学中，要使学生真正掌握仪器的结构、原理、使用等内容，也应遵循以上理念，即从仪器的制作需要开始，创设物理问题情境，以解决问题为主线，亲历仪器制作过程，才能发散学生思维，培养创造能力。endprint