逍遥学能 2018-09-19 14:30
在《杠杆》一节的教学中，由撬棍、筷子、镊子、钳子、活塞式抽水机的压水杆（画图）等，抽象出“杠杆”、“支点”、“动力”、“阻力”之后，我如下引入“力臂”这一概念：
这里力的作用效果是使杠杆转动（逆时针或顺时针）。我们已经知道，力的大小、方向和作用点是力的三要素，除去力的大小影响力的作用效果的大小外，力的方向和力的作用点也影响力的转动效果的大小。我们会想，大小应该由大小影响，那么力的方向和力的作用点对力的转动效果的影响也应该能用一个有大小的物理量来表示。这是一个什么样的物理量呢？我们作一探究。
门大家都相当熟悉，它其实就是一“根”杠杆——从门上方顺着门面看门，只看到门棱，看到一根“棒”，我们就可用一根线表示之，同时门轴看上去是一个点——支点。现在我拉门。先抓着把手沿着门面方向拉门，然后逐渐改变拉的方向，使手臂与门所成的角由0度到较小的锐角、较大的锐角、直角、较小的钝角、较大的钝角、180度的角，可以体验拉的效果。相应地画图看看。我们发现，随着角的增大，力的作用效果先增大，似乎力的作用效果与这个角的大小有关，但后来伴随角的增大，力的作用效果又减小了，可见不能用这个角的大小来反映力的作用效果的大小。再看看。我们发现，随着角的增大，支点到力的作用线的距离先增大后减小，力的作用效果也先增大后减小。再改变作用点看看。于是，容易发现支点到力的作用线的距离的大小能影响力的作用效果的大小。既如此，我们就常会谈及支点到力的作用线的距离，因此，我们应该为其起个名字，这个名字叫力臂。
我的教学实践表明，力臂概念的探究教学是有效的，而且是高效的。相应地，杠杆平衡条件的探究教学中对动力臂和阻力臂的测量也顺理成章，教学中也不必强调支点到力的作用点的距离与支点到力的作用线的距离的不同。