2020年11月12日 星期四

槓桿與重心教學

「...當我在力臂4的位置掛上一個砝碼,另一邊要怎麼掛才會平衡?」
「4啊~~」學生回答
「那如果我要掛兩個呢?」
這時就有很多討論了
「...再來我在左邊(力臂)4的位置掛上兩個砝碼,右邊一樣掛三個,要怎麼掛?」
...
這是一個很簡單卻也有一點點挑戰的題目
最適合拿來用在教學上
學生稍微思考一下就可以答得出來,很有成就感~~
後續老師再幫忙整理力和力臂的關係(其實學生早就看出來了)
就可以引入合力矩為零的概念


「...砝碼的力向下,但我們的槓桿並沒有向下移動啊,為甚麼?」
「支點把他撐著啊~~」學生很快就回答
我幫忙畫出力圖,桿重暫時不管
所以加上合力為零
這時才是我們所謂的靜力平衡

「...可是,真實世界通常桿子的重量很難不管啊~~」我提醒學生
「我們吊砝碼是一個點,很容易可以確認施力的位置,但如果是一個有體積的物體,我們如何確認它的重量應該畫在哪裡呢?」
雖然課本沒有提重心(質心)的概念
但真實世界卻不得不去處理這件事
所以還是花了一些時間和學生說明
已經有了力矩的概念,要說明重心的意義就相對容易了
「...如果重量(力)這時候主要集中在支點,會產生力矩嗎?」我問學生
「不會啊,剛剛我們推門就不會動」

「所以我們可以用手指慢慢調整,等到球棒不動的時候就是重心的位置了」
「但我們有更厲害的方法~~,不用這樣慢慢調整」
方法老師們都知道,手指慢慢往中心點移動
自然就會移動重心的位置
學生對這個方法覺得非常神奇


順著這份好奇,學生竟然可以答出和正向力、摩擦力的關係
真的是太讓人感動的一節課了~~

結論:
老師很容易感動