最近，听了一节科学课——《怎样移动重物》。课堂上，教师准备充分，学生回答巧妙，探究有效，我们认为这是一节优秀的课。在巩固练习阶段，教师按教材上的图片让学生辩认哪些是省力杠杆，哪些是费力杠杆，其中就有羊角锤。学生们都回答羊角锤是省力杠杆，本来这样就可以过去了，但老师追问了一句：“你怎么知道它是省力杠杆的？”有位学生说：羊角锤起钉时，羊角锤锤把长度大于钉帽到支点的距离，所以省力。这时候老师如果不作解释也就行了，这个知识点虽然是本课的杠杆的应用，但它比那根撬石块的杠杆复杂多了。首先这个杠杆不是一个直线的杠杆，就凭学生初次认识杠杆后的能力，是不容易正确找出动力臂和阻力臂的。但这位老师可能为了让更多的学生理解这个道理，又在投影中画出了锤把的长度和钉帽到支点的长度，让学生比较长短。这一比较学生知道了省力的原因。这个教学环节就此过去了，学生们似乎全懂了。看到这儿，我纳闷了，在我们小学科学教学中，不需要对学生讲清什么动力臂和阻力臂的，但比较省力还是费力杠杆，最好的办法就是让学生根据生活中实际使用的经验来比较。如果一定要让学生来尝试分析的话，我们似乎也只能让学生比较两个力的作用点到支点的两个长度的长短。但羊角锤杠杆的动力臂和阻力臂是像这个老师这样画的吗？带着疑问，我轻声问了身边的几个听课教师，他们都认可了上课老师的说法。我开始对自己产生了怀疑，是不是我搞错了？

按上课老师的说法，羊角锤（图1）的动力臂是AB，阻力臂是CD。我查了一下资料，对力臂的定义是这样概述的：从支点到力的作用线的垂直距离叫“力臂”。那么动力臂就是从支点到动力的作用线的垂直距离，阻力臂就是从支点到阻力的作用线的垂直距离。由此说来，这种把从动力点到支点的棒长距离作为动力臂，把从阻力点到支点的棒长距离作为阻力臂，这种认识是错误的。

按照力臂定义的概述，羊角锤（图2）的动力臂应该是ED而不是AB，（也就是锤把加锤身的厚度，并不单是锤把的长度。）阻力臂的确定，我们首先要确定这个羊角锤的阻力点在哪里。从图上看出，这个杠杆中的阻力的作用点在C点上。转动锤柄，羊角锤锤尖C处会产生一个向上的拉力来克服起钉时的阻力。起钉阻力的来源有二个：第一是钉子本身的自重，第二是钉子与木块之间的摩擦力。在这两个阻力中，摩擦力是最大的阻力，钉子自重很小可以忽略不计的。（这里要说明的是，实际起钉中，锤角一般紧贴木板的，也就是C点与G点是非常接近的，在转动锤把的同时，C点以D点为圆心以CD为半径作圆弧转动。在最初受力阶段，由C点产生的拉力的方向，我们可以看作是向上的，近似垂直，与阻力作用线的垂线等同。但随着钉子的不断拨起，锤子的羊角随着支点作圆周运动时，钉子一般会被拉弯，C点会向后靠近，阻力作用线的垂线就有点偏差了，因为这很复杂，我们可以暂不考虑这些）因此，我们因此我们可以认为初时的阻力的作用线的垂线就是CF，羊角锤在起钉时的阻力臂应该是DG而不是CD。

当然，杠杆的使用都是和力相关联的，离开力谈杠杆是没有任何意义的。谈到力，就必须认识到力有三要素：大小、方向、作用点。前面说的几个图我们把力的方向作为了一个定量，一般默认力的方向的作用线是垂直于杠杆的。这是因为小学阶段学生知识水平有限，不考虑力的方向来认识杠杆有利于学生对杠杆的整体认识。但作为教师，我们要知道在利用杠杆过程中，必须要考虑力的方向的。如果改变了力的方向，画出羊角锤的杠杆示意图的难度又增加了。羊角锤是个省力杠杆，但它什么时候都省力吗？这也未必。我说如果你不注意力的方向，你即使用10000牛顿的力也起不出一个普通的钉子，你信吗？如果我们把锤柄向前或是向后移动（图3中的红点），它的动力臂和阻力臂会有变化吗？

通过这个事，让我们认识到：科学教师不仅要关注和培养学生的科学素养，我们也要提高自身的科学素养。虽然现在我们重视培养学生探究的能力，但我们作为科学教师，渊博的知识和扎实的功底也是必不可少的。对教材中涉及的各种理化生知识我们不能停留在小学教材知识的层面上，一定要再深究一步，不需要深究得成为这个领域的专家，但一定要达到知其然再知其所以然。只有这样我们才能在教学中不犯科学性的错误，才能更有效地培养学生的科学素养。