輔助學(xué)生解題的小實(shí)驗(yàn)三例
2008-12-31 00:00:00陳廷
物理教學(xué)探討 2008年9期
物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)好物理課的必要組成部分，它不僅可以作為物理理論的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，還可以幫助我們解決習(xí)題的難點(diǎn)。此外，物理實(shí)驗(yàn)本身即包含了極為豐富的教學(xué)內(nèi)容。在高中物理解題教學(xué)中，面對(duì)習(xí)題描述的現(xiàn)象，高中生常常做出錯(cuò)誤的分析。本文列舉用繩做的三例實(shí)驗(yàn)，意在說(shuō)明：可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法解決高中生在解決習(xí)題時(shí)的思維障礙；小器材、小實(shí)驗(yàn)也可以起大作用。
1 利用繩產(chǎn)生彈力的特點(diǎn)做實(shí)驗(yàn)
例1 如圖1所示，物體的質(zhì)量為2kg，兩根細(xì)繩AB和AC的一端連接于豎直墻上，另一端系于物體上，在物體上另施加一個(gè)與水平線成θ=60°的拉力F，若要使繩都能伸直，求拉力F的大小范圍。
初學(xué)者容易想到此題存在臨界條件，但是，F(xiàn)足夠大（小）時(shí)，對(duì)應(yīng)哪根繩松弛，學(xué)生容易判斷錯(cuò)誤。
筆者用繩組成如圖2裝置：B、C端利用磁鐵固定于黑板上，A端系重物，F(xiàn)端用彈簧測(cè)力計(jì)連接。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，緩慢改變F的大小，可以看到，F(xiàn)足夠小時(shí)，AC繩松弛，F(xiàn)足夠大時(shí)，AB繩松弛。
如此，學(xué)生很容易正確判斷出臨界條件了。
2 利用繩長(zhǎng)度幾乎不變的特點(diǎn)做實(shí)驗(yàn)
例2 如圖3所示，物體A和B的質(zhì)量為m，且分別與輕繩連接跨過(guò)定滑輪（不計(jì)繩子與滑輪，滑輪與軸之間的摩擦），用水平力使物體B沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分析繩彈力的變化情況。
此類(lèi)型的題常常出現(xiàn)在《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》一章中，即《運(yùn)動(dòng)的合成和分解》一節(jié)之前，在這種情況下，怎樣講解此題呢？筆者是這樣做的：在黑板上畫(huà)一條水平線，取一不易伸長(zhǎng)的細(xì)繩跨過(guò)吸附在O點(diǎn)的磁鐵（圖4）。繩的初始端分別為A1、B1，再取B1、B2，B3，B4等間距（意為勻速），拉緊繩后，對(duì)應(yīng)端為A2，A3，A4。測(cè)量各A點(diǎn)的距離，易知：A做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。知道A的運(yùn)動(dòng)情況后，就容易可以判斷出繩拉力的變化了。
即使是在《運(yùn)動(dòng)的合成和分解》一節(jié)中，此實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)仍然具有積極的意義。
3 利用繩和桿的不同做實(shí)驗(yàn)
例3 如圖5所示，水平輕質(zhì)桿固定于O點(diǎn)且可繞O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，水平桿長(zhǎng)為2L，另一端及中點(diǎn)各有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，求當(dāng)桿由水平位置無(wú)初速度釋放轉(zhuǎn)到豎直位置的過(guò)程中A球減少的機(jī)械能？
眾多學(xué)生認(rèn)為此題中的桿對(duì)小球不做功，為打破該想法，本人把桿換成繩演示此實(shí)驗(yàn)：在O點(diǎn)吸附一磁鐵，系一細(xì)繩，釋放后，觀察到B球落后于A球（如圖6所示）。
一經(jīng)演示，眾多學(xué)生恍然大悟：桿對(duì)B球做正功——讓B球快了一點(diǎn)！后續(xù)分析，教師自然輕松了不少。
面對(duì)新課程改革、高考，筆者認(rèn)為習(xí)題課輔以實(shí)驗(yàn)，不但可以提高習(xí)題課的有效性，而且可以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；不但化抽象為具體，而且凸顯了物理學(xué)科是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科特點(diǎn)。歡迎老師們都來(lái)深入研究，共同提高。
(欄目編輯王柏廬)
