拼拼湊湊巧組合 演示實驗效果好
——《力的分解》實驗創(chuàng)新設計

李艷軍 張轉(zhuǎn)利

(1. 江蘇省江陰市華士高級中學，江蘇 無錫 214421;2.江蘇省江陰市敔山灣實驗學校，江蘇 無錫 214422)

拼拼湊湊巧組合 演示實驗效果好
——《力的分解》實驗創(chuàng)新設計

李艷軍1張轉(zhuǎn)利2

(1. 江蘇省江陰市華士高級中學，江蘇 無錫 214421;2.江蘇省江陰市敔山灣實驗學校，江蘇 無錫 214422)

力學部分是整個高中物理的重要內(nèi)容,力的分解在其中占據(jù)非常重要的地位.筆者在本節(jié)的教學過程中,采用演示實驗手段,并有效地利用身邊器材設計實驗,一方面提高學生學習興趣,促進學生有效突破學習難點,掌握相關知識；另一方面有效補充和完善中學物理實驗資源,提高了實驗教學的有效性.

力的分解;演示實驗;創(chuàng)新

力學部分是整個高中物理學的核心，也是高中物理教學的中心環(huán)節(jié)，《力的分解》安排在《力》、《力的合成》之后，為后面學習、解決涉及力學、運動學的問題奠定基礎，同時也為其它矢量如位移、速度、加速度等的分解提供可以借鑒的思想方法.因此無論從知識的掌握還是物理思想方法的學習而言，該節(jié)課在力學部分占據(jù)非常重要的地位，但對于剛進入高中的學生來講，也是從初中物理到高中物理過渡過程中一個較大的臺階，如何讓學生順利踏上這一臺階成為本節(jié)課教學的重、難點.

為了讓學生直觀理解力的作用效果，在教學過程中都會采用演示實驗的手段，筆者將幾種常用的實驗器材進行了有效組合，將一般的只可定性觀察的實驗，改為既可定性觀察又可定量分析裝置.筆者針對引入新課、新課講授、學生體驗幾個環(huán)節(jié)設計了相關實驗，對于提高學生學習興趣，幫助學生突破重、難點起到了積極的作用.

1 引入新課環(huán)節(jié)的實驗設計

實驗器材如圖1所示，將常用的滑輪小車、一根鐵棒和小紙板進行組合，用電吹風作為風源來演示小船的“逆風行駛”過程.演示時將小車放到比較光滑的桌面上，電吹風如圖2所示對著紙片吹風，小車將會向左“逆風行駛”，演示效果直觀，對于引起學生質(zhì)疑和興趣能起到較好效果.

該裝置與使用氣墊導軌和滑塊進行演示相比較，具有以下優(yōu)點：(1) 器材的選取比較容易，沒有氣墊導軌的學校也可以進行；(2) 實驗裝置便于攜帶；(3) 演示平臺的高低可以根據(jù)授課環(huán)境隨意改變，實驗的可視性大大提高，實驗演示效果與氣墊導軌裝置相比沒有差異.

2 新課講授環(huán)節(jié)的實驗設計

為了演示拉力和斜面上物體重力的作用效果，筆者將圓盤測力計、臺秤、小車(含鉤碼)、兩塊三夾板(上面一塊三夾板一端可以抬高，改裝成不同角度的斜面)進行了有效組合，其中臺秤的托盤用一塊玻璃替代,采用帶滑輪的小車都是為了實驗時減小摩擦,提高數(shù)據(jù)的準確性.該裝置不但器材易得，而且操作簡單方便，具體實驗設計如下.

2.1 斜向上拉力的作用效果

(1) 在臺秤上面放上裝有砝碼的滑輪小車，物體對臺秤有壓力,大小等于物體所受的重力大小(如圖3).

(2) 用一個與水平方向成一定夾角的拉力向右上方拉小車，臺秤示數(shù)減小，小車向前運動(如圖4).

(3) 總結(jié)：臺秤示數(shù)減小，斜向上的拉力產(chǎn)生了沿豎直方向向上拉小車的效果；小車向前運動，斜向上的拉力產(chǎn)生了沿水平方向拉小車的效果.

與用軟木板觀察其形變相比，該實驗現(xiàn)象更加明顯，教師也可以用彈簧秤以一定的角度斜向上拉小車，讓學生根據(jù)相關數(shù)據(jù)進行計算，然后實驗驗證計算結(jié)果的正確性，吻合度相當好.

2.2 斜面上物體重力的作用效果

(1) 如圖3所示，臺秤、圓盤測力計調(diào)零后，將小車放在臺秤上讀出臺秤示數(shù).

(2) 將圖3中的實驗裝置一端抬高，用三角板墊起一定的夾角(約30°)，就形成了一個斜面.

(3) 在臺秤上面放上小車，小車的一端通過輕繩系在圓盤測力計上，觀察臺秤和測力計的示數(shù)(如圖5).在該步驟中應注意使拉小車的細線與玻璃板平行，這可以通過圓盤測力計的高度來實現(xiàn).

圖5

(4)總結(jié)：測力計有示數(shù)，說明小車沿斜面向下拉，即在重力作用下，小車有沿斜面下滑的趨勢；臺秤有示數(shù)且示數(shù)小于其重力，說明小車向下壓臺秤，但臺秤示數(shù)比其重力小.

本實驗裝置一改傳統(tǒng)的定性觀察的方法，從定量分析的角度出發(fā)，使重力的作用效果一目了然，既有助于學生對作用效果的理解，也為學生提供了一種定量驗證的方案.若臺秤和圓盤測力計、斜面角度調(diào)節(jié)準確，實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果吻合.

3 學生體驗實驗設計

這一環(huán)節(jié)重在讓學生切身體驗感受，所以器材的需求量很大，注意到這一點，筆者選取了一個簡單易操作的實驗.實驗器材包括筷子一根、細線一根、鉤碼一個，具體的器材組合和學生操作如圖6所示.

圖6

該體驗實驗中，學生感受到繩斜向下拉手指，同時筷子擠壓手掌，從而說明鉤碼向下拉細線產(chǎn)生的作用效果.

實驗是物理學的重要研究方法,也是提高物理教學的有效手段之一,如何有效利用身邊器材提高實驗的有效性,是值得每一個物理教師思考的問題.

[1] 劉炳昇.基于“隨手取材”物理實驗的課堂教學設計——評“力的作用是相互的”教學設計與實施[J].物理之友,2014,30(7).

[2] 吳長林.《力的分解》教學設計[J].新課程學習(中).2011，(2).

[3] 趙瑩.一“手”突破“力的分解”[J].物理教師.2010，(2).