淺談教師在引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的作用

白映

摘 要：高中物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)在新教材中有很大的變化，不僅實(shí)驗(yàn)次數(shù)比舊教材增加了不少，重點(diǎn)是同一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有了不同的幾種方案。教師在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)不同的方案在操作過(guò)程和數(shù)據(jù)處理過(guò)程中有可能存在的問(wèn)題要了如指掌。

關(guān)鍵詞：學(xué)生實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)方案；選擇

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1992-7711（2016）06-001-01

物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。新教材在這點(diǎn)有很多的體現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與安排上，不論是學(xué)生實(shí)驗(yàn)還是演示實(shí)驗(yàn)都在舊教材的基礎(chǔ)上改進(jìn)很多，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

第一是實(shí)驗(yàn)課時(shí)增加，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加，以高一必修（1、2）為例，學(xué)生實(shí)驗(yàn)增加了四個(gè)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用單獨(dú)做為一次實(shí)驗(yàn)，從而降低了以后用打點(diǎn)針時(shí)器處理勻變速直線運(yùn)動(dòng)中加速度，速度問(wèn)題的難度，使高一階段第一個(gè)實(shí)驗(yàn)難題有效化解。新增加的“探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式”和“探究功與物體速度之間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，意在提高學(xué)生動(dòng)手能力基礎(chǔ)上，降低了后面動(dòng)能定理及機(jī)械能守恒定律的學(xué)習(xí)難度。

第二是實(shí)驗(yàn)方案增加，也是新教材最讓人耳目一新的地方，新教材在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，一改舊教材單一的實(shí)驗(yàn)方案，將方案增加到2—4個(gè)，教師和學(xué)生可以根據(jù)自己現(xiàn)有的器材選擇實(shí)驗(yàn)方案，這不僅使實(shí)驗(yàn)更容易操作，有選擇余地，更主要的是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)有了更深的理解，實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)就是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論驗(yàn)證所學(xué)的知識(shí)或探究未學(xué)的知識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，提高綜合素質(zhì)和動(dòng)手能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)誤差分析，找到減小誤差的方法或完善實(shí)驗(yàn)原理的設(shè)計(jì)。

下面我就新教材的物理必修（2）中，第七章第六節(jié)的兩個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案從操作性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性等幾個(gè)方面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)來(lái)談一下自己的看法：實(shí)驗(yàn)“探究功與速度變化的關(guān)系”的目的，第一是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道變力做功特點(diǎn)和處理方法，第二是得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論——功與速度的平方成正比，為下一節(jié)的動(dòng)能及動(dòng)能定理打下基礎(chǔ)，從而降低動(dòng)能定理在理解上的難度，我認(rèn)為這是新課程在高一階段最為成功的改進(jìn)。本實(shí)驗(yàn)教材中有兩個(gè)方案可供選擇，下面就我在這兩個(gè)方案選擇上所遇到的問(wèn)題及操作過(guò)程中的優(yōu)劣點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以說(shuō)明。

方案一：實(shí)驗(yàn)所用的器材有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一個(gè)，小車一個(gè)，鉤碼六個(gè)，紙帶，細(xì)線，木板85厘米等，實(shí)驗(yàn)裝置如圖：

實(shí)驗(yàn)中為了使小車所受到的合力只是鉤碼對(duì)小車的拉力，所以先要平衡摩擦力方法：將木板一端墊一小木塊（約3厘米），將小車放在木板上，不要用鉤碼拉動(dòng)，用手給小車一個(gè)速度，觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶中點(diǎn)的特點(diǎn)，如果點(diǎn)分布均勻，說(shuō)明小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小車所受到的摩擦阻力就等于重力沿斜面（木板）方向上的分量，小車受到的木板給它的彈力等于重力垂直于斜面上的另一分量，mgasouθ=mgsinθ，所以u(píng)=tenθ，此方法可側(cè)摩擦因數(shù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受到的合外力就只有鉤碼的拉力了，當(dāng)鉤碼的個(gè)數(shù)增大，合外力也就是倍數(shù)增大，只要保證小車在木板上位移每次相同，每次合外力做功就成倍數(shù)變化，為了使實(shí)驗(yàn)更有說(shuō)服力，我又在小車上加一個(gè)鉤碼，改變小車的質(zhì)量，重做上面實(shí)驗(yàn)，得到以下數(shù)據(jù)。

比較這兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，隨著拉動(dòng)小車的鉤碼個(gè)數(shù)增大，小車的最大速度就增大，而且鉤碼的個(gè)數(shù)與小車速度的平方成正比，同時(shí)，小車上加鉤碼的這組數(shù)據(jù)也就是小車質(zhì)量相對(duì)比較大時(shí)，實(shí)驗(yàn)更準(zhǔn)確。

本實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作過(guò)程中有幾個(gè)方面需要注意：1. 每次小車運(yùn)動(dòng)的位移要保證相同，但實(shí)際是小車在后面速度增大，很容易從木板上翻倒，特別是鉤碼增多的時(shí)候更不好把握。2. 實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的選取，因?yàn)樾≤囈恢痹谧鰟蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)，最后速度的確定，就應(yīng)該是相同位移時(shí)的速度，但是因?yàn)樾≤嚾菀着艹鲕壍溃詫?shí)際操作中要掌握小車的相同位移并不容易，只能在紙帶上取相同長(zhǎng)度來(lái)保證相同位移，所以這個(gè)方案從操作到數(shù)據(jù)處理都要求實(shí)驗(yàn)者認(rèn)真仔細(xì)。

方案二：改用橡皮筋的彈力對(duì)小車做功，這是個(gè)變力做功的問(wèn)題，變力的功在計(jì)算中學(xué)生難度大，因?yàn)樗荒苡霉絎=FSCOSθ求出。如圖：

本方案實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較巧妙，而且用小車增加的動(dòng)能來(lái)代替，所以要求出小車的速度與橡皮筋做功的關(guān)系，方法還是先平衡摩擦力，與方案一相同，這樣橡皮筋對(duì)小車所做的功就是合力所做的功，選擇橡皮筋要粗細(xì)均勻，一致性好的，因?yàn)榫嚯x的關(guān)系，我將兩根橡皮筋連起來(lái)當(dāng)一條使用，同樣四根當(dāng)兩條等，為了和方案一對(duì)比，我仍然分兩次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變小車質(zhì)量看數(shù)據(jù)變化。

從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和可操作性來(lái)看，要讓學(xué)生較短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，并得出結(jié)論，方案二最可操作且誤差小，是非常適合于學(xué)生來(lái)做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。