高中物理實驗探究

摘要：高中物理實踐性、應用性、操作性更強，學生不僅需要掌握扎實的基礎(chǔ)知識，更要具備靈活的思維，能夠從多個角度分析和解決問題。傳動帶問題是高中物理學習中的重點和難點內(nèi)容，其涉及諸多綜合性內(nèi)容，學習難度較大。本文以物體在傳動帶上的運動為例，淺析如何做好高中物理實驗。

關(guān)鍵詞：高中物理；實驗；傳動帶；運動

物理實驗是揭示物理現(xiàn)象、幫助人們發(fā)現(xiàn)物理本質(zhì)規(guī)律的重要手段，在高中物理學習中，合理開展實驗，不僅能增加學習興趣，也能以實驗為載體，促進學生進一步的學習和探究，從而提升學習效果。

一、 傳動帶實驗的重難點分析

傳動帶實驗是高中階段物理中經(jīng)典的實驗之一，由于其涉及了運動學、力學、功能關(guān)系、參照系等多方面物理知識，一直以來都是高中物理學習的重點和難點。高中物理實驗——物體在傳動帶上如何運動，首先要分析實驗的重點和難點：水平傳動帶的運動特點是物體在水平面上傳輸，則物體自身重力始終垂直于地平面，不會產(chǎn)生向其他方向的分力，由此水平傳動帶問題較為簡單，通常都為勻變速直線運動或勻速直線運動，在實驗過程中只需認真分析每一階段運動的位移、速度，基本就能夠計算出答案。傳動帶實驗涉及的公式及定律主要為運動學公式、力學公式、牛頓第二定律、動能定理、能量守恒定律。

二、 傳動帶實驗學習的實施步驟

（一） 激活探究性思維

激活探究性思維，是展開物理實驗探究的基礎(chǔ)。傳動帶物理實驗，需要全面分析物體的受力情況、功能守恒關(guān)系、運動狀況，在充分準備實驗器材之后，可以以設(shè)置問題情境、模擬傳動帶模型等方式啟發(fā)自身的思維，回憶以往的知識點，積極地調(diào)動思維，讓其處于活躍狀態(tài)，然后逐漸發(fā)散思維，從點到面再到整體，循序漸進地展開進一步的實驗學習。

（二） 分析問題

物理實驗的本質(zhì)是揭示物理現(xiàn)象，驗證已經(jīng)存在的物理結(jié)論，所以對學習過程中遇到的疑惑要及時解決，可以向他人請教或者直接詢問教師。物理實驗進行的過程中，要激活思維，積極分析遇到的問題，從問題出發(fā)思考解決的方式和可能預想的答案，才能發(fā)揮物理實驗的引導性，帶動學生探究更深層次的問題。

（三） 合作解題

在實驗過程中，以小組為單位展開物理實驗探究，通過教師布置的學習任務單和探究性問題，自行設(shè)計實驗，確定實驗步驟、提出問題、分析問題、解決問題，在實驗探究的過程中，小組成員明確分工，相互幫助，能夠高效率地完成實驗。

（四） 集體反思和總結(jié)問題

在實驗探究的每一個階段，都要積極進行反思和總結(jié)，針對上一階段實驗過程中存在的問題，探討問題產(chǎn)生的原因，找出思維誤區(qū)，以有效的方式解決問題。實驗結(jié)束后，針對整節(jié)課程做一個完善的總結(jié)，認真填寫實驗報告，課后多鞏固課堂知識點，加深對重難點的記憶。

三、 傳動帶實驗試題實例解析

如圖為一利用傳動帶輸送貨物的裝置，物塊（視為質(zhì)點）自平臺經(jīng)斜面滑到一以恒定速度v運動的水平長傳動帶上，再由傳動帶輸送到遠處目的地，已知斜面高h=2.0 m，水平邊長L=4.0 m，傳動帶寬d=2.0 m，傳動帶的運動速度v=3.0 m/s。物塊與斜面間的摩擦系數(shù)μ1=0.30。物塊自斜面頂端下滑的初速度為零。沿斜面下滑的速度方向與傳動帶運動方向垂直。設(shè)斜面與傳動帶接觸處為非常小的一段圓弧，使得物塊通過斜面與傳動帶交界處時其速度的大小不變，重力加速度g=10 m/s。為使物塊滑到傳動帶上后不會從傳輸邊緣脫離，物塊與傳動帶之間的摩擦系數(shù)μ2至少為多少？

（1）以m表示物塊的質(zhì)量，求得物塊在斜面上滑動的加速度為：

α=mgsinθ-μmgcosθm=g（sinθ-μcosθ）

（2）求得物塊滑到斜面底端的速度v0為：

v0=2ahsinθ=2gh（1-μ1cotθ）=4.0 m/s

（3）選擇傳動帶為參照系，物塊滑到傳動帶的初速度大小為：

v′0=v20+v2=5.0 m/s

（4）運動方向與傳動帶邊緣的夾角α滿足：

tanα=43

（5）由題目條件可知，物塊在傳動帶上做減速運動，其加速大小為：

α′=μmgm=μ2g

（6）求得物塊與傳動帶相對靜止時在傳動帶上運動的距離為：

s′=v′202a=v′202μ1g

（7）物塊不超過傳動帶的邊緣對應的最小摩擦系數(shù)μ2應滿足的條件為：

s′sinα=vn0sinα2μ2g=d

（8）綜合上述條件及公式，最終可求得μ2值為：

μ2=v′20sinα2gd=0.5

四、 小結(jié)

一直以來，高中物理傳動帶問題都是高中物理學習中的重難點問題，通過實驗的方式，結(jié)合傳動帶問題的專題知識、重點知識、重要公式，以課內(nèi)或課外實驗為突破口及切入點，改變傳統(tǒng)題海練習、機械記憶套用公式的學習方式，有效培養(yǎng)思維能力的同時，鍛煉了學生的分析與思考的能力，從而掌握正確的解題方法，將日常所學習的理論知識靈活應用于試題解析中，獲得更好的學習成效。

參考文獻：

[1]院建崗.“傳送帶”模型在高中物理中的應用[J].實驗教學與儀器，2017（s1）：49.

作者簡介：

楊宇軒，江蘇省連云港市，江蘇省贛榆高級中學。