高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

張雪

摘 要：物理學(xué)科具有較強(qiáng)的理論與實(shí)踐綜合性，是一門應(yīng)用性極強(qiáng)的自然科學(xué)。在高中物理內(nèi)容體系中，力學(xué)是重要的組成部分，力學(xué)實(shí)驗(yàn)是各種力學(xué)原理與公式的直接來(lái)源。在現(xiàn)階段的高中物理力學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)的重要性沒(méi)有得到充分體現(xiàn)，使得教學(xué)理論化過(guò)重，知識(shí)的呈現(xiàn)方式枯燥晦澀。本文以人教版高中物理為例，對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行綜合研究。

關(guān)鍵詞：力學(xué)實(shí)驗(yàn);高中物理;人教版

物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)與常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)相同，具備理論與實(shí)踐的統(tǒng)一性，但是由于現(xiàn)階段力學(xué)教學(xué)偏重于理論講解，使得學(xué)生在進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究時(shí)會(huì)感到枯燥乏味，缺乏實(shí)踐探究的主動(dòng)性與思維的發(fā)散性。因此，如何有效開(kāi)展力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展是廣大高中物理教育工作者的重要工作。

一、重要性分析

力學(xué)是高中物理內(nèi)容體系的重要組成部分，力學(xué)實(shí)驗(yàn)也是高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要內(nèi)容，與電學(xué)、熱學(xué)等知識(shí)體系存在較強(qiáng)的耦合性。在高中物理學(xué)習(xí)中，力學(xué)部分極為重要。借助力學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，學(xué)生可以初步掌握將現(xiàn)實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成物理模型的抽象思維。在新課改背景下，高中物理學(xué)習(xí)具備了新的要求，即要求學(xué)生具備科學(xué)的物理學(xué)習(xí)與思維方法，整合相關(guān)的解題與思維方法，將理論與實(shí)踐高效整合，提升物理教學(xué)的質(zhì)量。

二、問(wèn)題現(xiàn)狀

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前，教師會(huì)設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，通過(guò)這些目標(biāo)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究方法與操作過(guò)程、理論應(yīng)用、情感體驗(yàn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。但是在實(shí)踐過(guò)程中，教師的預(yù)先計(jì)劃與現(xiàn)實(shí)情況存在較大的差異性，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考量也不會(huì)如此細(xì)致，往往聚焦在實(shí)驗(yàn)操作以及現(xiàn)象、結(jié)果等，缺乏對(duì)其他既定目標(biāo)的落實(shí)。事實(shí)上，我國(guó)多數(shù)地區(qū)的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然沿用常規(guī)的方法，學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與老師之間的交流互動(dòng)不足，絕大多數(shù)時(shí)候仍然是教師灌輸式的教學(xué)方式，甚至通過(guò)理論講解的方式取代實(shí)驗(yàn)探究，將實(shí)驗(yàn)課上成了理論教學(xué)課。

（二）教學(xué)演示

現(xiàn)階段，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往采用“原理簡(jiǎn)介+教師演示+學(xué)生實(shí)踐”的模式，其中“教師演示”指的是在學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)之前由教師對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的操作及常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)先講解與說(shuō)明。部分教師的演示過(guò)程按部就班，缺乏設(shè)計(jì)，學(xué)生會(huì)感到枯燥乏味;也有教師將實(shí)驗(yàn)講解得極為抽象，學(xué)生很難抓住實(shí)驗(yàn)探究的關(guān)鍵點(diǎn)，使得學(xué)生喪失動(dòng)手實(shí)踐的興趣。除此之外，教師的演示也存在不確定性，比如步驟繁瑣的實(shí)驗(yàn)以及本身缺乏科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)。

（三）學(xué)生實(shí)踐

在高中物理教學(xué)中，大量的學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)被教師演示以及仿真實(shí)驗(yàn)取代，學(xué)生真正動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)越來(lái)越少。在有限的操作環(huán)節(jié)，由于實(shí)驗(yàn)室老化、儀器有限等客觀原因，實(shí)驗(yàn)地效果很難得到保證，使得實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)性有所欠缺。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)——以“機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)探究為例

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是對(duì)假說(shuō)或結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證的過(guò)程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證假說(shuō)的準(zhǔn)確性。在教學(xué)環(huán)節(jié)，一般由教師給定針對(duì)某一物理規(guī)律的猜想，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)與操作，驗(yàn)證猜想的準(zhǔn)確性。

（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、根據(jù)重物下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律;

2、理解需要直接測(cè)量的物理量;

3、學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)測(cè)量方法，掌握瞬時(shí)速度的求解方法;

4、科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)誤差以及誤差來(lái)源

（二）物理原理

物體在只受重力作用進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，滿足機(jī)械能總量不變的特征。

（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、問(wèn)題導(dǎo)入

機(jī)械能守恒定律原理：在只受重力或彈簧彈力作用的力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能與重力勢(shì)能（彈性勢(shì)能）可以相互轉(zhuǎn)化，保持機(jī)械能總量不變。需要注意的是，若要滿足機(jī)械能守恒，則需要系統(tǒng)只受重力（彈簧彈力）做功。

2、情境創(chuàng)設(shè)

在物體自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如何驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律？如何定量測(cè)算下落物體減少的重力勢(shì)能以及增加的動(dòng)能？

3、實(shí)驗(yàn)操作

根據(jù)上述問(wèn)題情境，搭建如圖1所示的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，重物下落過(guò)程中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打上一系列的點(diǎn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作，選擇打點(diǎn)效果較好的紙帶，分析勢(shì)能與動(dòng)能變化的情況，驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。

4、結(jié)果分析

在重力作用下，重物的重力勢(shì)能減少量與動(dòng)能增加量相等，兩者相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能保持恒定。在實(shí)際操作中，會(huì)發(fā)現(xiàn)重力勢(shì)能的減少量稍微大于動(dòng)能的增加量，這是因?yàn)橹匚锵侣溥^(guò)程中需要克服摩擦力（空氣阻力等）做功。

四、結(jié)語(yǔ)

由上述分析可知，高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)包括了基礎(chǔ)概念、物理原理以及實(shí)踐操作等部分，這也是物理實(shí)驗(yàn)探究的一般要素。在進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，可以結(jié)合受力圖等對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析，明確受力關(guān)系，強(qiáng)化思維的科學(xué)性與邏輯性，切實(shí)提升力學(xué)實(shí)驗(yàn)及理論學(xué)習(xí)的效果。

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