“探 做 析”實驗教學法在高中物理的教學實踐

黃振

【摘要】“探、做、析”實驗教學模式，旨在改變實驗教學的組織形式，把科學探究的思想方法運用于中學物理實驗教學的組織程序中，探索科學的實驗教學操作方式和教學策略，對實驗教學的組織過程進行規(guī)范和引導，提高中學物理實驗教學的有效性，培養(yǎng)學生的科學探究能力和科學素養(yǎng)。

【關鍵詞】實驗探究? ?勻變速直線運動? ?探做析

【中圖分類號】G633.7【文獻標識碼】A【文章編號】1992-7711（2020）27-103-01

【學情分析】

本實驗是學生在已經(jīng)掌握勻變速直線運動理論規(guī)律基礎上的一節(jié)內容，是對理論的實踐檢驗，也是理論指導實踐的典型實例。為進一步挖掘實驗對學生創(chuàng)新思維能力，分析綜合能力的培養(yǎng)，特采用“探 做 析”三環(huán)節(jié)實驗教學法，重在落實“探”環(huán)節(jié)。

【教學過程】

環(huán)節(jié)一、聯(lián)系實際? 問題導入

師：請學同學舉物體做變速直線運動的實例？ 學生舉例中物體都做變速直線運動，但是還無法確定是否為勻變速直線運動。今天，我們一起設計方案研究勻變速直線運動。

環(huán)節(jié)二、小組合作? 設計方案

師1：結合勻變速直線運動的特點，思考如何判斷物體是否在作勻變速直線運動？

師2：各組遵循實驗設計的安全性、精確性、可行性、簡便性原則，設計判斷和研究勻變速直線運動的實驗方案。

師3：根據(jù)實驗方案選定實驗器材對實驗必備物理量的測量？畫出實驗設計草圖（填寫實驗設計記錄單1）。

生：分組合作討論，設計實驗方案。

環(huán)節(jié)三、交流展示? 優(yōu)選方案

師1：各小組派代表上臺展示解說本組設計的方案（用實物投影儀把學生寫在紙上的方案投影出來），小組間進行交流，從實驗的準確性、可行性、方便性等方面展開討論，修正設計方案，從各組中挑選出最優(yōu)方案。

生：學生代表上臺展示，評價小組點評方案，提出質疑。

師2：請各組根據(jù)修正后的實驗方案，準備實驗器材、操作流程、數(shù)據(jù)采集以及注意事項等（填寫實驗設計記錄單2）

環(huán)節(jié)四、數(shù)據(jù)處理? 理論提升

示例1 某同學在做“研究勻變速直線運動”的實驗中，所用電源頻率為50 Hz.如圖所示，取一段實驗紙帶，從0點開始每5個點取一個計數(shù)點，分別記為1、2、3、4，各計數(shù)點到0點的距離已在圖中標出.則相鄰計數(shù)點間的時間間隔為? ? ? ?s，小車到計數(shù)點2時的瞬時速度v2=? ? ? ?m/s，根據(jù)數(shù)據(jù)可求得小車的加速度a=? ? ? ?m/s2.（結果保留2位有效數(shù)字）

示例2 某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置來測量勻加速直線運動的加速度。

（1）實驗時用游標卡尺測得遮光條的寬度d，將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間Δt，則滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度為? ? ? ?.在本次實驗中還需要測量的物理量有? ? ? ? ? ? ?（文字說明并用相應的字母表示）?；瑝K運動的加速度a=? ? ? ? ? ?（用已知量的字母表示）。

（2）如果在步驟（1）后從左向右改變光電門的位置，然后重復步驟（1），并且每次都將滑塊從同一位置釋放，則數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間Δt將會? ? ? ?（填“增大”“減小”“不變”），記錄每次實驗的數(shù)據(jù)，建立? ? ? ? ?圖象，通過圖象的斜率來表示加速度。

師：請同學們以小組為單位，交流實驗數(shù)據(jù)的處理方法，并思考實驗誤差可能來自于那些方面？有什么減少誤差的方法？

生：小組合作利用計算法和圖解法處理數(shù)據(jù)，展示交流。

環(huán)節(jié)五、課堂小結? ?拓展提升

【學生展示】

在“探? 做? 析”三環(huán)節(jié)教學實施過程中，在實驗理論依據(jù)的提出、實驗方案的設計、小組間的評價質疑中學生積極參與，主要展示方案如下：

（1）重物拉動物體小車在水平面上運動。

選用打點計時器打出紙袋，紙帶上選取計數(shù)點，利用Sn-Sn-1=aT2和vn=? ? ? ? ? ? ? ? =? ? ? ? ? ? ? ?判斷運動性質和計算v、a.

（2）重物拉動物體小車在氣墊導軌上做勻加速直線運動。

在氣墊導軌上安裝兩個光電門，帶遮光條的小車經(jīng)過兩光電門，利用v=? ? ?，vt2-v02=2as求得v、a.

（3）重物自由下落，利用頻閃照相記錄物體位置，利用Sn-Sn-1=aT2和Vn=? ? ? ? ? ? ? ? =? ? ? ? ? ? ? ?判斷運動性質和計算v、a .

（4）滑塊A放在氣墊導軌B上，C為位移傳感器，滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實時傳送到計算機上，經(jīng)計算機處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移-時間（s-t）圖象和速率-時間（v-t）圖象。利用圖像的斜率求的v、a .

【反思小結】

本節(jié)課著力落實“探、做、析”實驗教學模式的探”環(huán)節(jié)，引導學生在簡便性、精確性、可行性原則，以探原理、探器材（裝置）、探步驟、探證據(jù)記錄為目標，對研究勻變速直線運動實驗方案進行設計，在組內合作、組間評價中完善方案充分調動學生學習興趣，培養(yǎng)學生推理論證的學科能力和勇于質疑、大膽創(chuàng)新的科學探究素養(yǎng)。

【參考文獻】

[1]陳立潤.陜西省十一屆基礎教育研究成果《中學物理“探、做、析”實驗教學實踐性研究》.

[2]孫宏濤.核心素養(yǎng)下物理“探 做 析”實驗教學實踐初探 .