掌握經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 拓展隨堂演習(xí)
——高中物理隨堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略探究

周 巖

(江蘇省徐州市第一中學(xué) 221000)

一、物體在斜面上的重力分解

研究力的分解時(shí)，可以利用力的三角形、四邊形來(lái)求解，我們都知道任何一個(gè)物體都有重力，所以碰到這種題目一來(lái)就應(yīng)該畫出重力(豎直向下)，這時(shí)，我們將重力分解為兩個(gè)分力：一個(gè)是物體對(duì)斜面的作用力(垂直斜面向下)F2=Gcosα；而另一個(gè)是物體在斜面上的分力(沿斜面向下)F1=Gsinα，如圖1所示.

根據(jù)這個(gè)模型，老師設(shè)計(jì)了一個(gè)隨堂小實(shí)驗(yàn)，目的是讓學(xué)生們明白如何將重力分解為沿斜面向下和垂直斜面向下的兩個(gè)分力.

步驟如下：第一步，找出一個(gè)里面裝滿重物的飲料包裝盒，在這個(gè)包裝盒的底部固定一個(gè)橡皮筋；

第二步，用一張塑料片，在它上面打好蠟，然后將飲料包裝盒放在上面，使用夾子將包裝盒內(nèi)的橡皮筋固定到塑料片的一側(cè)；

第三步，提起與包裝盒用夾子固定的一端，使形成的斜面有一定的傾斜角，那么，這時(shí)我們就可以看見(jiàn)塑料片變彎了，橡皮筋也因?yàn)槌兄囟焕L(zhǎng)，如圖2所示.

圖2

首先讓學(xué)生們切身地觀察塑料片和橡皮筋因?yàn)槌惺軌毫Χa(chǎn)生的形變，那么，在這時(shí)就可以向?qū)W生們提問(wèn)了，橡皮筋為什么會(huì)變長(zhǎng)呢？而塑料片又是因?yàn)槭裁醋兊脧澢兀?/p>

學(xué)生們直觀地感受到了重物因?yàn)橹亓υ谛泵嫔袭a(chǎn)生的分力作用效果，加深學(xué)生們對(duì)這類重力分解方法的印象.

第四步，慢慢提起塑料片以達(dá)到增大斜面的傾斜角，一直增大斜面角度直至塑料片完全豎直，這時(shí)，我們就可以清晰地看到橡皮筋的伸長(zhǎng)量隨著傾斜角的增大而增大，然而塑料片的彎曲程度卻在慢慢變小，即隨著一個(gè)分力F2=Gcosα的傾斜角增大而減小，另一個(gè)分力F1=Gsinα隨著傾斜角增大而增大.

二、物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)決定運(yùn)動(dòng)時(shí)間和水平位移的因素

關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)，學(xué)生們經(jīng)常犯錯(cuò)，認(rèn)為平拋物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的時(shí)間不是由下落高度決定的，并且他們?nèi)菀渍`解平拋物體的水平位移只由初速度決定，然而，正確的是：平拋運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)時(shí)間由下落高度決定，水平位移由下落高度和初速度共同決定.

為了讓學(xué)生們切身體會(huì)并正確理解物體的平拋運(yùn)動(dòng)，老師設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn).

老師讓同學(xué)們?nèi)?lái)兩個(gè)一模一樣的斜槽和兩個(gè)相同質(zhì)量的小鐵球以及一塊大鐵皮.在做實(shí)驗(yàn)之前，老師詢問(wèn)學(xué)生：如果有兩個(gè)有著相同V0的小鐵球，鐵球一號(hào)置于較高的斜槽上，鐵球二號(hào)置于較低的斜槽處，由我從不同處拋下，是鐵球一號(hào)先落地呢還是鐵球二號(hào)先落地？那么，鐵球一號(hào)和鐵球二號(hào)誰(shuí)拋得更遠(yuǎn)呢？接著，老師就將斜槽固定好，并且讓兩個(gè)斜槽處于不同高處，鐵皮就置于斜槽下端，然后同時(shí)釋放兩個(gè)小鐵球，讓它們從斜槽的頂端自由滾下，如圖3所示.

圖3

判斷兩個(gè)小球誰(shuí)先到達(dá)地面的方法很簡(jiǎn)單，可以通過(guò)聽(tīng)小鐵球撞擊鐵皮的聲音的前后來(lái)判斷小球到達(dá)的前后.然后，通過(guò)實(shí)際觀察，我們可以知道鐵球二號(hào)所用時(shí)間比較少，并且拋得也比較近；然而鐵球一號(hào)所用時(shí)間就比較長(zhǎng)，并且拋得比較遠(yuǎn).

倘若調(diào)整斜槽的高度，將兩個(gè)斜槽置于相同高度，然后讓鐵球一號(hào)和鐵球二號(hào)從斜槽的不同高度處自由滾下，鐵球一號(hào)高處滾下，鐵球二號(hào)低處滾下，即小鐵球以不同的初速度進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)，如圖4，相同的操作是，在實(shí)驗(yàn)之前讓學(xué)生們猜測(cè)是鐵球一號(hào)還是鐵球二號(hào)先落地，哪個(gè)被拋得更遠(yuǎn)？

圖4

觀察的結(jié)果：鐵球一號(hào)的水平位移遠(yuǎn)，鐵球二號(hào)的水平位移近.

通過(guò)這幾次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們終于清楚了運(yùn)動(dòng)時(shí)間只由下落高度決定，并且結(jié)論是：平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間只由下落高度決定；水平位移由下落高度和初速度共同決定.

三、閉合線圈內(nèi)磁通量的變化率、線圈匝數(shù)和它所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所成的正比關(guān)系

書本上通過(guò)條形磁鐵的插入和拔出影響閉合線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的實(shí)驗(yàn)，觀察靈敏電流表指針的擺動(dòng)幅度，由這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們可以得出：閉合線路內(nèi)，磁通量的變化率越大，線圈匝數(shù)越多，閉合線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.由于靈敏電流表的指針是瞬間晃動(dòng)，存在很多弊端，因此，老師對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改良，如圖5所示.

圖5

實(shí)驗(yàn)如下：原線圈內(nèi)通220V的交流電，接著使用銅線制成的副線圈與小燈泡串聯(lián)起來(lái).完全閉合橫扼時(shí)，小燈泡能正常發(fā)光，然后將橫扼緩慢抽離原線圈，那么，這時(shí)我們就可以觀察到小燈泡在緩慢變暗.這個(gè)實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了書本上實(shí)驗(yàn)的不足，更加直觀地讓學(xué)生們理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化時(shí)，磁通量變化率隨之變化的正比關(guān)系.

通過(guò)以上三種由教材實(shí)驗(yàn)改良而來(lái)的隨堂實(shí)驗(yàn)的講解，我們不難發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出需要經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)，為了讓學(xué)生們深入理解這些結(jié)論，更應(yīng)該在課堂上多做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們切身體會(huì)，就會(huì)加深對(duì)這些結(jié)論的印象，減輕學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān).