物理實驗是學好物理課的必要組成部分,它不僅可以作為物理理論的檢驗標準,還可以幫助我們解決習題的難點。此外,物理實驗本身即包含了極為豐富的教學內(nèi)容。在高中物理解題教學中,面對習題描述的現(xiàn)象,高中生常常做出錯誤的分析。本文列舉用繩做的三例實驗,意在說明:可以通過實驗的方法解決高中生在解決習題時的思維障礙;小器材、小實驗也可以起大作用。
1 利用繩產(chǎn)生彈力的特點做實驗
例1 如圖1所示,物體的質(zhì)量為2kg,兩根細繩AB和AC的一端連接于豎直墻上,另一端系于物體上,在物體上另施加一個與水平線成θ=60°的拉力F,若要使繩都能伸直,求拉力F的大小范圍。
初學者容易想到此題存在臨界條件,但是,F(xiàn)足夠大(?。r,對應哪根繩松弛,學生容易判斷錯誤。
筆者用繩組成如圖2裝置:B、C端利用磁鐵固定于黑板上,A端系重物,F(xiàn)端用彈簧測力計連接。
實驗時,緩慢改變F的大小,可以看到,F(xiàn)足夠小時,AC繩松弛,F(xiàn)足夠大時,AB繩松弛。
如此,學生很容易正確判斷出臨界條件了。
2 利用繩長度幾乎不變的特點做實驗
例2 如圖3所示,物體A和B的質(zhì)量為m,且分別與輕繩連接跨過定滑輪(不計繩子與滑輪,滑輪與軸之間的摩擦),用水平力使物體B沿水平方向做勻速直線運動,請分析繩彈力的變化情況。
此類型的題常常出現(xiàn)在《牛頓運動定律》一章中,即《運動的合成和分解》一節(jié)之前,在這種情況下,怎樣講解此題呢?筆者是這樣做的:在黑板上畫一條水平線,取一不易伸長的細繩跨過吸附在O點的磁鐵(圖4)。繩的初始端分別為A1、B1,再取B1、B2,B3,B4等間距(意為勻速),拉緊繩后,對應端為A2,A3,A4。測量各A點的距離,易知:A做加速度減小的加速運動。知道A的運動情況后,就容易可以判斷出繩拉力的變化了。
即使是在《運動的合成和分解》一節(jié)中,此實驗對學習仍然具有積極的意義。
3 利用繩和桿的不同做實驗
例3 如圖5所示,水平輕質(zhì)桿固定于O點且可繞O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動,水平桿長為2L,另一端及中點各有一個質(zhì)量為m的小球,求當桿由水平位置無初速度釋放轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中A球減少的機械能?
眾多學生認為此題中的桿對小球不做功,為打破該想法,本人把桿換成繩演示此實驗:在O點吸附一磁鐵,系一細繩,釋放后,觀察到B球落后于A球(如圖6所示)。
一經(jīng)演示,眾多學生恍然大悟:桿對B球做正功——讓B球快了一點!后續(xù)分析,教師自然輕松了不少。
面對新課程改革、高考,筆者認為習題課輔以實驗,不但可以提高習題課的有效性,而且可以增加學生的學習興趣;不但化抽象為具體,而且凸顯了物理學科是以實驗為基礎的學科特點。歡迎老師們都來深入研究,共同提高。
(欄目編輯王柏廬)