張江寧

【摘 要】物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，學(xué)物理以問題為中心。在教學(xué)中需要正確處理好實(shí)驗(yàn)與解題的關(guān)系：以實(shí)驗(yàn)促進(jìn)解題，以解題助推實(shí)驗(yàn)，達(dá)到相依相伴，共同提高。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理 實(shí)驗(yàn) 解題

物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，學(xué)物理以問題為中心。那么，通過物理試題來考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，以及通過物理實(shí)驗(yàn)來促進(jìn)學(xué)生解題能力的提高，從而讓學(xué)生跳出題海，回歸物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)，應(yīng)該成為廣大物理教育工作者深入研究的課題。

一、以實(shí)驗(yàn)促進(jìn)解題

長(zhǎng)期以來，高三物理復(fù)習(xí)過程中，教師鮮有堅(jiān)持做物理實(shí)驗(yàn)的，這是因?yàn)楦呖疾豢紝?shí)驗(yàn)操作。其實(shí)，這種理解是片面的，更是不負(fù)責(zé)任的。盡管高考不考實(shí)驗(yàn)操作，但是，物理學(xué)畢竟是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，如果學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作意識(shí)淡薄，動(dòng)手能力不強(qiáng)，解決物理問題時(shí)往往是套套公式，很難做到理論聯(lián)系實(shí)際。學(xué)生一旦面對(duì)新情境、新模型問題，常常束手無策。而高考試題中，這類問題并不少見，尤其是江蘇試卷更加注重通過新的物理情境，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椤；仡櫧鼛啄甑母呖迹P者發(fā)現(xiàn)，江蘇試題不僅在實(shí)驗(yàn)題中突出了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋菍?shí)驗(yàn)題對(duì)學(xué)生的動(dòng)手操作的意識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蔡岢隽溯^高的要求。

【例1】（2013年高考江蘇卷第5題）水平面上，一白球與一靜止的灰球碰撞，兩球質(zhì)量相等。碰撞過程的頻閃照片如圖1所示，據(jù)此可推斷，碰撞過程中系統(tǒng)損失的動(dòng)能約占碰撞前動(dòng)能的（ ）

A.30% B.50%

C.70% D.90%

分析：表面看，碰撞問題屬于選修3-5中的內(nèi)容，應(yīng)該放在選考部分。仔細(xì)分析，實(shí)際上該題并沒有涉及動(dòng)量的知識(shí)，只要比較碰撞前后的總動(dòng)能就行了。問題是怎么比較呢？頻閃照片上小球的兩個(gè)相鄰位置間的時(shí)間間隔相同，只要測(cè)出相鄰兩個(gè)位置間的距離，就可求出碰撞前后的速度，從而比較動(dòng)能了。

解決該題的關(guān)鍵是考生必須要有動(dòng)手測(cè)量長(zhǎng)度的意識(shí)，而這一意識(shí)正是現(xiàn)在中學(xué)生所欠缺的，學(xué)生往往首先想到的是有什么公式可套。所以，該題具有良好的導(dǎo)向作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)和操作能力。用刻度尺分別測(cè)量碰撞前后黑白小球相鄰兩個(gè)位置間的距離，發(fā)現(xiàn)碰后均大于碰前白球的一半，所以動(dòng)能損失應(yīng)該小于50%，只有A答案可選。

【例2】（2013年高考江蘇卷第14題）如圖2所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動(dòng)很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g，

（1）當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí)，求紙板所受摩擦力的大小；

（2）要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)，求所需拉力的大?。?/p>

（3）本實(shí)驗(yàn)中，m1=0.5kg，m2=0.1kg，μ=0.2，砝碼與紙板左端的距離d=0.1m，取g=10m/s2。若砝碼移動(dòng)的距離超過l=0.002m，人眼就能感知。為確保實(shí)驗(yàn)成功，紙板所需的拉力至少多大？

分析：在學(xué)習(xí)“慣性”時(shí)，教師常常在課堂上演示（或者讓學(xué)生做）該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察到，只要抽動(dòng)迅速，砝碼的位移確實(shí)很小，也就是由于慣性的存在，物塊將保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)。該題將定性觀察拓展為定量計(jì)算，其命題導(dǎo)向十分明確：一是要重視物理學(xué)習(xí)過程中涉及的一些小實(shí)驗(yàn)，最好讓學(xué)生動(dòng)手做一做，以培養(yǎng)學(xué)生的操作意識(shí)和動(dòng)手能力；二是要通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠透過現(xiàn)象看到本質(zhì)。不僅要能夠定性分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還要能夠進(jìn)行定量計(jì)算，關(guān)注實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生思維的縝密性。

考生在解決該問題時(shí)，常常由于對(duì)砝碼的運(yùn)動(dòng)過程不夠清晰，從而不能正確列出方程解題。如果有條件讓考生再仔細(xì)觀察一下這一實(shí)驗(yàn)，一定會(huì)受到很大啟發(fā)，從而弄清這一過程，促進(jìn)問題的解決。在考場(chǎng)上，考生能夠觀察到這一過程嗎？能！如果考生有動(dòng)手操作的意識(shí)，在考場(chǎng)上，可用橡皮代替砝碼，墊紙板或者草稿紙代替薄紙板做一下該實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，要觀察清楚橡皮的運(yùn)動(dòng)過程，就要控制好拉出的速度。紙抽出太快，橡皮的移動(dòng)確實(shí)很小，看不清如何移動(dòng)；紙抽出太慢，則橡皮和紙一起運(yùn)動(dòng)；當(dāng)紙抽出的速度恰當(dāng)時(shí)，就能夠清晰地看出橡皮在滑離紙后在桌面上繼續(xù)滑動(dòng)一段距離才停下。所以，要清晰地觀察到這一過程，平時(shí)就要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練。

在弄清砝碼的運(yùn)動(dòng)過程后，再分析砝碼、薄紙板在每一階段的受力，求出加速度，通過速度、位移、時(shí)間的關(guān)系列出方程，解決問題。

由于均為滑動(dòng)摩擦力，所以砝碼對(duì)紙板的摩擦力f1=μm1g，桌面對(duì)紙板的摩擦力f2=μ（m1+m2）g，則紙板所受摩擦力為這兩個(gè)摩擦力之和，即f=μ（2m1+m2）g。

可見，對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的、定性的慣性演示實(shí)驗(yàn)的深入探究，不僅使考生能夠更加深刻地理解動(dòng)力學(xué)規(guī)律，而且能夠進(jìn)一步強(qiáng)化他們的實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)，使他們認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)是解決物理問題的重要途徑。

以上這類問題出現(xiàn)在江蘇高考試卷上并不是偶然的，應(yīng)該是朱正元先生所倡導(dǎo)的“瓶瓶罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”在新課程理念下高考命題改革的具體體現(xiàn)。如果我們的學(xué)生在高考考場(chǎng)上都具有強(qiáng)烈的實(shí)驗(yàn)操作意識(shí)，甚至能夠進(jìn)行實(shí)際操作的話，那么高考這一指揮棒必定能夠更好地釋放其正能量。盡管考場(chǎng)上能夠進(jìn)行的操作比較簡(jiǎn)單，但正是這些簡(jiǎn)單的操作才能夠更好地揭示物理規(guī)律，朱老先生一直強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)要“簡(jiǎn)單、明了”，應(yīng)該也是這個(gè)道理吧。

二、以解題助推實(shí)驗(yàn)

做好物理實(shí)驗(yàn)無疑對(duì)解決物理問題具有良好的促進(jìn)作用，根據(jù)牛頓第三定律，解決物理問題的過程，反過來也必將推動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更廣泛、更深入地開展。我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中，要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理問題常常來源于生活，來源于實(shí)際應(yīng)用。認(rèn)識(shí)到物理問題都是有其實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的，從而將解決物理問題的過程轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢韺?shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作與數(shù)據(jù)處理的過程。近幾年來，江蘇高考物理試卷中的新情境、新模型均來自于實(shí)際生活中的真實(shí)問題，常?？梢酝ㄟ^簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)這一過程。

（1）若彈簧的勁度系數(shù)為k，求輕桿開始移動(dòng)時(shí)彈簧的壓縮量x；

（2）求為使裝置安全工作，允許該小車撞擊的最大速度vm；

（3）討論在裝置安全工作時(shí)，該小車彈回速度v′和撞擊速度v的關(guān)系。

分析：2012年考生普遍認(rèn)為該題是全卷難度最大的題，難在哪兒呢？難在考生對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程理解不夠清晰，受力和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系不夠明確，從而不能正確理解題意。其實(shí)，考生可以通過分析示意圖，想象該裝置的模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，甚至可以在考場(chǎng)上用文具創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境來模擬這一過程，從而加深對(duì)題意的理解。

模擬實(shí)驗(yàn)可以這樣進(jìn)行：取出考試用水筆的筆芯和彈簧，將彈簧拉伸些，使彈簧露出筆尖，如圖4所示。將筆芯放在桌面上，用手捏住筆芯，將一個(gè)小物塊（可用圓規(guī)盒、橡皮等代替）以初速度v向筆芯運(yùn)動(dòng)。通過改變物塊初速度的大小和手捏筆芯的作用力的大小來控制筆芯在物塊的撞擊下是否在指間滑動(dòng)。

至此，基本能夠體現(xiàn)該題的物理過程，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不難認(rèn)識(shí)到：

如果物塊的初速度較小，物塊與彈簧撞擊的過程中，彈簧的彈力始終小于筆芯和手指間的最大靜摩擦力，筆芯不滑動(dòng)。如果忽略物塊與桌面的摩擦力，物塊將彈簧壓縮到最短的過程中，物塊的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能。

我們應(yīng)該抓住高考命題改革的良好機(jī)遇，通過在分析這類典型高考題的過程中，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法，還原真實(shí)的過程，在促進(jìn)學(xué)生更好地理解物理問題的同時(shí)，有力地推動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展，讓實(shí)驗(yàn)與解題比翼雙飛，形影不離。以蘇派高考物理命題風(fēng)格，推動(dòng)蘇派物理教學(xué)特色的形成，使物理教學(xué)回到以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的正確軌道上來。

（作者系江蘇省特級(jí)教師、教授級(jí)高級(jí)教師，現(xiàn)為江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)教師）

【摘 要】物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，學(xué)物理以問題為中心。在教學(xué)中需要正確處理好實(shí)驗(yàn)與解題的關(guān)系：以實(shí)驗(yàn)促進(jìn)解題，以解題助推實(shí)驗(yàn)，達(dá)到相依相伴，共同提高。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理 實(shí)驗(yàn) 解題

物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，學(xué)物理以問題為中心。那么，通過物理試題來考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，以及通過物理實(shí)驗(yàn)來促進(jìn)學(xué)生解題能力的提高，從而讓學(xué)生跳出題海，回歸物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)，應(yīng)該成為廣大物理教育工作者深入研究的課題。

一、以實(shí)驗(yàn)促進(jìn)解題

長(zhǎng)期以來，高三物理復(fù)習(xí)過程中，教師鮮有堅(jiān)持做物理實(shí)驗(yàn)的，這是因?yàn)楦呖疾豢紝?shí)驗(yàn)操作。其實(shí)，這種理解是片面的，更是不負(fù)責(zé)任的。盡管高考不考實(shí)驗(yàn)操作，但是，物理學(xué)畢竟是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，如果學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作意識(shí)淡薄，動(dòng)手能力不強(qiáng)，解決物理問題時(shí)往往是套套公式，很難做到理論聯(lián)系實(shí)際。學(xué)生一旦面對(duì)新情境、新模型問題，常常束手無策。而高考試題中，這類問題并不少見，尤其是江蘇試卷更加注重通過新的物理情境，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?。回顧近幾年的高考，筆者發(fā)現(xiàn)，江蘇試題不僅在實(shí)驗(yàn)題中突出了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，非?shí)驗(yàn)題對(duì)學(xué)生的動(dòng)手操作的意識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蔡岢隽溯^高的要求。

【例1】（2013年高考江蘇卷第5題）水平面上，一白球與一靜止的灰球碰撞，兩球質(zhì)量相等。碰撞過程的頻閃照片如圖1所示，據(jù)此可推斷，碰撞過程中系統(tǒng)損失的動(dòng)能約占碰撞前動(dòng)能的（ ）

A.30% B.50%

C.70% D.90%

分析：表面看，碰撞問題屬于選修3-5中的內(nèi)容，應(yīng)該放在選考部分。仔細(xì)分析，實(shí)際上該題并沒有涉及動(dòng)量的知識(shí)，只要比較碰撞前后的總動(dòng)能就行了。問題是怎么比較呢？頻閃照片上小球的兩個(gè)相鄰位置間的時(shí)間間隔相同，只要測(cè)出相鄰兩個(gè)位置間的距離，就可求出碰撞前后的速度，從而比較動(dòng)能了。

解決該題的關(guān)鍵是考生必須要有動(dòng)手測(cè)量長(zhǎng)度的意識(shí)，而這一意識(shí)正是現(xiàn)在中學(xué)生所欠缺的，學(xué)生往往首先想到的是有什么公式可套。所以，該題具有良好的導(dǎo)向作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)和操作能力。用刻度尺分別測(cè)量碰撞前后黑白小球相鄰兩個(gè)位置間的距離，發(fā)現(xiàn)碰后均大于碰前白球的一半，所以動(dòng)能損失應(yīng)該小于50%，只有A答案可選。

【例2】（2013年高考江蘇卷第14題）如圖2所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動(dòng)很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g，

（1）當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí)，求紙板所受摩擦力的大?。?/p>

（2）要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)，求所需拉力的大小；

（3）本實(shí)驗(yàn)中，m1=0.5kg，m2=0.1kg，μ=0.2，砝碼與紙板左端的距離d=0.1m，取g=10m/s2。若砝碼移動(dòng)的距離超過l=0.002m，人眼就能感知。為確保實(shí)驗(yàn)成功，紙板所需的拉力至少多大？

分析：在學(xué)習(xí)“慣性”時(shí)，教師常常在課堂上演示（或者讓學(xué)生做）該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察到，只要抽動(dòng)迅速，砝碼的位移確實(shí)很小，也就是由于慣性的存在，物塊將保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)。該題將定性觀察拓展為定量計(jì)算，其命題導(dǎo)向十分明確：一是要重視物理學(xué)習(xí)過程中涉及的一些小實(shí)驗(yàn)，最好讓學(xué)生動(dòng)手做一做，以培養(yǎng)學(xué)生的操作意識(shí)和動(dòng)手能力；二是要通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠透過現(xiàn)象看到本質(zhì)。不僅要能夠定性分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還要能夠進(jìn)行定量計(jì)算，關(guān)注實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生思維的縝密性。

考生在解決該問題時(shí)，常常由于對(duì)砝碼的運(yùn)動(dòng)過程不夠清晰，從而不能正確列出方程解題。如果有條件讓考生再仔細(xì)觀察一下這一實(shí)驗(yàn)，一定會(huì)受到很大啟發(fā)，從而弄清這一過程，促進(jìn)問題的解決。在考場(chǎng)上，考生能夠觀察到這一過程嗎？能！如果考生有動(dòng)手操作的意識(shí)，在考場(chǎng)上，可用橡皮代替砝碼，墊紙板或者草稿紙代替薄紙板做一下該實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，要觀察清楚橡皮的運(yùn)動(dòng)過程，就要控制好拉出的速度。紙抽出太快，橡皮的移動(dòng)確實(shí)很小，看不清如何移動(dòng)；紙抽出太慢，則橡皮和紙一起運(yùn)動(dòng)；當(dāng)紙抽出的速度恰當(dāng)時(shí)，就能夠清晰地看出橡皮在滑離紙后在桌面上繼續(xù)滑動(dòng)一段距離才停下。所以，要清晰地觀察到這一過程，平時(shí)就要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練。

在弄清砝碼的運(yùn)動(dòng)過程后，再分析砝碼、薄紙板在每一階段的受力，求出加速度，通過速度、位移、時(shí)間的關(guān)系列出方程，解決問題。

由于均為滑動(dòng)摩擦力，所以砝碼對(duì)紙板的摩擦力f1=μm1g，桌面對(duì)紙板的摩擦力f2=μ（m1+m2）g，則紙板所受摩擦力為這兩個(gè)摩擦力之和，即f=μ（2m1+m2）g。

可見，對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的、定性的慣性演示實(shí)驗(yàn)的深入探究，不僅使考生能夠更加深刻地理解動(dòng)力學(xué)規(guī)律，而且能夠進(jìn)一步強(qiáng)化他們的實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)，使他們認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)是解決物理問題的重要途徑。

以上這類問題出現(xiàn)在江蘇高考試卷上并不是偶然的，應(yīng)該是朱正元先生所倡導(dǎo)的“瓶瓶罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”在新課程理念下高考命題改革的具體體現(xiàn)。如果我們的學(xué)生在高考考場(chǎng)上都具有強(qiáng)烈的實(shí)驗(yàn)操作意識(shí)，甚至能夠進(jìn)行實(shí)際操作的話，那么高考這一指揮棒必定能夠更好地釋放其正能量。盡管考場(chǎng)上能夠進(jìn)行的操作比較簡(jiǎn)單，但正是這些簡(jiǎn)單的操作才能夠更好地揭示物理規(guī)律，朱老先生一直強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)要“簡(jiǎn)單、明了”，應(yīng)該也是這個(gè)道理吧。

二、以解題助推實(shí)驗(yàn)

做好物理實(shí)驗(yàn)無疑對(duì)解決物理問題具有良好的促進(jìn)作用，根據(jù)牛頓第三定律，解決物理問題的過程，反過來也必將推動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更廣泛、更深入地開展。我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中，要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理問題常常來源于生活，來源于實(shí)際應(yīng)用。認(rèn)識(shí)到物理問題都是有其實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的，從而將解決物理問題的過程轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢韺?shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作與數(shù)據(jù)處理的過程。近幾年來，江蘇高考物理試卷中的新情境、新模型均來自于實(shí)際生活中的真實(shí)問題，常?？梢酝ㄟ^簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)這一過程。

（1）若彈簧的勁度系數(shù)為k，求輕桿開始移動(dòng)時(shí)彈簧的壓縮量x；

（2）求為使裝置安全工作，允許該小車撞擊的最大速度vm；

（3）討論在裝置安全工作時(shí)，該小車彈回速度v′和撞擊速度v的關(guān)系。

分析：2012年考生普遍認(rèn)為該題是全卷難度最大的題，難在哪兒呢？難在考生對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程理解不夠清晰，受力和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系不夠明確，從而不能正確理解題意。其實(shí)，考生可以通過分析示意圖，想象該裝置的模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，甚至可以在考場(chǎng)上用文具創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境來模擬這一過程，從而加深對(duì)題意的理解。

模擬實(shí)驗(yàn)可以這樣進(jìn)行：取出考試用水筆的筆芯和彈簧，將彈簧拉伸些，使彈簧露出筆尖，如圖4所示。將筆芯放在桌面上，用手捏住筆芯，將一個(gè)小物塊（可用圓規(guī)盒、橡皮等代替）以初速度v向筆芯運(yùn)動(dòng)。通過改變物塊初速度的大小和手捏筆芯的作用力的大小來控制筆芯在物塊的撞擊下是否在指間滑動(dòng)。

至此，基本能夠體現(xiàn)該題的物理過程，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不難認(rèn)識(shí)到：

如果物塊的初速度較小，物塊與彈簧撞擊的過程中，彈簧的彈力始終小于筆芯和手指間的最大靜摩擦力，筆芯不滑動(dòng)。如果忽略物塊與桌面的摩擦力，物塊將彈簧壓縮到最短的過程中，物塊的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能。

我們應(yīng)該抓住高考命題改革的良好機(jī)遇，通過在分析這類典型高考題的過程中，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法，還原真實(shí)的過程，在促進(jìn)學(xué)生更好地理解物理問題的同時(shí)，有力地推動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展，讓實(shí)驗(yàn)與解題比翼雙飛，形影不離。以蘇派高考物理命題風(fēng)格，推動(dòng)蘇派物理教學(xué)特色的形成，使物理教學(xué)回到以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的正確軌道上來。

（作者系江蘇省特級(jí)教師、教授級(jí)高級(jí)教師，現(xiàn)為江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)教師）

【摘 要】物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，學(xué)物理以問題為中心。在教學(xué)中需要正確處理好實(shí)驗(yàn)與解題的關(guān)系：以實(shí)驗(yàn)促進(jìn)解題，以解題助推實(shí)驗(yàn)，達(dá)到相依相伴，共同提高。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理 實(shí)驗(yàn) 解題

物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，學(xué)物理以問題為中心。那么，通過物理試題來考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ约巴ㄟ^物理實(shí)驗(yàn)來促進(jìn)學(xué)生解題能力的提高，從而讓學(xué)生跳出題海，回歸物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)，應(yīng)該成為廣大物理教育工作者深入研究的課題。

一、以實(shí)驗(yàn)促進(jìn)解題

長(zhǎng)期以來，高三物理復(fù)習(xí)過程中，教師鮮有堅(jiān)持做物理實(shí)驗(yàn)的，這是因?yàn)楦呖疾豢紝?shí)驗(yàn)操作。其實(shí)，這種理解是片面的，更是不負(fù)責(zé)任的。盡管高考不考實(shí)驗(yàn)操作，但是，物理學(xué)畢竟是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，如果學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作意識(shí)淡薄，動(dòng)手能力不強(qiáng)，解決物理問題時(shí)往往是套套公式，很難做到理論聯(lián)系實(shí)際。學(xué)生一旦面對(duì)新情境、新模型問題，常常束手無策。而高考試題中，這類問題并不少見，尤其是江蘇試卷更加注重通過新的物理情境，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾??；仡櫧鼛啄甑母呖迹P者發(fā)現(xiàn)，江蘇試題不僅在實(shí)驗(yàn)題中突出了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，非?shí)驗(yàn)題對(duì)學(xué)生的動(dòng)手操作的意識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ蔡岢隽溯^高的要求。

【例1】（2013年高考江蘇卷第5題）水平面上，一白球與一靜止的灰球碰撞，兩球質(zhì)量相等。碰撞過程的頻閃照片如圖1所示，據(jù)此可推斷，碰撞過程中系統(tǒng)損失的動(dòng)能約占碰撞前動(dòng)能的（ ）

A.30% B.50%

C.70% D.90%

分析：表面看，碰撞問題屬于選修3-5中的內(nèi)容，應(yīng)該放在選考部分。仔細(xì)分析，實(shí)際上該題并沒有涉及動(dòng)量的知識(shí)，只要比較碰撞前后的總動(dòng)能就行了。問題是怎么比較呢？頻閃照片上小球的兩個(gè)相鄰位置間的時(shí)間間隔相同，只要測(cè)出相鄰兩個(gè)位置間的距離，就可求出碰撞前后的速度，從而比較動(dòng)能了。

解決該題的關(guān)鍵是考生必須要有動(dòng)手測(cè)量長(zhǎng)度的意識(shí)，而這一意識(shí)正是現(xiàn)在中學(xué)生所欠缺的，學(xué)生往往首先想到的是有什么公式可套。所以，該題具有良好的導(dǎo)向作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)和操作能力。用刻度尺分別測(cè)量碰撞前后黑白小球相鄰兩個(gè)位置間的距離，發(fā)現(xiàn)碰后均大于碰前白球的一半，所以動(dòng)能損失應(yīng)該小于50%，只有A答案可選。

【例2】（2013年高考江蘇卷第14題）如圖2所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動(dòng)很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)。若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2，各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g，

（1）當(dāng)紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)時(shí)，求紙板所受摩擦力的大小；

（2）要使紙板相對(duì)砝碼運(yùn)動(dòng)，求所需拉力的大小；

（3）本實(shí)驗(yàn)中，m1=0.5kg，m2=0.1kg，μ=0.2，砝碼與紙板左端的距離d=0.1m，取g=10m/s2。若砝碼移動(dòng)的距離超過l=0.002m，人眼就能感知。為確保實(shí)驗(yàn)成功，紙板所需的拉力至少多大？

分析：在學(xué)習(xí)“慣性”時(shí)，教師常常在課堂上演示（或者讓學(xué)生做）該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察到，只要抽動(dòng)迅速，砝碼的位移確實(shí)很小，也就是由于慣性的存在，物塊將保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)。該題將定性觀察拓展為定量計(jì)算，其命題導(dǎo)向十分明確：一是要重視物理學(xué)習(xí)過程中涉及的一些小實(shí)驗(yàn)，最好讓學(xué)生動(dòng)手做一做，以培養(yǎng)學(xué)生的操作意識(shí)和動(dòng)手能力；二是要通過實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠透過現(xiàn)象看到本質(zhì)。不僅要能夠定性分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還要能夠進(jìn)行定量計(jì)算，關(guān)注實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生思維的縝密性。

考生在解決該問題時(shí)，常常由于對(duì)砝碼的運(yùn)動(dòng)過程不夠清晰，從而不能正確列出方程解題。如果有條件讓考生再仔細(xì)觀察一下這一實(shí)驗(yàn)，一定會(huì)受到很大啟發(fā)，從而弄清這一過程，促進(jìn)問題的解決。在考場(chǎng)上，考生能夠觀察到這一過程嗎？能！如果考生有動(dòng)手操作的意識(shí)，在考場(chǎng)上，可用橡皮代替砝碼，墊紙板或者草稿紙代替薄紙板做一下該實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，要觀察清楚橡皮的運(yùn)動(dòng)過程，就要控制好拉出的速度。紙抽出太快，橡皮的移動(dòng)確實(shí)很小，看不清如何移動(dòng)；紙抽出太慢，則橡皮和紙一起運(yùn)動(dòng)；當(dāng)紙抽出的速度恰當(dāng)時(shí)，就能夠清晰地看出橡皮在滑離紙后在桌面上繼續(xù)滑動(dòng)一段距離才停下。所以，要清晰地觀察到這一過程，平時(shí)就要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練。

在弄清砝碼的運(yùn)動(dòng)過程后，再分析砝碼、薄紙板在每一階段的受力，求出加速度，通過速度、位移、時(shí)間的關(guān)系列出方程，解決問題。

由于均為滑動(dòng)摩擦力，所以砝碼對(duì)紙板的摩擦力f1=μm1g，桌面對(duì)紙板的摩擦力f2=μ（m1+m2）g，則紙板所受摩擦力為這兩個(gè)摩擦力之和，即f=μ（2m1+m2）g。

可見，對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的、定性的慣性演示實(shí)驗(yàn)的深入探究，不僅使考生能夠更加深刻地理解動(dòng)力學(xué)規(guī)律，而且能夠進(jìn)一步強(qiáng)化他們的實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)，使他們認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)是解決物理問題的重要途徑。

以上這類問題出現(xiàn)在江蘇高考試卷上并不是偶然的，應(yīng)該是朱正元先生所倡導(dǎo)的“瓶瓶罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”在新課程理念下高考命題改革的具體體現(xiàn)。如果我們的學(xué)生在高考考場(chǎng)上都具有強(qiáng)烈的實(shí)驗(yàn)操作意識(shí)，甚至能夠進(jìn)行實(shí)際操作的話，那么高考這一指揮棒必定能夠更好地釋放其正能量。盡管考場(chǎng)上能夠進(jìn)行的操作比較簡(jiǎn)單，但正是這些簡(jiǎn)單的操作才能夠更好地揭示物理規(guī)律，朱老先生一直強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)要“簡(jiǎn)單、明了”，應(yīng)該也是這個(gè)道理吧。

二、以解題助推實(shí)驗(yàn)

做好物理實(shí)驗(yàn)無疑對(duì)解決物理問題具有良好的促進(jìn)作用，根據(jù)牛頓第三定律，解決物理問題的過程，反過來也必將推動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更廣泛、更深入地開展。我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中，要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理問題常常來源于生活，來源于實(shí)際應(yīng)用。認(rèn)識(shí)到物理問題都是有其實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的，從而將解決物理問題的過程轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢韺?shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作與數(shù)據(jù)處理的過程。近幾年來，江蘇高考物理試卷中的新情境、新模型均來自于實(shí)際生活中的真實(shí)問題，常常可以通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)這一過程。

（1）若彈簧的勁度系數(shù)為k，求輕桿開始移動(dòng)時(shí)彈簧的壓縮量x；

（2）求為使裝置安全工作，允許該小車撞擊的最大速度vm；

（3）討論在裝置安全工作時(shí)，該小車彈回速度v′和撞擊速度v的關(guān)系。

分析：2012年考生普遍認(rèn)為該題是全卷難度最大的題，難在哪兒呢？難在考生對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程理解不夠清晰，受力和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系不夠明確，從而不能正確理解題意。其實(shí)，考生可以通過分析示意圖，想象該裝置的模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，甚至可以在考場(chǎng)上用文具創(chuàng)設(shè)一個(gè)情境來模擬這一過程，從而加深對(duì)題意的理解。

模擬實(shí)驗(yàn)可以這樣進(jìn)行：取出考試用水筆的筆芯和彈簧，將彈簧拉伸些，使彈簧露出筆尖，如圖4所示。將筆芯放在桌面上，用手捏住筆芯，將一個(gè)小物塊（可用圓規(guī)盒、橡皮等代替）以初速度v向筆芯運(yùn)動(dòng)。通過改變物塊初速度的大小和手捏筆芯的作用力的大小來控制筆芯在物塊的撞擊下是否在指間滑動(dòng)。

至此，基本能夠體現(xiàn)該題的物理過程，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不難認(rèn)識(shí)到：

如果物塊的初速度較小，物塊與彈簧撞擊的過程中，彈簧的彈力始終小于筆芯和手指間的最大靜摩擦力，筆芯不滑動(dòng)。如果忽略物塊與桌面的摩擦力，物塊將彈簧壓縮到最短的過程中，物塊的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能。

我們應(yīng)該抓住高考命題改革的良好機(jī)遇，通過在分析這類典型高考題的過程中，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法，還原真實(shí)的過程，在促進(jìn)學(xué)生更好地理解物理問題的同時(shí)，有力地推動(dòng)物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展，讓實(shí)驗(yàn)與解題比翼雙飛，形影不離。以蘇派高考物理命題風(fēng)格，推動(dòng)蘇派物理教學(xué)特色的形成，使物理教學(xué)回到以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的正確軌道上來。

（作者系江蘇省特級(jí)教師、教授級(jí)高級(jí)教師，現(xiàn)為江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)教師）