李艷軍 張轉(zhuǎn)利

(1. 江蘇省江陰市華士高級中學(xué)，江蘇 無錫 214421;2.江蘇省江陰市敔山灣實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 無錫 214422)

拼拼湊湊巧組合 演示實(shí)驗(yàn)效果好
——《力的分解》實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

李艷軍1張轉(zhuǎn)利2

(1. 江蘇省江陰市華士高級中學(xué)，江蘇 無錫 214421;2.江蘇省江陰市敔山灣實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 無錫 214422)

力學(xué)部分是整個高中物理的重要內(nèi)容,力的分解在其中占據(jù)非常重要的地位.筆者在本節(jié)的教學(xué)過程中,采用演示實(shí)驗(yàn)手段,并有效地利用身邊器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),一方面提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)學(xué)生有效突破學(xué)習(xí)難點(diǎn),掌握相關(guān)知識；另一方面有效補(bǔ)充和完善中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)資源,提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性.

力的分解;演示實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新

力學(xué)部分是整個高中物理學(xué)的核心，也是高中物理教學(xué)的中心環(huán)節(jié)，《力的分解》安排在《力》、《力的合成》之后，為后面學(xué)習(xí)、解決涉及力學(xué)、運(yùn)動學(xué)的問題奠定基礎(chǔ)，同時(shí)也為其它矢量如位移、速度、加速度等的分解提供可以借鑒的思想方法.因此無論從知識的掌握還是物理思想方法的學(xué)習(xí)而言，該節(jié)課在力學(xué)部分占據(jù)非常重要的地位，但對于剛進(jìn)入高中的學(xué)生來講，也是從初中物理到高中物理過渡過程中一個較大的臺階，如何讓學(xué)生順利踏上這一臺階成為本節(jié)課教學(xué)的重、難點(diǎn).

為了讓學(xué)生直觀理解力的作用效果，在教學(xué)過程中都會采用演示實(shí)驗(yàn)的手段，筆者將幾種常用的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行了有效組合，將一般的只可定性觀察的實(shí)驗(yàn)，改為既可定性觀察又可定量分析裝置.筆者針對引入新課、新課講授、學(xué)生體驗(yàn)幾個環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生突破重、難點(diǎn)起到了積極的作用.

1 引入新課環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)器材如圖1所示，將常用的滑輪小車、一根鐵棒和小紙板進(jìn)行組合，用電吹風(fēng)作為風(fēng)源來演示小船的“逆風(fēng)行駛”過程.演示時(shí)將小車放到比較光滑的桌面上，電吹風(fēng)如圖2所示對著紙片吹風(fēng)，小車將會向左“逆風(fēng)行駛”，演示效果直觀，對于引起學(xué)生質(zhì)疑和興趣能起到較好效果.

該裝置與使用氣墊導(dǎo)軌和滑塊進(jìn)行演示相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 器材的選取比較容易，沒有氣墊導(dǎo)軌的學(xué)校也可以進(jìn)行；(2) 實(shí)驗(yàn)裝置便于攜帶；(3) 演示平臺的高低可以根據(jù)授課環(huán)境隨意改變，實(shí)驗(yàn)的可視性大大提高，實(shí)驗(yàn)演示效果與氣墊導(dǎo)軌裝置相比沒有差異.

2 新課講授環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了演示拉力和斜面上物體重力的作用效果，筆者將圓盤測力計(jì)、臺秤、小車(含鉤碼)、兩塊三夾板(上面一塊三夾板一端可以抬高，改裝成不同角度的斜面)進(jìn)行了有效組合，其中臺秤的托盤用一塊玻璃替代,采用帶滑輪的小車都是為了實(shí)驗(yàn)時(shí)減小摩擦,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性.該裝置不但器材易得，而且操作簡單方便，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下.

2.1 斜向上拉力的作用效果

(1) 在臺秤上面放上裝有砝碼的滑輪小車，物體對臺秤有壓力,大小等于物體所受的重力大小(如圖3).

(2) 用一個與水平方向成一定夾角的拉力向右上方拉小車，臺秤示數(shù)減小，小車向前運(yùn)動(如圖4).

(3) 總結(jié)：臺秤示數(shù)減小，斜向上的拉力產(chǎn)生了沿豎直方向向上拉小車的效果；小車向前運(yùn)動，斜向上的拉力產(chǎn)生了沿水平方向拉小車的效果.

與用軟木板觀察其形變相比，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，教師也可以用彈簧秤以一定的角度斜向上拉小車，讓學(xué)生根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，然后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的正確性，吻合度相當(dāng)好.

2.2 斜面上物體重力的作用效果

(1) 如圖3所示，臺秤、圓盤測力計(jì)調(diào)零后，將小車放在臺秤上讀出臺秤示數(shù).

(2) 將圖3中的實(shí)驗(yàn)裝置一端抬高，用三角板墊起一定的夾角(約30°)，就形成了一個斜面.

(3) 在臺秤上面放上小車，小車的一端通過輕繩系在圓盤測力計(jì)上，觀察臺秤和測力計(jì)的示數(shù)(如圖5).在該步驟中應(yīng)注意使拉小車的細(xì)線與玻璃板平行，這可以通過圓盤測力計(jì)的高度來實(shí)現(xiàn).

圖5

(4)總結(jié)：測力計(jì)有示數(shù)，說明小車沿斜面向下拉，即在重力作用下，小車有沿斜面下滑的趨勢；臺秤有示數(shù)且示數(shù)小于其重力，說明小車向下壓臺秤，但臺秤示數(shù)比其重力小.

本實(shí)驗(yàn)裝置一改傳統(tǒng)的定性觀察的方法，從定量分析的角度出發(fā)，使重力的作用效果一目了然，既有助于學(xué)生對作用效果的理解，也為學(xué)生提供了一種定量驗(yàn)證的方案.若臺秤和圓盤測力計(jì)、斜面角度調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果吻合.

3 學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

這一環(huán)節(jié)重在讓學(xué)生切身體驗(yàn)感受，所以器材的需求量很大，注意到這一點(diǎn)，筆者選取了一個簡單易操作的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)器材包括筷子一根、細(xì)線一根、鉤碼一個，具體的器材組合和學(xué)生操作如圖6所示.

圖6

該體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生感受到繩斜向下拉手指，同時(shí)筷子擠壓手掌，從而說明鉤碼向下拉細(xì)線產(chǎn)生的作用效果.

實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的重要研究方法,也是提高物理教學(xué)的有效手段之一,如何有效利用身邊器材提高實(shí)驗(yàn)的有效性,是值得每一個物理教師思考的問題.

[1] 劉炳昇.基于“隨手取材”物理實(shí)驗(yàn)的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)——評“力的作用是相互的”教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].物理之友,2014,30(7).

[2] 吳長林.《力的分解》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].新課程學(xué)習(xí)(中).2011，(2).

[3] 趙瑩.一“手”突破“力的分解”[J].物理教師.2010，(2).