沙桂榮
摘 ? 要:從培養(yǎng)對實驗的分析論證能力、培養(yǎng)對實驗的創(chuàng)新設(shè)計能力、培養(yǎng)靈活應(yīng)對的綜合探究能力三方面進行剖析,以培養(yǎng)學(xué)生良好的物理實驗探究能力。
關(guān)鍵詞:學(xué)生;力學(xué);探究;培養(yǎng)
中圖分類號:G421;G633.7 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1008-3561(2015)36-0039-02
由于力學(xué)知識中所涉及的實驗比較多,有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗探究能力。下面結(jié)合生活中常見的彈力、重力、摩擦力,研究如何充分利用力學(xué)實驗培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力。
一、培養(yǎng)對實驗的分析論證能力
例1(2015年江蘇省宿遷市中考物理題):小明用如圖1所示實驗裝置探究影響滑動摩擦力大小的因素。(1)實驗中,小明將長方體木塊(長、寬、高各不相同)置于水平木板上,用彈簧測力計沿水平方向拉動,應(yīng)使木塊做 ? ? ? ? ? ? 運動。
(2)在猜想了可能影響滑動摩擦力大小的因素后,小明進行了相關(guān)實驗,記錄的數(shù)據(jù)如下表:
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1)分析序號 ? ? ? ? ?兩組數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:滑動摩擦力的大小與接觸面積大小無關(guān)。2)分析序號①、②兩組數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:在接觸面粗糙程度相同時, ? ? ? ? ? 越大,滑動摩擦力越大。3)小明發(fā)現(xiàn)自己的運動鞋底有較深的花紋,這種現(xiàn)象可用分析序號 ? ? ? ? 兩組數(shù)據(jù)得出的結(jié)論來解釋。
解析:本實驗借助二力平衡的知識,可以間接測出木塊所受的滑動摩擦力大小,因此應(yīng)使木塊做勻速運動。根據(jù)控制變量法可知,要研究滑動摩擦力的大小與接觸面積大小是否有關(guān),必須保持接觸面粗糙程度以及壓力大小不變,故應(yīng)選①④。通過分析①②兩組數(shù)據(jù)可知,在接觸面粗糙程度相同時,壓力越大,滑動摩擦力越大。小明發(fā)現(xiàn)自己的運動鞋底有較深的花紋,這是為了增加接觸面粗糙程度,防止打滑,這種現(xiàn)象可用分析序號②③兩組數(shù)據(jù)得出的結(jié)論來解釋。答案 :(1)勻速直線。(2)1)①④,2)壓力,3)②③。
點評:本題通過設(shè)計實驗情景,巧妙地考查了學(xué)生對探究過程的分析論證能力和對數(shù)據(jù)、表格、圖像的分析能力,同時領(lǐng)會了控制變量的科學(xué)探究方法,是一道較有深度的科學(xué)探究考查題。通過該類型的實驗探究,可以提高學(xué)生們的實驗分析論證能力。
二、培養(yǎng)對實驗的創(chuàng)新設(shè)計能力
例2:小麗用身邊的器材做實驗,驗證杠桿的平衡條件。(1)塑料直尺放在圓柱形水杯上,使其在水平位置平衡,如圖2甲所示。則支點O與直尺的____一定在同一豎直線上。(2)往直尺兩端放不同數(shù)量的相同硬幣,并調(diào)節(jié)硬幣位置,使直尺在水平位置平衡,如圖2乙所示。1)若將左、右兩側(cè)各取下一枚硬幣,則直尺___端將下沉。2)小明測出乙圖中的L1、L2作為力臂的大小,是否正確?為什么?
解析:解答本題時應(yīng)緊扣杠桿平衡條件進行分析。圖甲中要想保持平衡,支點O與直尺的重心一定要在同一豎直線上。圖乙中若將左、右兩側(cè)各取下一枚硬幣,可以使用極端假設(shè)法分析杠桿是否仍能保持平衡,假設(shè)左、右兩側(cè)都取下兩枚硬幣,則左端已沒有硬幣,而右端仍有一枚,故將往右端沉。力臂是支點到力的作用線的垂直距離,顯然小明測出乙圖中的L1、L2作為力臂的大小會比實際力臂更短。答案:(1)重心(或中心);(2)1)右;2)不正確。因為力臂是支點到硬幣重力作用線的垂直距離。圖中的L1、L2比實際力臂要更短。點評:該題是一道簡潔新穎的探究杠桿平衡條件的實驗題,該實驗取材簡單方便,實驗設(shè)計情景新穎,特別是考慮到用圓柱形水杯作為支點,想法獨特且可靠,增強了學(xué)生實驗探究的積極性,極大地滿足了學(xué)生的好奇心。該題旨在考查學(xué)生靈活運用物理知識解決實際問題的創(chuàng)新能力。這就要求學(xué)生平時必須學(xué)好理論基礎(chǔ),多動腦動手,勤于實踐,善于總結(jié),做到理論聯(lián)系實踐,這樣才能有所創(chuàng)新。
三、培養(yǎng)靈活應(yīng)對的綜合探究能力
例3(2015年浙江省金華市中考物理題)小柯在測量某鐵塊的重力時,發(fā)現(xiàn)鐵塊的重力超出了彈簧測力計的量程,一時又找不到其他測量工具,為了測出該鐵塊的重力,他找來木棒、細鐵絲等物品進行如下改進:步驟一:將細線系在木棒的A位置,在木棒的左端繞上適量的細鐵絲,使木棒處于水平位置平衡,如圖3甲。步驟二:用手指勾住彈簧測力計的B處,對彈簧測力計進行調(diào)零,如圖3乙。步驟三:在木棒左端掛上鐵塊,右端用彈簧測力計豎直向下拉,如圖3丙。(1)步驟一中,“在木棒的左端繞上適量的細鐵絲,使木棒處于水平位置平衡”是為了防止 ? ? ? ?測量結(jié)果的影響。(2)步驟三中,當(dāng)木棒處于水平位置平衡時,彈簧測力如圖3丁所示,則該鐵塊的重力是 ? ? ? ? ? N。
解析:本題是一道將重力知識與杠桿平衡知識巧妙相結(jié)合的實驗創(chuàng)新綜合題。從步驟一及甲圖中可知,如果補在木棒的左端繞上適量的細鐵絲,木棒由于自身重心在支點A右端,將無法保持平衡,因此“在木棒的左端繞上適量的細鐵絲,使木棒處于水平位置平衡”是為了防止木棒自身重力對測量結(jié)果的影響。根據(jù)杠桿平衡知識,G.L/4=F.3L/4,可得G=6.6N。答案:(1)木棒自身重力,(2)6.6。
點評:本題是一道較好的重力探究拓展題,而且緊貼生活實際進行考查,使實驗探究聯(lián)系了熱點生活,增強了其實用性,具有較強的實驗創(chuàng)新和思維發(fā)散特點。從本題可看出,要對實驗進行綜合探究,必須先對教材中重力和質(zhì)量關(guān)系的探究實驗全面了解和掌握,包括實驗器材、原理、過程、表格設(shè)計、實驗分析等,在此基礎(chǔ)上才能結(jié)合實際情況與所學(xué)的相關(guān)知識,有的放矢地進行創(chuàng)新實驗和發(fā)散思維。
四、結(jié)束語
通過以上幾道力學(xué)實驗題的探究整合,我們可以看出在進行實驗探究時,我們使用的探究方法有控制變量法、分析歸納法等方法,此外還可以使用轉(zhuǎn)化法、作圖法、表格法等多種輔助方法。這些方法對于培養(yǎng)學(xué)生的分析論證能力、實驗創(chuàng)新能力以及綜合探究等能力有極大的幫助,因此要求學(xué)生在平時應(yīng)注意強化自己的動手能力,并且善于及時總結(jié)分析,這樣才能不斷地提高自己的各種實驗探究能力。
參考文獻:
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