王向紅

摘 要：在教學(xué)中物理實(shí)驗(yàn)既是重要的教學(xué)內(nèi)容，又是重要的教學(xué)方法，教師對探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與什么有關(guān)”實(shí)驗(yàn)、探究“二力平衡條件”的實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證阿基米德原理實(shí)驗(yàn)這三個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)在某些方面更加完善。

關(guān)鍵詞：初中物理；實(shí)驗(yàn)；改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2017）20-0078-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.20.047

物理學(xué)是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，在具體的教學(xué)過程中物理實(shí)驗(yàn)既是重要的教學(xué)內(nèi)容，又是重要的教學(xué)方法。下面談?wù)勎以诙嗄甑慕虒W(xué)實(shí)踐中，對幾個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的改進(jìn)和思考。

一、探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與什么有關(guān)”實(shí)驗(yàn)

【實(shí)驗(yàn)】在教育科學(xué)出版社八年級(jí)下冊第七章第五節(jié)摩擦力一節(jié)，實(shí)驗(yàn)探究“滑動(dòng)摩擦力的大小與什么有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)，是這樣的：在水平放置的長木板的兩個(gè)表面上分別做如下實(shí)驗(yàn)。

1.使一個(gè)長方體木塊的不同側(cè)面與長木板表面接觸，如圖。緩緩地勻速拉動(dòng)木塊，保持彈簧測力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定，觀察并記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)。2.在木板上再疊放另一個(gè)木塊，重復(fù)上述操作，觀察并記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)。（如圖1）

【分析】木塊在水平方向受水平向右的拉力和水平向左的滑動(dòng)摩擦力，因?yàn)槟緣K做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡知識(shí)，水平向左的滑動(dòng)摩擦力大小等于水平向右的拉力。又根據(jù)相互作用力相等的知識(shí)，水平向右的拉力大小等于彈簧測力計(jì)的示數(shù)，所以從彈簧測力計(jì)的示數(shù)就直接讀出了摩擦力的大小。

【評(píng)估】雖然緩慢運(yùn)動(dòng)可以看作勻速運(yùn)動(dòng)，但勻速直線運(yùn)動(dòng)很不好把握，所以導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中彈簧測力計(jì)的示數(shù)是不穩(wěn)定的，再者彈簧測力計(jì)一直在運(yùn)動(dòng)，這些原因?qū)е虏缓米x數(shù)、產(chǎn)生很大的誤差。

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】如圖2，將木塊放在水平放置的木板上，彈簧測力計(jì)一端固定，另一端拉著物體，水平向左移動(dòng)木板，彈簧測力計(jì)示數(shù)大小即等于木塊所受滑動(dòng)摩擦力。

【分析】木塊在水平方向受水平向左的滑動(dòng)摩擦力和水平向右的拉力，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)二力平衡知識(shí)，這兩個(gè)力大小相等，所以從彈簧測力計(jì)的示數(shù)就直接讀出了滑動(dòng)摩擦力的大小。

【評(píng)估】改進(jìn)后的好處：因滑動(dòng)摩擦力的大小只取決于木塊對木板的正壓力和接觸面的粗糙程度，與速度無關(guān)，所以木板不需要做勻速直線運(yùn)動(dòng)，容易操作；彈簧測力計(jì)靜止，示數(shù)穩(wěn)定，方便讀數(shù)，誤差小。

二、探究“二力平衡條件” 的實(shí)驗(yàn)

【實(shí)驗(yàn)】物理教材八年級(jí)下冊第八章第二節(jié)《力的平衡》一節(jié)，“實(shí)驗(yàn)探究：二力平衡的條件”：按圖3組裝實(shí)驗(yàn)裝置。通過實(shí)驗(yàn)，分析小車在水平方向上所受的兩個(gè)拉力的關(guān)系。

1.增減兩端鉤碼的數(shù)目，觀察小車在什么條件下保持靜止，在什么條件下不能保持靜止？

2.保持兩端鉤碼數(shù)相等，觀察拉力F1和F2是不是在一條直線上。把小車扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使拉力F1和F2不在一條直線上，觀察小車的情況。

整理你的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，和同學(xué)們討論交流，看看二力平衡需要什么條件。

【分析】小車靜止時(shí)，在水平方向受向左的拉力F1和向右的拉力F2，拉力大小等于鉤碼的重力，兩側(cè)鉤碼一樣，所以F1和F2大小相等，即互為平衡的兩個(gè)力大小相等，方向相反；把小車扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使拉力F1和F2不在一條直線上，小車不靜止，可以得出互為平衡的兩個(gè)力在同一條直線上。

【評(píng)估】此實(shí)驗(yàn)容易操作，卻也存在一些問題。1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)不能探究互為平衡的兩個(gè)力必須作用在同一個(gè)物體上；2.把小車扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使拉力F1和F2不在一條直線上，觀察小車不靜止，這個(gè)現(xiàn)象只有前排學(xué)生能看到，后面學(xué)生看不到。

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】將小車換成硬紙片，如圖4所示，做一個(gè)展板，在展板上釘兩個(gè)鐵釘，鐵釘上套兩個(gè)鐵圈，再按上述實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將紙片剪斷，F(xiàn)1和F2不作用在同一個(gè)物體上，觀察剪斷后的紙片是否靜止。

【分析】改進(jìn)后將紙片剪斷，F(xiàn)1和F2不作用在同一個(gè)物體上，紙片不再靜止，說明互為平衡的兩個(gè)力必須作用在同一物體上。

【評(píng)估】改進(jìn)后，將小車換成紙片剪斷，可以探究互為平衡的兩個(gè)力必須作用在同一個(gè)物體上；改進(jìn)后，改變了觀察的角度，坐在教室各個(gè)位置的學(xué)生都能看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

三、驗(yàn)證阿基米德原理實(shí)驗(yàn)

【實(shí)驗(yàn)】物理課本八年級(jí)下冊第九章第三節(jié)，如圖5，先在空氣中測量出石塊所受重力的大小，再把石塊浸沒在水中，讀取彈簧測力計(jì)的示數(shù)，計(jì)算出石塊受到的浮力。

然后，測量出被石塊從小桶排到另一小桶中水的質(zhì)量，你有什么發(fā)現(xiàn)？

【分析】實(shí)驗(yàn)中，測量被石塊排出的水的質(zhì)量，應(yīng)先測出空燒杯的質(zhì)量m杯，再測出有水的燒杯的質(zhì)量m，則排出的水的質(zhì)量m排水=m-m杯，排出的水的重力G排水=m排水g，最后得出F浮=G排水。

【評(píng)估】此實(shí)驗(yàn)操作過程中，誤差較小，但過程較繁瑣，需兩次測量質(zhì)量，即空杯的質(zhì)量m杯和裝有水的杯的質(zhì)量m，還要計(jì)算出其重力G杯、G排水。

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】用重力可以忽略不計(jì)（自重小于實(shí)驗(yàn)室所用彈簧測力計(jì)的感量）的不漏水的保鮮袋代替小桶，套在小桶中或小燒杯中，去接溢出的水，然后直接測量已接水的保鮮袋的重力，即排出的水重G排水，即可得出F浮=G排水。

【分析】保鮮袋的質(zhì)量忽略不計(jì)，則裝水的保鮮袋的重力，即是排出的水重G排水，便可得出F浮=G排水。

【評(píng)估】這一設(shè)計(jì)符合物理學(xué)中忽略次要因素、突出主要因素、建立理想模型的思想。只有一步，簡單易操作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫豐富，朱召友.探究影響滑動(dòng)摩擦力大小因素的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].物理教師，2014（6）.

[2] 王兵.二力平衡實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的思考[J].物理教學(xué)，2011（2）.