孟朝強(qiáng)

物理教學(xué)應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上多做文章。那么，如何設(shè)計(jì)一個(gè)好的探究實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

第一步：內(nèi)容分析。

在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前，首先要對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)分析，確定哪些是學(xué)生已知的，哪些是學(xué)生需要通過(guò)探究獲得的，為下一步的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)打好知識(shí)基礎(chǔ)。

在知識(shí)方面，“實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系”是人教版高一年級(jí)必修2第七章第6節(jié)的內(nèi)容，它是在已明確了“功”的概念和理論探究了“彈性勢(shì)能的表達(dá)式”的基礎(chǔ)上，過(guò)渡到探究“動(dòng)能表達(dá)式”的內(nèi)容。在學(xué)生方面，首先，學(xué)生經(jīng)過(guò)一個(gè)多學(xué)期高中物理的學(xué)習(xí)，思維水平已有所提高，能夠用所學(xué)的知識(shí)分析一些問(wèn)題。其次，學(xué)生頭腦中已有模糊的“動(dòng)能”概念。第三，具備開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)和運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件（如Excel軟件）的基本技能。第四，學(xué)生憑生活經(jīng)驗(yàn)有模糊的認(rèn)識(shí)，動(dòng)能大小應(yīng)與速度有關(guān)，但具體是什么樣的關(guān)系還不清楚。綜上所述，我們深入探究“動(dòng)能”就有了可能。

第二步：實(shí)驗(yàn)的理論分析。

實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不只需要對(duì)學(xué)生和知識(shí)進(jìn)行分析，還需要對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行理論分析。這一步的目的主要是確定采用何種方式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，為下一步選擇實(shí)驗(yàn)方式提供理論支撐。

為幫助學(xué)生逐步深入到對(duì)動(dòng)能的定量研究，我設(shè)置了一個(gè)開(kāi)放性的問(wèn)題以引發(fā)學(xué)生的積極聯(lián)想：如何尋找一種方式把動(dòng)能表現(xiàn)出來(lái)，以便我們進(jìn)行度量呢？學(xué)生經(jīng)過(guò)討論和教師的引導(dǎo)，并借鑒上節(jié)內(nèi)容，能夠想到兩種方法：一是通過(guò)做功使物體獲得動(dòng)能；二是可以將運(yùn)動(dòng)物體克服阻力運(yùn)動(dòng)的最大距離來(lái)度量動(dòng)能的大小。但第二種方法如何得到動(dòng)能？學(xué)生討論后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，又回到了第一個(gè)方法。經(jīng)過(guò)一番討論，確定通過(guò)做功的方式使物體獲得動(dòng)能。

第三步：實(shí)驗(yàn)的具體設(shè)計(jì)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段是學(xué)生進(jìn)行定量化探究的主要階段，能鍛煉學(xué)生充分運(yùn)用已學(xué)知識(shí)處理新問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論，最終使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定的物理量有物體質(zhì)量m、彈出物體速度v；確定實(shí)驗(yàn)中需要的主要器材有相同規(guī)格的皮筋四根、氣墊導(dǎo)軌、相同規(guī)格的滑塊兩至三塊（配重片）、天平、擋光片、光電門(mén)。其中，滑塊質(zhì)量可通過(guò)天平測(cè)出；滑塊的瞬時(shí)速度由擋光片、光電門(mén)等測(cè)定；氣軌調(diào)成水平。根據(jù)“控制變量法”，展開(kāi)實(shí)驗(yàn)。最后利用所測(cè)數(shù)據(jù)，借助Excel軟件畫(huà)出相對(duì)應(yīng)的圖像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ek-mv2圖像為一直線。至此，學(xué)生初步獲得了動(dòng)能的表達(dá)式，即Ek=kmv2（k為待定系數(shù)）。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的話，還可求出系數(shù)k=1/2。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中真實(shí)地體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，不斷提升自身的科學(xué)素養(yǎng)。