(江蘇省天一中學(xué)，江蘇 無錫 214101)

閱卷時，老師經(jīng)常會有這樣的抱怨：“和這道相似的題目前前后后講了好多遍了，怎么一考還是錯呢？”很多情況下，教師講評習(xí)題時學(xué)生往往處于被動接受的地位，學(xué)生對老師的講解貌似理解和贊同，覺得應(yīng)該是這樣的，但對問題缺乏更深的理解，沒有融會貫通，從而使得教學(xué)效果大打折扣，等到間隔時間稍長或題目情境變化時，學(xué)生又會重復(fù)犯錯。若將實驗和物理習(xí)題教學(xué)有機結(jié)合，相互促進、補充，在實驗情境下解決抽象的物理習(xí)題，能有效幫助學(xué)生理解物理現(xiàn)象和物理概念，掌握解題方法，形成良好的思維習(xí)慣，提升解題能力。

1 通過對比類驗證實驗，鞏固和深化易被錯用的物理概念和規(guī)律

圖1

例1(2011年浙江高考卷)：如圖1所示，鐵芯上繞有n1=800匝和n2=200匝的兩個線圈，輸入端接入電源u=51sin 314tV，則交流電壓表的讀數(shù)可能是( )。

A.2.0V

B. 9.0V

C. 12.7V

D. 144.0V

實驗驗證：用可拆變式壓器分別測量變壓器在鐵芯閉合和不閉合時的輸出電壓，進行對比實驗，當(dāng)鐵芯沒有閉合時，電壓表示數(shù)比鐵芯形成閉合回路時的測量值要小很多，所以應(yīng)選A。用直觀的實驗來驗證非閉合鐵芯上的漏磁現(xiàn)象，利用視覺沖擊使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生探知的欲望，避免空泛的說教，改善了教學(xué)效果，并有效地體現(xiàn)了物理學(xué)科的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。

圖2

例2：一理想變壓器處于垂直紙面向里的勻強磁場中，初級、次級線圈的匝數(shù)之比為n1∶n2=4∶1，電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，當(dāng)導(dǎo)體棒l向左做勻速運動時，A1表的讀數(shù)為12mA，則A2表的示數(shù)應(yīng)為( )。

A． 3mA B． 0

C． 48mA D． 與負載R的值有關(guān)

錯因分析：與例1不同的是，由于此題注明是理想變壓器，不少學(xué)生便放松警惕，直接套用理想變壓器的變流公式求解，錯選C。

實驗驗證：為提高實驗的可視性和可操作性，可選用學(xué)生電源代替導(dǎo)體棒電源，用現(xiàn)象更直觀明顯的小燈泡替代外電阻。做對比實驗時，選擇學(xué)生電源的“交流”檔，由于實驗室用變壓器導(dǎo)線電阻較為明顯，會對小燈泡的發(fā)光現(xiàn)象造成較大的影響，為獲得明顯的實驗現(xiàn)象，變壓器可接為升壓變壓器，并逐漸增加學(xué)生電源的輸出電壓，使小燈泡接近正常發(fā)光；實驗時應(yīng)保持輸出電壓不變，將電源旋至“穩(wěn)壓”檔，結(jié)果顯示：小燈泡不發(fā)光，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實驗應(yīng)注意：學(xué)生電源的“直流”檔的輸出電流僅僅是方向不變而大小會改變，仍能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以必須接“穩(wěn)壓”檔，在實驗中，為防止損壞學(xué)生電源和變壓器，演示后應(yīng)及時斷開電源。

對比實驗為學(xué)生提供了更為直觀的感官體驗，利用實驗中產(chǎn)生的截然不同的現(xiàn)象，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，進而幫助學(xué)生激發(fā)探究興趣、促進深度思考，使學(xué)生對理想變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理和理想化條件等知識有更為全面透徹的理解，正確應(yīng)用公式解決物理問題。另一方面，從記憶效果的角度來講，利用實驗的感官刺激帶來的形象記憶和深度理解，相比機械的死記硬背，教學(xué)效果要好很多。

2 通過情境類演示實驗，發(fā)掘和利用易被忽視的隱含條件

圖3

例3：如圖3所示，地面固定兩根豎直桿，一根輕系在桿上的A、B兩點，一件衣服通過光滑鉤子掛在繩上，不計所有摩擦，衣服穩(wěn)定在繩上的O點，若A端繩子位置保持不變，且不改變繩子的總長的條件下，將B端沿桿向下平移一小段距離，當(dāng)衣服再次穩(wěn)定后，與原來相比，繩中張力的變化情況是( )。

A． 變大 B． 變小

C． 不變 D． 條件不足，無法判斷

錯因分析：本題的難點是解題時學(xué)生感到無法獲得清晰的物理圖景，缺乏足夠的條件支撐，找不到問題的突破口，導(dǎo)致學(xué)生只能亂選。

實驗演示：當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定時，在OA后放一把直尺，一邊恰好與OA線對齊；當(dāng)B點下移時，引導(dǎo)學(xué)生觀察OA段繩與直尺邊的變化關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)當(dāng)B端下移時，OA段繩子與直尺邊緣始終重合，即繩OA與豎直方向的夾角是定值，由共點力平衡方程可知，繩中的張力是不變的，應(yīng)選C。

圖4

例4：如圖4所示，在觸發(fā)器的正下方，向上拋出一小球，初速度為v，小球恰好能擊中觸發(fā)器。若小球分別沿A、B、C、D四個不同的光滑軌道仍以速率v拋出小球．則小球可能能夠擊中觸發(fā)器的是( )。

圖5

實驗演示：為增強實驗的可操作性，控制小球的初速度，原題可等效設(shè)計為如圖5所示的實驗，只需驗證小球釋放后是否能夠回到原釋放高度。將小球分別從c、b、a位置釋放，不計摩擦阻力的情況下，c位置釋放的小球幾乎能到達等高處，b位置釋放的小球在到達圓周軌道的最高點前早已脫離圓軌道，a位置釋放的小球能順利通過圓周軌道的最高點，并從右邊軌道飛出后做斜拋運動，到達的最大高度明顯低于原釋放位置a。在實驗中，應(yīng)重點引導(dǎo)學(xué)生觀察小球通過圓軌最高點和斜拋最高點時的運動情況，并分析動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化關(guān)系，得到答案。

演示實驗的作用是將日常生活難以觀察到的物理現(xiàn)象，或者被視為理所當(dāng)然而未引起注意的物理現(xiàn)象凸顯出來。[1]演示實驗可以幫助學(xué)生從實驗現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果中反思原因，暴露物理現(xiàn)象中的隱含條件，為解決問題鋪設(shè)“臺階”，降低思維難度，使問題更容易解決。在此過程中，演示實驗還能培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和信息捕獲能力，提高其科學(xué)探究能力。

3 通過體驗類探究實驗，重現(xiàn)和細化易被遺漏的物理過程

圖6

錯因分析：解答該題時很多學(xué)生得到的錯誤答案是16cm，原因是忽視了粒子的受力方向和運動方向的關(guān)系，把兩軌跡圓與板相切時的情況理解為板上被粒子打中的最長區(qū)域長度P1P2(如圖7)。

圖7

實驗探究：此實驗可用鐵環(huán)、紙板和硬幣等圓形實物進行模擬探究，使之繞某一固定點旋轉(zhuǎn)，觀察圓周與ab板的交點的變化情況。此外，還可用圓尺畫圖探究，實驗的關(guān)鍵是控制好距離l與半徑R的比例關(guān)系，關(guān)注粒子的出射方向和受力方向，粒子運動時形成的是“順時圓”還是“逆時圓”，明確打至板ab前的是哪段弧，并在弧上標(biāo)明箭頭，尋找到兩個臨界情況即可(如圖8)。

圖8

例6(2013年江蘇高考卷)：如圖9所示，砝碼的質(zhì)量為m1，紙板的質(zhì)量為m2，紙板和砝碼，紙板和桌面，砝碼和桌面間的動摩擦因數(shù)均為μ，重力加速度為g，現(xiàn)在紙板上施加一恒力，將紙板從砝碼下抽離。

圖9

(1) 要使紙板和砝碼產(chǎn)生相對運動，求所需的最小拉力F；

(2) 本實驗中，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。若砝碼的運動距離超過l=0.002m，就能被人眼感知。為產(chǎn)生砝碼未動的視覺效果，紙板所需的最小拉力是多少？

錯因分析：關(guān)于問題(1)，不少學(xué)生給出的結(jié)果是F=f=μ(2m1+m2)g，原因是將紙板相對桌面發(fā)生相對運動時的受力情況與紙板和砝碼發(fā)生相對運動時的受力情況相混淆，誤將紙板和桌面發(fā)生運動作為砝碼和紙板發(fā)生相對運動的條件；在問題(2)的解答中，很多學(xué)生把砝碼移動的距離l簡單理解為砝碼在加速過程中的位移x1，卻遺漏了砝碼離開紙板后由于慣性，將繼續(xù)在桌面做減速運動而向前通過的位移x2。

實驗探究：本題所需的實驗器材僅為一把直尺(代替紙板)和一塊橡皮(代替砝碼)，即使在高考考場上，依舊不妨礙學(xué)生進行即時的實驗探究。若紙板被緩慢地拉動時，砝碼相對紙板靜止一起向前運動；當(dāng)繼續(xù)增大拉力時，砝碼和紙板可能相對靜止，一起加速運動；進一步增大拉力時，砝碼和紙板可能出現(xiàn)相對運動，當(dāng)砝碼脫離紙板時，已獲得了一定速度，將在桌面上繼續(xù)做勻減速運動；當(dāng)紙板所受拉力很大時，紙板獲得的加速度很大，相對砝碼被迅速抽出，砝碼的加速時間約為零，獲得的速度就趨近于零，故砝碼的運動幾乎無法被發(fā)現(xiàn)。

求解物理問題時，首先應(yīng)進行受力分析，分析并明確研究對象的運動情況，將所涉及的物理過程逐一呈現(xiàn)，根據(jù)各個運動過程的特點，找到相應(yīng)的條件，結(jié)合相應(yīng)的物理知識，解決對應(yīng)的物理問題。當(dāng)學(xué)生難以明確物理過程時，探究實驗可以把物理過程直觀、清晰地再現(xiàn)出來，幫助學(xué)生準(zhǔn)確認(rèn)識和分析物理過程，使問題得以簡化和解決。

可見，當(dāng)學(xué)生對習(xí)題中出現(xiàn)物理現(xiàn)象、隱含條件、物理過程等問題感到不解時，不妨考慮一下利用實驗突破困境，可大大提高教學(xué)效益。