吳長軍

(永昌縣第一高級中學(xué) 甘肅 金昌 737200)

1 實驗器材創(chuàng)新

約1 m長貼有標(biāo)尺的導(dǎo)軌一根(窗簾軌道),導(dǎo)軌支架一個(自制),光電門1個,數(shù)字計時器1臺,沙盒1個,12 mm直徑鋼球一枚,螺旋測微器1把.

2 實驗創(chuàng)新點

(1)小球沿軌道下滑過程中使小球每次從靜止開始沿軌道下滑至光電門的位移為第一次下滑位移的整數(shù)倍，這樣可以使合力做的功倍增.不需要具體測量功的數(shù)值.避免了小車在木板上運動需要平衡摩擦力的操作，減小了系統(tǒng)誤差.

(2)運用光電門測速度，極大地簡化了速度計算的過程，減小了測量距離帶來的偶然誤差，同時也避免了打點計時器與限位孔之間的摩擦導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差.

3 實驗原理/實驗設(shè)計思路

課本參考案例2對功的測量采用了倍增法，可以避免直接計算功的數(shù)值，這樣的處理特別巧妙[1].如何在保持該思路的前提下得到功與速度變化的關(guān)系呢？筆者采用了斜槽軌道與光電門的組合.小球沿軌道下滑的位移成倍增加，從而使合力做的功可以成倍增加.第一次下滑位移為x，則合力做的功為W;第二次下滑位移為2x,合力做功為2W;第三次下滑位移為3x,合力做功為3W，以此類推，測出5～6組數(shù)據(jù)[2]，如表1所示.然后通過Excel圖像研究功與速度變化的關(guān)系.

表1 測量數(shù)據(jù)

4 實驗教學(xué)過程及方案設(shè)計

(1)實驗裝置圖

實驗裝置實物圖如圖1所示.

圖1 實驗裝置實物圖

(2)分組實驗，合作探究

學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計方案進(jìn)行實驗，教師巡視學(xué)生操作，及時給予指導(dǎo).

(3)數(shù)據(jù)處理，驗證猜想

學(xué)生實驗進(jìn)行完畢之后，關(guān)閉電源.通過坐標(biāo)紙作出圖像，如圖2和圖3所示，得到結(jié)論.教師通過投影演示運用Excel處理實驗數(shù)據(jù)，邊演示邊引導(dǎo)學(xué)生注意操作步驟.以便課后有條件的學(xué)生親自動手操作[3].

圖2 做功W的倍數(shù)與v的關(guān)系

圖3 做功W的倍數(shù)與v2的關(guān)系

5 實驗教學(xué)效果與評價

改進(jìn)后的實驗裝置簡單，操作方便.基于課本參考案例2“倍增法”的基礎(chǔ)上采用小球下滑過程中位移倍增，從而避免直接計算功的數(shù)值.節(jié)省了課堂時間，小車沿斜面下滑需要平衡摩擦力，否則會影響實驗結(jié)果，而本實驗設(shè)計不用平衡摩擦力，可以將導(dǎo)軌放置成任何角度.光電門測速度避免了利用打點計時器測速度過程中紙帶和限位孔的摩擦阻力造成的系統(tǒng)誤差.通過學(xué)生實驗測量，數(shù)據(jù)精確，圖像顯示誤差極小.實驗器材的改進(jìn)，不僅大大提高了課堂效率，也拓寬了學(xué)生思路.讓學(xué)生懂得課本案例只是參考，利用自己的聰明才智可以就地取材，開發(fā)一些便宜、易用的教具、學(xué)具.

6 結(jié)束語

培養(yǎng)物理學(xué)科核心素養(yǎng)需要從課堂教學(xué)做起，過去單純以掌握知識和習(xí)題訓(xùn)練為主的教學(xué)只能訓(xùn)練邏輯推理能力和計算能力.我國要提高全民科學(xué)素質(zhì)，建設(shè)創(chuàng)新型社會，青年學(xué)子們必須學(xué)會主動觀察生活，善于提出物理問題，設(shè)計實驗驗證猜想，在學(xué)習(xí)中互相交流合作.這些科學(xué)素養(yǎng)的獲得必須通過物理學(xué)科的學(xué)習(xí)來完成.而物理是一門實驗學(xué)科，物理實驗的學(xué)習(xí)是物理學(xué)科能力的重要組成部分，物理實驗技能是一種綜合能力，是多種基礎(chǔ)能力在實驗過程中的綜合體現(xiàn)，實驗教學(xué)是落實物理核心素養(yǎng)的重要途徑.