范義添

(江蘇省南通市海門實(shí)驗(yàn)學(xué)校 226100)

高中物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，力學(xué)實(shí)驗(yàn)又占據(jù)著重要地位，還是難點(diǎn)之一，通常令師生雙方頭疼不已，成為教育教學(xué)中的一個(gè)熱點(diǎn)課題.在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)一些效果并不是特別好，對(duì)原有實(shí)驗(yàn)裝置或流程進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)相當(dāng)有必要，教師應(yīng)結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)環(huán)境、條件及高中生的身心特點(diǎn)加以改進(jìn)，輔助他們學(xué)好力學(xué)理論知識(shí).

一、適當(dāng)增加課外實(shí)驗(yàn)，提升課堂教學(xué)趣味

在高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)主要分為教師演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)兩大類，而實(shí)驗(yàn)來(lái)源通常以課內(nèi)為主，為改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，教師可適當(dāng)增加一些課外實(shí)驗(yàn)，以此彌補(bǔ)教材內(nèi)容的不足，同時(shí)提升物理課堂的趣味性與吸引力.由于力現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)生活中相當(dāng)常見，高中物理教師在力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)該適當(dāng)增添一些生活化小實(shí)驗(yàn)，輔助學(xué)生理解抽象的物理知識(shí).

在展開“摩擦力”教學(xué)時(shí)，當(dāng)研究滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不少學(xué)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)只有滑動(dòng)的物體才會(huì)受到滑動(dòng)摩擦力的作用，這時(shí)為幫助他們正確認(rèn)識(shí)滑動(dòng)摩擦力的相關(guān)知識(shí)，教師可以增加一些有趣的小實(shí)驗(yàn)：先在黑板上隨機(jī)寫幾個(gè)字，再隨機(jī)邀請(qǐng)一名同學(xué)用黑板擦把這幾個(gè)字擦掉.學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)黑板上的字是在逐漸消失，這說(shuō)明黑板擦和黑板之間產(chǎn)生的有滑動(dòng)摩擦力，但是黑板相對(duì)應(yīng)地面而言是靜止的，并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，不過(guò)也受到滑動(dòng)摩擦力的作用，讓他們明白即使是靜止的物體，同樣也有可能會(huì)受到滑動(dòng)摩擦力的作用.之后，在探究滑動(dòng)摩擦力的方向時(shí)，教師也可引入課外實(shí)驗(yàn)：將毛刷放在桌面上，用力水平拉動(dòng)，學(xué)生觀察毛變彎的方向，引領(lǐng)他們分析滑動(dòng)摩擦力的方向.

針對(duì)上述案例，教師適當(dāng)增加一些教材之外的實(shí)驗(yàn)，能夠讓力學(xué)知識(shí)變得更加豐富，雖然實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是可以讓學(xué)生獲得一定的成就感，使他們的學(xué)習(xí)情緒高漲起來(lái).

二、有效改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果，教學(xué)內(nèi)容更加科學(xué)

在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教材中安排的部分實(shí)驗(yàn)可視性不強(qiáng)、效果一般，影響學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果的觀察，不利于他們對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握.面對(duì)這些實(shí)驗(yàn)有效改進(jìn)效果可謂是勢(shì)在必行，高中物理教師在演示這些力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材或形式增強(qiáng)效果，提升實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可視性，將教學(xué)內(nèi)容變得更加科學(xué)，為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境.

例如，在“力的合成和分解”教學(xué)實(shí)踐中，當(dāng)學(xué)習(xí)到“力的分解”時(shí)，教師可以對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下改進(jìn)：將一個(gè)橡皮筋套在左手中指上，另外一端系上一個(gè)鉤碼，鉤碼一端與手掌之間用一鉛筆支撐，讓橡皮筋、鉛筆和中指形成一個(gè)三角形.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置極具可控制性，當(dāng)橡皮筋與鉛筆的位置保持不變時(shí)，無(wú)論是增加還是減少鉤碼的數(shù)量，學(xué)生的手指均可以明顯的感受到力的變化；而鉛筆長(zhǎng)度與鉤碼數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，他們通過(guò)上下移動(dòng)橡皮筋在手指的位置，同樣能夠明顯感受到力在發(fā)生變化.從另一方面來(lái)講，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)較為方便，可視性變得更強(qiáng).學(xué)生還可把鉛筆的一頭削尖，讓筆尖同手掌接觸，讓他們感受到刺痛感，使其增強(qiáng)對(duì)力的分解效果的體會(huì).

在上述案例中，教師有效改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果，將教學(xué)內(nèi)容變得更加科學(xué)，學(xué)生更能體會(huì)到力的分解效果，使其理解分力及力的分解的概念，讓他們知道力的分解是力的合成的逆運(yùn)算.

三、巧妙改進(jìn)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，簡(jiǎn)化操作流程難度

在高中物理力學(xué)知識(shí)教學(xué)中，部分實(shí)驗(yàn)操作起來(lái)步驟繁雜、難度較大，極易受到一些細(xì)節(jié)的影響，而這些細(xì)節(jié)往往關(guān)系到整體實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性與便捷性.因此，高中物理教師在力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從細(xì)節(jié)方面加以改進(jìn)與優(yōu)化，努力提升實(shí)驗(yàn)的可行性與可操作性，并盡量簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作流程和難度，指導(dǎo)學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)的操作.

比如，在講授“實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”過(guò)程中，教材安排的實(shí)驗(yàn)中，由于小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比較短，學(xué)生很難繪制出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，教師可以指引學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器，讓他們利用數(shù)碼相機(jī)拍照，且借助幾何畫板將小球的運(yùn)動(dòng)軌跡繪制出來(lái).具體來(lái)說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)操作中，教師指導(dǎo)學(xué)生把數(shù)碼相機(jī)安裝好，將快門時(shí)間調(diào)整至1秒，運(yùn)用定焦鏡頭，把焦距調(diào)整好，當(dāng)小球開始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)按下數(shù)碼相機(jī)的快門，運(yùn)用閃光燈的曝光把小球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡抓拍住，這樣他們能夠輕松得到小球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡，使其利用平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)探究水平方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).隨后教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)描繪出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，判斷軌跡是否是拋物線，求出平拋運(yùn)動(dòng)物體的初速度.

對(duì)于上述案例，教師巧妙改進(jìn)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，不僅可以降低繪制小球在空中運(yùn)動(dòng)軌跡的難度，還可以清晰揭示出小球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，讓學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象產(chǎn)生更為全面與清晰的認(rèn)識(shí).

四、合理改進(jìn)實(shí)驗(yàn)誤差，促使結(jié)果更為準(zhǔn)確

在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不少實(shí)驗(yàn)都會(huì)受到多種因素的影響，以至于實(shí)現(xiàn)結(jié)果同實(shí)際結(jié)果存在著一定的誤差，根據(jù)誤差來(lái)源能夠分為系統(tǒng)誤差與偶然誤差.其中系統(tǒng)誤差主要是由實(shí)驗(yàn)儀器性能與原理所引起的，很難避免，不過(guò)可通過(guò)適當(dāng)改進(jìn)來(lái)降低；而偶然誤差的原因則是學(xué)生操作不當(dāng)，教師要組織他們通過(guò)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)求得平均值，以此降低誤差.

以“實(shí)驗(yàn)探究加速度與力的關(guān)系”教學(xué)為例，教師先按照教材要求設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置，詢問(wèn)：在該實(shí)驗(yàn)裝置中，水平方向是不是只受到鉤碼的拉力作用？還有沒(méi)有其它力？這個(gè)力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒(méi)有影響？怎么消除這一影響？引領(lǐng)學(xué)生分析影響實(shí)驗(yàn)的各種因素，對(duì)原始裝置進(jìn)行以下改進(jìn)：利用斜面讓重力的下滑分力來(lái)抵消摩擦力的影響，這樣物體的加速度就完全由力來(lái)產(chǎn)生；在同小車相連的細(xì)線上增設(shè)一個(gè)拉力傳感器，能夠直接讀出小車所受的拉力.接著，教師設(shè)問(wèn)：怎么平衡摩擦力？引導(dǎo)學(xué)生回答：只要小車運(yùn)動(dòng)打出的紙帶上點(diǎn)跡間距相等，表明小車做勻速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明小車的摩擦力平衡的很好，否則重新調(diào)節(jié)，以此減少實(shí)驗(yàn)誤差，隨后指導(dǎo)他們結(jié)合改進(jìn)的裝置操作實(shí)驗(yàn).

這樣教師通過(guò)合理改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置與增添器材，能夠減少影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素，讓學(xué)生在完美的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中研究加速度與力的關(guān)系，促使他們運(yùn)用控制變量法得出更為準(zhǔn)確的結(jié)果.

五、靈活改進(jìn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，直觀呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

新一輪教育改革已逐步深入至各個(gè)方面，這為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)指明新的方向，面對(duì)一些難以操作，或細(xì)節(jié)無(wú)法突出、微觀性較強(qiáng)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師可靈活運(yùn)用各種方法改進(jìn)操作裝置或步驟，把部分細(xì)節(jié)變得突出，微觀現(xiàn)象變得宏觀化.總的來(lái)說(shuō)，就是把抽象化的力學(xué)實(shí)驗(yàn)變得直觀化，由此減少誤差現(xiàn)象的出現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解.

在“牛頓第一定律實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中，教師先分析實(shí)驗(yàn)原型的不足之處：小車的運(yùn)動(dòng)軌跡不易控制；接觸面容易起褶皺從而影響小車運(yùn)動(dòng)的距離；測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的距離時(shí)可見性差，還容易浪費(fèi)時(shí)間.再進(jìn)行以下改進(jìn)：把小車改成小鋼球，同時(shí)給它預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌道，從而能有效控制運(yùn)動(dòng)軌跡減小實(shí)驗(yàn)誤差；接觸面全都用鐵夾夾住，解決接觸面易起褶皺的問(wèn)題；在軌道的后側(cè)直接安裝刻度尺，讓學(xué)生能直接讀出運(yùn)動(dòng)的距離.實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

(1)安裝實(shí)驗(yàn)裝置；

(2)讓小鋼球從某一高度滾下經(jīng)過(guò)毛巾后停下來(lái)，記錄運(yùn)動(dòng)的距離；

(3)更換棉皮后從同一高度滾下，記錄運(yùn)動(dòng)的距離；

(4)更換成木板后從同一高度滾下，記錄運(yùn)動(dòng)的距離；

(5)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

如此，學(xué)生可以在在很短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)象顯得直觀、形象，他們的參與度較高，能夠直接讀出運(yùn)動(dòng)的距離，又能把三次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)在刻度尺上標(biāo)注出來(lái)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的可比性.

總之，在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，教師需結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備加以改進(jìn)，讓實(shí)驗(yàn)裝置、操作步驟變得愈加簡(jiǎn)化、方便與精準(zhǔn)，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，使其積極踴躍的參與到實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中，促進(jìn)他們對(duì)理論知識(shí)的掌握，做到實(shí)驗(yàn)與理論的有機(jī)統(tǒng)一.