高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)淺析

紫學(xué)軍

摘 要：高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)是日常教學(xué)和考核的重點(diǎn)，提升物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)有效性可以幫助學(xué)生理解和掌握力學(xué)知識(shí)，提升物理實(shí)驗(yàn)綜合素養(yǎng)。力學(xué)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)高中實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，也是高中時(shí)期學(xué)生初次接觸的物理實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)探討，提出教學(xué)改進(jìn)策略，可以發(fā)揮力學(xué)實(shí)驗(yàn)全面提升學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：高中物理；力學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)

高中物理教學(xué)中存在大量的實(shí)驗(yàn)案例，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和動(dòng)手實(shí)踐能力是實(shí)驗(yàn)課程的重要目的，同時(shí)通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)學(xué)生在細(xì)化的實(shí)驗(yàn)步驟中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握更加透徹，并加深了對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的深刻了解，同時(shí)可以增進(jìn)學(xué)生對(duì)抽象問題的掌握。

一、高中物理力學(xué)涉及的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

高中階段經(jīng)典的力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要有勻速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、彈簧變形和彈力關(guān)系實(shí)驗(yàn)、力的合成、拋物體實(shí)驗(yàn)、能量守恒實(shí)驗(yàn)（動(dòng)量、機(jī)械能守恒）以及重力加速度實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)之前學(xué)生必須具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、裝置儀器、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范等有所了解。

二、關(guān)于動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

1.動(dòng)量守恒的教情和學(xué)情分析

驗(yàn)證動(dòng)量守恒是高中物理的重要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從物理學(xué)本質(zhì)上分析該內(nèi)容是動(dòng)量定理的拓展，而且實(shí)踐和理論中適用范圍很廣，對(duì)宏觀和微觀物體的運(yùn)動(dòng)均可做研究。這一工具是對(duì)不受外力作用狀況下，相互作用系統(tǒng)碰撞過程的規(guī)律研究，并且適用于原子物理研究。而學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)學(xué)過動(dòng)能和沖量的關(guān)系，并對(duì)碰撞問題也會(huì)感興趣，做好了學(xué)習(xí)知識(shí)的準(zhǔn)備。

2.動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

在素質(zhì)教育教學(xué)理念的影響下，以學(xué)生為主體的高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力為基本目的。通過實(shí)驗(yàn)情境創(chuàng)設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)互動(dòng)、理論引導(dǎo)、物理探尋、實(shí)踐應(yīng)用等環(huán)節(jié)的教學(xué)，幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

通過創(chuàng)建物理實(shí)驗(yàn)場景，從當(dāng)前學(xué)生喜歡的滑冰活動(dòng)入手，讓學(xué)生思考兩名同學(xué)互相推動(dòng)這一現(xiàn)象中包含的物理規(guī)律，從貼近學(xué)生日常生活的物理現(xiàn)象著手，吸引學(xué)生注意力?；蛘咭匝菔緦?shí)驗(yàn)以及物理模型展示，調(diào)動(dòng)學(xué)生思考問題的積極性。在學(xué)生經(jīng)過簡單討論后，提出自己的設(shè)想或假設(shè)，之后在教師的引導(dǎo)下提出本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)解決的物理力學(xué)問題、實(shí)驗(yàn)儀器等，并組織學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，各小組獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)探究以驗(yàn)證方案的合理性，并在組內(nèi)進(jìn)行交流和探討，借助實(shí)驗(yàn)室儀器動(dòng)手操作。通過嘗試實(shí)驗(yàn)以及和組員的配合，學(xué)生可以不同試誤并嘗試通過修改實(shí)驗(yàn)方案，探索力學(xué)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律。本次實(shí)驗(yàn)中通過改變實(shí)驗(yàn)物理量m，觀察m、s、v的不同變化，可以通過三組實(shí)驗(yàn)對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)物理量進(jìn)行描述，得出結(jié)論m1v1=m2v2。

學(xué)生在自主探究環(huán)節(jié)的組內(nèi)實(shí)驗(yàn)，形成交流結(jié)果，之后教師組織小組代表上臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并在全班范圍內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果交流。教師對(duì)學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論m1v1=m2v2引導(dǎo)探究其物理意義。對(duì)小車碰撞前后發(fā)生的作用力進(jìn)行對(duì)比，對(duì)小車動(dòng)量的變化進(jìn)行觀察并留心總動(dòng)量的變化情況。教師作為整個(gè)實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)者，應(yīng)該注意學(xué)生獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生以物理研究者的身份自由發(fā)表意見，教師可在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間引導(dǎo)學(xué)生，防止實(shí)驗(yàn)主題偏離或者學(xué)生遇到困難而無法推進(jìn)課程進(jìn)展。

教師在學(xué)生探究和實(shí)驗(yàn)完成后適當(dāng)總結(jié)，幫助其重新梳理實(shí)驗(yàn)流程、操作中的注意事項(xiàng)以及實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題和偏差，并解釋m1v1=m2v2的物理意義，即兩小車在碰撞前處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)總動(dòng)量為0，而發(fā)生碰撞后，盡管兩小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由靜止轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)，但動(dòng)量的大小沒有發(fā)生變化，此時(shí)，動(dòng)量的方向相反，所以總動(dòng)量還是0。在沒有外力作用的情況下，兩小車作為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，碰撞前后動(dòng)量總和沒有發(fā)生變化。鞏固和復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)可以借助動(dòng)量守恒定律解釋生活中的實(shí)際現(xiàn)象，并完成隨堂練習(xí)，及時(shí)整理知識(shí)點(diǎn)，并應(yīng)用于新的物理場景，做到舉一反三。

3.教學(xué)反思和總結(jié)

將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為探究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解動(dòng)能和動(dòng)量的本質(zhì)區(qū)別，并借助生活中的問題以及之前教學(xué)中學(xué)習(xí)的動(dòng)量和機(jī)械量問題解決本實(shí)驗(yàn)的問題。該力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本目的是培養(yǎng)學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和情景動(dòng)手操作解決實(shí)驗(yàn)問題的能力，并形成物理學(xué)科的縝密實(shí)驗(yàn)思維，在實(shí)驗(yàn)探究的環(huán)境中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、科學(xué)探究、勇于質(zhì)疑和創(chuàng)新的精神核心素養(yǎng)，并實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)中的情感態(tài)度價(jià)值觀。

三、提升高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的對(duì)策

在生本理念影響下注意學(xué)生主體作用發(fā)揮的同時(shí)，也要突出教師的主導(dǎo)作用，對(duì)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)中的問題進(jìn)行標(biāo)注，參與學(xué)生的探究活動(dòng)并適時(shí)給予指導(dǎo)。通過現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)和常規(guī)性教學(xué)設(shè)計(jì)的對(duì)比分析，促進(jìn)協(xié)同合作的效果。優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，以提升教學(xué)質(zhì)量為目的，結(jié)合學(xué)情教情可以以分層教學(xué)方式開展因材施教的教學(xué)方式，并結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生特點(diǎn)制定能力目標(biāo)，創(chuàng)造一個(gè)適合學(xué)生發(fā)展的教學(xué)過程，并通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化促進(jìn)教師專業(yè)能力的發(fā)展。并以學(xué)生成長為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，讓學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)明確自己應(yīng)該具備什么樣的能力和素質(zhì)，發(fā)揮主動(dòng)性，形成明確的目標(biāo)導(dǎo)向。

高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力并使學(xué)生掌握學(xué)科知識(shí)的過程中發(fā)揮著重要作用，進(jìn)一步在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推動(dòng)“為理解而教”的教育理念，以問題解決為核心，學(xué)生能力提升為目標(biāo)，提升力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

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