力學(xué)教材中重要的演示實(shí)驗(yàn)剖析

張凌明

高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有重要位置，教材中把實(shí)驗(yàn)與其他教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合在一起.教材中“演示”欄目中的“演示實(shí)驗(yàn)”，往往由于器材等原因，只能由教師做給學(xué)生看，但是有條件的應(yīng)該努力讓學(xué)生動(dòng)手操作，更好地體會(huì)物理學(xué)科特點(diǎn)，養(yǎng)成較高的物理學(xué)科素養(yǎng).“演示實(shí)驗(yàn)”可以把抽象的物理本質(zhì)規(guī)律，簡單而直觀地表現(xiàn)出來，讓學(xué)生獲得豐富而深刻的感性認(rèn)識，更好地掌握知識、培養(yǎng)能力，現(xiàn)將人教版力學(xué)教材中的重要“演示實(shí)驗(yàn)”剖析如下：

1.“觀察微型形變”演示實(shí)驗(yàn)

在“彈力”教學(xué)中，可以用小激光器作光源，在普通教室就有很好的效果.墻上光點(diǎn)變化了，說明反射光線發(fā)生了偏轉(zhuǎn);偏轉(zhuǎn)的原因在于垂直于鏡面的法線發(fā)生的偏轉(zhuǎn)，而法線偏轉(zhuǎn)的原因在于鏡子平面在空間的位置發(fā)生了變化，即可以得出鏡架發(fā)生傾斜;之所以傾斜是由于桌面發(fā)生了形變.在明白以上因果關(guān)系的基礎(chǔ)上，也可以從光的反射原理思考墻上反射光斑的位置是如何變化的.

2.“曲線運(yùn)動(dòng)速度方向”演示實(shí)驗(yàn)

在“曲線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)之所以將軌道分割成多段，體現(xiàn)了對實(shí)驗(yàn)條件的控制思想.本演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜓菔厩€運(yùn)動(dòng)過程中多個(gè)位置的速度方向都沿切線方向，而不僅僅是軌道出口處的速度方向.本實(shí)驗(yàn)也可以作些改進(jìn)：例如把鋼球改用普通鼠標(biāo)球（內(nèi)有磁性），以增加吸墨水性;用冰箱門的磁封條做軌道，因有一定的磁性吸力，可使各段軌道上運(yùn)動(dòng)球接觸良好.

3.“蠟塊運(yùn)動(dòng)的合成”演示實(shí)驗(yàn)

在“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”教學(xué)中，做實(shí)驗(yàn)時(shí)要明白實(shí)驗(yàn)情景，有層次的去理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原因.演示實(shí)驗(yàn)分幾步進(jìn)行：首先讓玻璃管倒置保持豎直不動(dòng)，看到蠟塊沿玻璃管勻速上升;然后讓豎直、倒置的玻璃管水平勻速運(yùn)動(dòng)，以便更容易區(qū)分兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)情景，最后再演示：玻璃管水平勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，蠟塊沿玻璃管勻速上升.考慮到觀察時(shí)注意力只能集中在某一處，而分析合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí)需要不斷變換觀察的對象，觀察的過程又是思考的過程，所以最后的演示時(shí)應(yīng)該多做幾遍.在觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們要注意這里的研究對象是蠟塊，我們觀察到的蠟塊運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng).而觀察的同時(shí)要明確觀察什么，思考什么，例如要觀察蠟塊的運(yùn)動(dòng)方向，蠟塊的運(yùn)動(dòng)軌跡，思考蠟塊的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，思考合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系等.

4.“物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件”演示實(shí)驗(yàn)

在“曲線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，該實(shí)驗(yàn)可以分幾步進(jìn)行：讓鋼球從斜槽上滾下（用斜槽的目的是為了控制鋼球運(yùn)動(dòng)的方向），它將在水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng);然后在斜槽的正前方放上條形磁鐵，讓鋼球再次從斜槽上滾下，它仍然在水平桌面上做直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律，分析物體做直線運(yùn)動(dòng)的條件.再做教材中的實(shí)驗(yàn)，分析鋼球的運(yùn)動(dòng)和受力情況，總結(jié)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件.

5.“用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”演示實(shí)驗(yàn)

在“向心力”的教學(xué)中，該實(shí)驗(yàn)中的器材最好用生活中常見的物品來做會(huì)更好，一方面可以減少由于器材引起的困難，確保實(shí)驗(yàn)的開展;另一方面用生活中常見的物品做實(shí)驗(yàn)會(huì)拉近科學(xué)與現(xiàn)實(shí)的距離，是我們感到科學(xué)就在我們身邊，對科學(xué)產(chǎn)生親近感.本教材沒有采用向心力演示器，因?yàn)闂l件的限制，向心力演示器不能做學(xué)生實(shí)驗(yàn).用圓錐擺來驗(yàn)證向心力的表達(dá)式，很容易讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn).這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)除了器材易得外，擺球受力的分析方法也是以后常用的.這個(gè)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于不易保持?jǐn)[球的網(wǎng)周運(yùn)動(dòng)，但由于是估測，小球能轉(zhuǎn)一兩周也就可以了.