構(gòu)建探究式物理實驗課堂

陳霞

【摘 要】 高中物理教學(xué)中構(gòu)建探究式實驗課堂，有助于增加物理課堂趣味，提高學(xué)生思維的靈活性，深化其對所學(xué)知識的理解，為提高其物理學(xué)習(xí)成績奠定牢固基礎(chǔ).

【關(guān)鍵詞 】 高中物理;實驗課堂 ;物理教學(xué)

1 做好實驗知識的整合

探究式實驗活動的成功開展建立在對物理基礎(chǔ)知識牢固掌握的基礎(chǔ)上.教學(xué)實踐中應(yīng)認識到實驗知識的重要性，結(jié)合教學(xué)進度與學(xué)生認知，講解相關(guān)的物理實驗，尤其注重給學(xué)生提供動手實踐的機會，使其更好地理解物理實驗本質(zhì)，為其開展探究式實驗做好堅實鋪墊.

例如 用如圖1（a）所示的電路圖能夠測量彈簧的勁度系數(shù)k.其中電源的電動勢為E，忽略其內(nèi)阻.電壓表為理想電壓表，滑動變阻器的全長為L.當木板上沒有重物時滑動變阻器的觸頭處于a點，電壓表無讀數(shù).當木板上放上質(zhì)量為m的重物后根據(jù)電壓表的示數(shù)以及其他條件，便可計算得出k的值.其中重力加速度為g.

（1）使用給定的參數(shù)表示出m，則m=.

（2）若E為1.5V，L為12cm，g=9.80m/s2.實驗中獲得的圖像如圖1（b）所示，則圖線的斜率為kg/V，彈簧的勁度系數(shù)k=N/m.

該問題情境涉及力學(xué)、電學(xué)知識，顯然探究時需要理解實驗原理.在探究之前可要求學(xué)生思考以下問題，防止其在探究的過程中走彎路：（1）彈簧的壓縮量和電表的示數(shù)有何關(guān)系？（2）怎樣表示出電壓表的讀數(shù)？（3）圖1（b）圖線的斜率表示什么含義？最終學(xué)生經(jīng)過討論聯(lián)系所學(xué)的實驗知識，得出了正確的探究結(jié)論.由題意可知彈簧的下降高度可從電壓表的示數(shù)中體現(xiàn)出來.根據(jù)平衡條件可知mg=kx，電壓表的示數(shù)U=xEL，聯(lián)立得到m=kULEg.由圖易得圖線的斜率為10kg/V.又因為k=mEgUL，代入數(shù)據(jù)解得k=1.23×103N/m.

2 提高探究式實驗認識

重力加速度是高中物理的一個非常重要的物理量，教學(xué)中可通過創(chuàng)設(shè)如下的實驗情境，要求學(xué)生聯(lián)系所學(xué)探究測量當?shù)刂亓铀俣鹊南嚓P(guān)方法：

例如 小明認真觀察水龍頭水流規(guī)律，認為可以運用水龍頭流出的水流測量當?shù)氐闹亓铀俣?在重力的作用下水龍頭流出的水流速度會越來越大，因此，水流的橫截面積會越來越小.實驗時使用V表示在任意t時間內(nèi)水龍頭流出水的體積，如圖2甲所示，使用游標卡尺分別測量水流橫截面積的直徑d1，d2的大小.結(jié)合所學(xué)回答問題：

（1）某次測量游標卡尺如圖2乙所示，則其讀數(shù)為.

（2）為提高實驗的精度，下列可行的措施有.

①水龍頭的出口應(yīng)盡量的細;②d1應(yīng)可水龍頭出口盡量靠近;③測量同一橫截面的直徑時應(yīng)從多個角度測量求平均值;④h應(yīng)盡可能的大，但應(yīng)防止水流太細水珠離散.

（3）重力加速度的表達式g=.

該探究式實驗考查的知識點有：游標卡尺的讀法、運動學(xué)知識、實驗原理的理解等，能很好的鍛煉學(xué)生遷移所學(xué)解決實際問題的能力.

讀圖乙可知，游標卡尺的讀數(shù)為10mm+4×0.1mm=10.4mm。根據(jù)實驗原理可知，水龍頭出口太細測量誤差大，而且容易造成水珠離散.測量d1并不需要太靠近水龍頭出口，但h應(yīng)盡可能的大.為保證測量精度應(yīng)多角度測量同一橫截面取平均值，可行的措施有：③④.根據(jù)題干描述當時間t內(nèi)水流經(jīng)過d1處時V=（d12）2πv1t，經(jīng)過d2處時V=（d22）2πv1t，則v1=4Vπd21t，v2=4Vπd22t，由運動學(xué)公式v22-v12=2gh，則g=8V2hπ2t2（1d42-1d41）.

3 注重實驗例題的精講

構(gòu)建物理探究式實驗課堂應(yīng)注重相關(guān)實驗例題的精講.

例如 在講解動量定理知識后，向?qū)W生提供乒乓球要求其按照如下情境進行探究，并回答相關(guān)問題.

使用手機錄制乒乓球和球臺碰撞的聲音，可用于研究碰撞的能量損失情況.某次從某一高度由靜止釋放一個乒乓球，統(tǒng)計手機錄制的聲音隨時間的變化情況如表1所示，忽略空氣阻力.

（1）乒乓球第3次碰撞后的彈起高度為m（保留兩位有效數(shù)字，g=9.8m/s2）.

（2）若碰撞后彈起以及碰撞前損失速度大小的比值為k，則每次碰撞損失的動能為碰撞前動能的倍（用k表示），第3次碰撞過程中k=（保留兩位有效數(shù)字）.

探究的關(guān)鍵在于找到碰撞次數(shù)與小球運動規(guī)律之間的關(guān)系.學(xué)生通過動手操作不難得出：第3次和第4次碰撞之間的時間為乒乓球上升和下降的時間，兩者的之間間隔t0=2.40s-2.00s=0.40s，則h=12g（t02）2≈0.20m.設(shè)碰撞后彈起的瞬時速度大小為v2，碰撞前的瞬間速度大小為v1，則v2/v1=k，碰撞前的動能為Ek=12mv12，碰撞過程損失的動能為ΔEk=12mv12-12mv22，則ΔEk/Ek=1-k2.第三次碰撞前的速度v1=gt1=g（2.00-1.582）=0.21g，第三次碰撞后的速度v2=gt2=g（2.40-2.002）=0.20g，則k=v2/v1=0.20g/0.21g≈0.95.

參考文獻：

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[3]王習(xí)元.高中物理探究式實驗課堂構(gòu)建途徑探究[J].高中數(shù)理化，2018（22）：32-33.