高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略

高中物理是一門以實(shí)驗(yàn)為依托的自然科學(xué)類科目。其中，力學(xué)作為高中物理教學(xué)的基礎(chǔ)構(gòu)成部分，其學(xué)習(xí)過(guò)程伴隨著許多實(shí)驗(yàn)。力學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)理論知識(shí)的重要途徑，也是學(xué)生深入理解與學(xué)習(xí)物理力學(xué)知識(shí)的重要方式，還是學(xué)生突破力學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)疑難障礙的主要途徑。教師應(yīng)高度重視高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生采用合適的學(xué)習(xí)方法和技巧，使其在實(shí)驗(yàn)的輔助下深刻理解力學(xué)知識(shí)，進(jìn)而提高物理學(xué)習(xí)的質(zhì)量。文章探討了高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略，以供參考。

一、注重基礎(chǔ)知識(shí)講授，夯實(shí)力學(xué)實(shí)驗(yàn)根基

在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)注重力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的講授，包括各種力的定義、受力分析、計(jì)算法則、各項(xiàng)定律及性質(zhì)等，幫助學(xué)生夯實(shí)力學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，讓學(xué)生在開展實(shí)驗(yàn)時(shí)擁有扎實(shí)的理論根基，從而輕松操作與完成力學(xué)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

以人教版高中物理（2019年版）必修第一冊(cè)第三章第一節(jié)“重力與彈力”一課為例。這一課主要講解有關(guān)力的基礎(chǔ)知識(shí)，具有基礎(chǔ)性與預(yù)備性。在講解“重力與重心”相關(guān)概念時(shí)，教師可以結(jié)合初中知識(shí)，由舊及新、由淺入深地開展教學(xué)，先帶領(lǐng)學(xué)生回憶力的圖示，讓他們畫出力的示意圖，明確力是一個(gè)矢量，既有大小又有方向。接著，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)重力的定義、大小和方向（始終豎直向下），讓學(xué)生了解可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力的大小，同時(shí)考慮到平衡關(guān)系，測(cè)量時(shí)應(yīng)保持物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。這樣，測(cè)力計(jì)的拉力大小就等于物體的重力大小。之后，教師可以介紹重心的概念，讓學(xué)生了解決定物體重心位置的因素是形狀與質(zhì)量分布，確定物體重心的方法主要有尋找?guī)缀沃行?、懸掛法與支撐法等，從而幫助他們理解物體重心和穩(wěn)定的關(guān)系，即物體的重心越低就越穩(wěn)定。在學(xué)完這些基礎(chǔ)知識(shí)后，學(xué)生能正確使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的重力，并能掌握一些尋找物體重心的方法，為后續(xù)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展奠定基礎(chǔ)。

二、緊密聯(lián)系實(shí)際生活，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果

物理學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活有著極為密切的聯(lián)系，高中物理教材中有著大量的生活元素，日常生活中的物理現(xiàn)象更是普遍存在，力學(xué)現(xiàn)象亦是如此。因此，在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)緊密聯(lián)系實(shí)際生活，把握好力學(xué)實(shí)驗(yàn)與生活之間的銜接點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在熟悉的生活環(huán)境中學(xué)習(xí)力學(xué)知識(shí)，使其借助實(shí)驗(yàn)合理分析力學(xué)現(xiàn)象，深入探究力學(xué)原理與奧秘，從而達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

例如，在教授人教版高中物理（2019年版）必修第一冊(cè)第三章第五節(jié)“共點(diǎn)力的平衡”一課時(shí)，教師可以先在課件中展示黃山飛來(lái)石的圖片，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學(xué)情境，并向?qū)W生提出“黃山飛來(lái)石獨(dú)自靜止于懸崖上，它受哪些力作用”“這些力大小、方向有什么關(guān)系？合力有什么特點(diǎn)”等問(wèn)題，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)正確回答上述問(wèn)題，即該石受到重力和支持力的作用，其重力豎直向下，支持力豎直向上，二力大小一樣、方向相反，因此合力為0。接著，教師可以播放高鐵在水平軌道上勻速前進(jìn)的畫面，并向?qū)W生提問(wèn)：“高鐵受到哪些力的作用？這些力的大小、方向有什么關(guān)系？合力有什么特點(diǎn)？”學(xué)生在仔細(xì)分析后可以了解高鐵受重力、支持力、牽引力、阻力四個(gè)力的作用，其中重力與支持力、牽引力與阻力均大小一樣且方向相反，合力是0。最后，教師可以通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合的方式，幫助學(xué)生掌握共點(diǎn)力的平衡條件，讓他們運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究方法推理多力作用下的平衡條件，進(jìn)而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

三、發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，明確學(xué)生的主體地位

在新時(shí)期開展高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，教師需及時(shí)轉(zhuǎn)變以往以自身為主體的教學(xué)觀念，明確學(xué)生的主體地位，積極發(fā)揮主導(dǎo)作用，輔助學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中充分展現(xiàn)主觀能動(dòng)性。在日常的力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要扮演好組織者、輔助者與指導(dǎo)者的角色，為學(xué)生提供更多動(dòng)手設(shè)計(jì)與操作力學(xué)實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，以充分發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng)與優(yōu)勢(shì)，助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)。

例如，在講解“重力與彈力”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，為了增進(jìn)學(xué)生對(duì)“彈力”這一知識(shí)點(diǎn)的理解，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)探究彈力的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，教師準(zhǔn)備好兩個(gè)不同規(guī)格的彈簧、一盒鉤碼、一個(gè)鐵架臺(tái)、一把毫米刻度尺、若干細(xì)線、坐標(biāo)紙等實(shí)驗(yàn)器材，向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)原理和器材的作用（彈簧下掛鉤碼用來(lái)影響彈簧的形變，毫米刻度尺用來(lái)測(cè)量彈簧的形變量），并為學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)開始前，教師可以拿出事先準(zhǔn)備好的一根橡皮筋，讓一名學(xué)生將橡皮筋拉長(zhǎng)，并提出問(wèn)題：“如果這名同學(xué)松開一只手，會(huì)出現(xiàn)什么情況？”引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，分析彈力和形變之間的關(guān)系。之后，教師可以讓學(xué)生把彈簧拿出來(lái)，往彈簧下端增加鉤碼數(shù)量，利用毫米刻度尺測(cè)量彈簧的形變情況，并記錄增加鉤碼數(shù)量及彈簧形變數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入坐標(biāo)紙中集中處理，并根據(jù)數(shù)據(jù)得出彈簧彈力和形變量之間的關(guān)系，即彈簧彈力越大，形變量就越大。

四、引導(dǎo)學(xué)生思考力學(xué)問(wèn)題，提高動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師除了演示實(shí)驗(yàn)與講解理論知識(shí)，還應(yīng)圍繞力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容精心設(shè)計(jì)一系列問(wèn)題，讓學(xué)生在操作實(shí)驗(yàn)和觀察現(xiàn)象的同時(shí)積極思考與討論，實(shí)現(xiàn)手腦口的相互配合，以幫助學(xué)生更深入地掌握力學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的體驗(yàn)感，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力。

例如，在教授人教版高中物理（2019年版）必修第一冊(cè)第三章第四節(jié)“力的合成和分解”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以先提出問(wèn)題：“用一根細(xì)線提起重物時(shí)線容易斷，還是兩根容易斷？”經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單思考，大部分學(xué)生會(huì)認(rèn)為一根細(xì)線容易斷。接著，教師可以進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生看到用一根細(xì)線提起重物時(shí)細(xì)線沒(méi)有斷，而用兩根細(xì)線提起重物且兩根線之間的夾角較大時(shí)，其中一根細(xì)線先斷了。這與學(xué)生的原有認(rèn)知會(huì)形成較大反差，從而激發(fā)學(xué)生的探究欲。這時(shí)，教師可以提出“什么叫力的合成”“怎么求兩個(gè)互成角度的力的分力”等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合力的合成相關(guān)知識(shí)深入思考，并讓學(xué)生了解可以使用平行四邊形定則求分力。在此基礎(chǔ)上，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，探究利用平行四邊形定則與三角形定則求分力的方法，并適當(dāng)提出一些問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生深入思考，讓他們學(xué)會(huì)運(yùn)用這兩種方法進(jìn)行矢量運(yùn)算，掌握矢量運(yùn)算法則，并能根據(jù)力的作用成效對(duì)力進(jìn)行分解，從而了解相關(guān)知識(shí)的本質(zhì)。

五、引入合作學(xué)習(xí)模式，突破力學(xué)實(shí)驗(yàn)障礙

高中物理知識(shí)具有抽象、復(fù)雜的特征，與初中物理的力學(xué)內(nèi)容相比，無(wú)論是深度還是難度都有所提升，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有一定的困難。對(duì)此，教師可以引入合作學(xué)習(xí)模式，組織學(xué)生以小組為單位探究力學(xué)原理，讓他們?cè)谙嗷ヅ浜舷峦瓿蓪?shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作，從而幫助他們突破力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中的障礙。

仍以“力的合成和分解”為例。在“力的合成”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以利用“提水桶”實(shí)驗(yàn)引入教學(xué)主題，先演示單人與雙人提水桶的實(shí)驗(yàn)，告知學(xué)生兩個(gè)人提水桶是兩個(gè)力，一個(gè)人提水桶是一個(gè)力，這兩種情形是等效替代關(guān)系，從而讓學(xué)生初步理解力的合成的定義。接著，教師可以繼續(xù)演示雙人提水桶的實(shí)驗(yàn)，提出“水桶受到的力有什么特點(diǎn)”這一問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生先獨(dú)立思考再合作交流，讓他們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)力同時(shí)作用在物體上的同一點(diǎn)，是共點(diǎn)力。接著，教師可以演示用扁擔(dān)挑兩個(gè)水桶的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生繼續(xù)觀察并思考扁擔(dān)所受的力的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)這些力的作用線是平行、不相交的，屬于非共點(diǎn)力。最后，教師可以提出問(wèn)題：“假如一桶水的重力是200N，兩個(gè)人合力相加一定也是200N嗎？當(dāng)一個(gè)力的作用效果和多個(gè)力的作用效果相同時(shí)，這一個(gè)力和多個(gè)力的大小有什么關(guān)系？”指導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合力規(guī)律，驗(yàn)證平行四邊形定則，并學(xué)會(huì)用做圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

六、改進(jìn)原有力學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性學(xué)習(xí)

一直以來(lái)，力學(xué)內(nèi)容作為整個(gè)高中物理體系的重要組成部分，是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)。教師可以適當(dāng)改進(jìn)一些力學(xué)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)裝置、細(xì)節(jié)、現(xiàn)象、形式等視角切入，引導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

以人教版高中物理（2019年版）必修第一冊(cè)第三章第二節(jié)“摩擦力”一課為例。測(cè)量滑動(dòng)摩擦力大小的實(shí)驗(yàn)原來(lái)是將木塊放在水平長(zhǎng)木板上面，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉動(dòng)木塊完成的。然而，該實(shí)驗(yàn)存在一些問(wèn)題，如彈簧測(cè)力計(jì)的指針與刻度較小，學(xué)生難以清晰讀取示數(shù)，且在手拉過(guò)程中可能因施力不平衡導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)確。教師可以改進(jìn)該實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行如下操作：第一步，把一個(gè)滑輪A固定起來(lái)，上面連接一個(gè)手柄，在滑輪右側(cè)放置一塊40cm長(zhǎng)的木板，上面放一個(gè)木塊，木板右側(cè)固定一個(gè)滑輪B，在滑輪上端用鐵架臺(tái)固定一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)；第二步，取一根繩子，將繩子的一端固定在木塊的右端，另一端通過(guò)滑輪B連接彈簧測(cè)力計(jì)；第三步，再取一根繩子，將其兩端分別固定在木板左端與滑輪A上；第四步，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使繩子帶動(dòng)木板勻速移動(dòng)，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即可直觀觀察到滑動(dòng)摩擦力的大小。

七、開設(shè)課外力學(xué)實(shí)驗(yàn)，拓展學(xué)習(xí)范圍

在高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，教師應(yīng)積極拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不局限于課本中的力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)習(xí)時(shí)間不局限于課內(nèi)，學(xué)習(xí)空間不局限于教室?；诖?，在力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)以完成課內(nèi)教學(xué)任務(wù)為前提，積極開展課外學(xué)習(xí)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生操作一些課外力學(xué)實(shí)驗(yàn)，或者利用所學(xué)的力學(xué)知識(shí)觀察、分析與研究生活中的力學(xué)現(xiàn)象，從而加深他們對(duì)力學(xué)的認(rèn)知。

以人教版高中物理（2019年版）必修第一冊(cè)第四章第六節(jié)“超重和失重”一課為例。為了讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法繼續(xù)研究超重和失重，在學(xué)完這一章節(jié)的內(nèi)容后，教師可以拓展他們的學(xué)習(xí)范圍，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，教師可以準(zhǔn)備一個(gè)玻璃杯、適量的溫水、一個(gè)塑料袋、一些紙帶、電子秤等材料。之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：第一步為準(zhǔn)備工作，將玻璃杯放置在平坦的桌面上，確保杯子底部與桌面平行，準(zhǔn)備適量的溫水，將塑料袋張開，并將塑料袋按照杯子口徑的大小修剪，確保能夠完全覆蓋玻璃杯的口部，準(zhǔn)備一些紙帶，用于制作裝飾；第二步為超重實(shí)驗(yàn)，將塑料袋完全覆蓋在玻璃杯的口部，確保密封性，將玻璃杯倒置放在溫水中輕輕按壓，使玻璃杯完全浸沒(méi)在水中，觀察玻璃杯內(nèi)的現(xiàn)象；第三步為失重實(shí)驗(yàn)，將塑料袋拿掉，保持玻璃杯干燥，將玻璃杯倒置放在桌面上，并在杯子下面放置一些紙帶，快速將手掌覆蓋在玻璃杯上，并快速翻轉(zhuǎn)杯子，將紙帶從杯子下面移走，玻璃杯保持倒立的狀態(tài)，并懸浮在手掌上。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可以要求學(xué)生結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)介紹所看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，讓他們進(jìn)一步理解超重與失重的原理。

（作者單位：廣西貴港市平南縣龔州中學(xué)）