利用探究性小實驗提高物理教學有效性

中圖分類號：G633.7

新課程改革之后，關(guān)于對高中物理新課程的教法與學法的討論已經(jīng)連續(xù)多年成為教育界最熱的問題。經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，我們已經(jīng)取得了很多很好的成績。多年討論的目的只有一個：如何讓我們的學生更容易學會物理知識。我們的教材《普通高中課程標準試驗教科書》（人民教育出版社）起到了很好的帶頭示范作用。教材里頻繁出現(xiàn)的演示圖片、演示小實驗、思考與討論等環(huán)節(jié)反映了一個思想：物理源自于生活，善于發(fā)現(xiàn)生活中的現(xiàn)象，才能善于總結(jié)物理中的規(guī)律。而高中階段學生缺乏的正是從生活現(xiàn)象中抽取物理模型的能力。筆者從事教育教學工作這些年來，也深有體會。下面我以一個課堂小實例來闡述我的體會。

一、從考題出發(fā)

【2012山東卷第17題】如圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1、OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O、O1、O2轉(zhuǎn)動，在O點懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時整個系統(tǒng)保持靜止。

Ff表示木塊與擋板間摩擦力的大小，

FN表示木塊與擋板間正壓力的大小。

若擋板間的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍

靜止且O1、O2始終等高，則（ ）

A.Ff變小 B.Ff不變

C.FN變小 D.FN變大

二、學生存在的問題

在解題的時候我們可能會教學生這樣做：把重物M和兩木塊m看成整體受力分析可得，豎直方向合力為零，始終木塊與擋板間摩擦力2Ff=2mg+Mg，選項A錯誤B正確；擋板間的距離稍許增大后，對結(jié)點O受力分析可得，輕桿彈力增大，對木塊受力分析得木塊與擋板間正壓力增大，選項C錯誤D正確。

用整體法來求摩擦力的解法當然是最佳辦法。但是，在求正壓力變化規(guī)律的這個問題上，我有不同的看法。首先，在高中的正常教學范圍內(nèi)，是否所有的學生都清楚末端光滑或者帶光滑滑輪的桿子的受力特點為沿著桿子方向？其次，對O點進行受力分析得出輕桿彈力增大，然后對m1或者m2進行受力分析得出正壓力增大的過程，學生是否將兩個問題連接流暢自如？再者，在惜時如金的高考考場上，要計算這么多的過程量，時間上是否劃算？

三、發(fā)現(xiàn)生活現(xiàn)象，建立物理模型

在課堂上，我當即準備了一個小實驗。實驗器材：一小段結(jié)實的繩子、盛了半桶水的鐵桶。讓兩個身材高大的男同學各握繩子的一端將鐵桶抬起來。剛開始，兩個同學的手臂靠近接近平行，他們看起來非常輕松。接下來，我的要求是：保持手臂伸直，保持兩手腕等高，使兩臂之間夾角緩慢變大。為了保持手臂伸直，同時增大手臂之間的夾角，他們不得不抬起自己的手臂，同時使鐵桶緩慢上升。隨著夾角變大，兩個同學逐漸吃力起來，到最后，那么大個的小伙子，竟招架不住了，就連臉上的肌肉都由于吃力而抖動起來。學生們對這個現(xiàn)象看的非常清楚：鐵桶在緩慢上升；夾角在緩慢變大；他們在緩慢地\"吃力\"！

在哈哈大笑之后，我?guī)ьI(lǐng)學生開始建立物理問題模型。將鐵桶和繩子視為一整體，鐵桶的重力和兩個同學施加的力的合力等大反向。兩個同學施加的力由于繩子的原因近似大小相等。因此，我們得出：若合力不變，等大的兩個分力夾角越大，兩分力越大。

四、解決問題，舉一反三

再回到之前的考題當中。學生們很快就發(fā)現(xiàn)了考題與剛才的小實驗的相似性。不出半分鐘，學生們便得到的正確的選項。題中的M不是正相當于鐵桶嗎？m1和m2不是正相當于我們的兩個同學嗎？而且題中的對稱關(guān)系也符合我們剛才的實驗條件。根據(jù)我們剛才總結(jié)出的\"合力不變，等大的兩個分力夾角越大，兩分力越大\"這個結(jié)論，很快得出輕桿彈力變大。由生活經(jīng)驗便進一步得出，正壓力變大。

再看一道題。

如圖2示，不可伸長的輕繩一端固定于墻上O點，拉力F通過一輕質(zhì)定滑輪和輕質(zhì)動滑輪作用于繩另一端，則重物m在力F的作用下緩慢上升的過程中，拉力F變化為（不計一切摩擦）（ ）

圖2

A.變大 B.變小

C.不變 D.無法確定

讀完題后，是不是感覺很眼熟？m是不是相當于鐵桶？F是不是相當于我們那兩個可愛孩子施加的力？瞬間得到答案為A選項。

五、總結(jié)與反思

多少年來，我們只重視理論的推導，太重視數(shù)學計算的作用，使得我們的學生在學習物理的過程中，靠近了紙面，遠離了生活；學會了死算，忘卻了頓悟；得到了分數(shù)，失去了樂趣。把物理和生活割裂的教學與學法，是不合理的。這不是我們培養(yǎng)創(chuàng)新人才的方法。我想，在平時的物理教學中，若是我們都能從把生活搬上課堂，教會學生從大自然總結(jié)知識規(guī)律的能力，我們的學生才會真正體會物理學的奧妙，從而被最徹底的激發(fā)出學習物理的興趣。物理課堂上的這些探究性小實驗，濃縮了生活，提出了物理模型，解放了學生學習物理的視界，提高了物理教學的效果。