力學實驗探究能力培養例析

沙桂榮

摘 ? 要：從培養對實驗的分析論證能力、培養對實驗的創新設計能力、培養靈活應對的綜合探究能力三方面進行剖析，以培養學生良好的物理實驗探究能力。

關鍵詞：學生;力學;探究;培養

中圖分類號：G421;G633.7 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2015）36-0039-02

由于力學知識中所涉及的實驗比較多，有助于培養學生良好的實驗探究能力。下面結合生活中常見的彈力、重力、摩擦力，研究如何充分利用力學實驗培養學生的實驗探究能力。

一、培養對實驗的分析論證能力

例1（2015年江蘇省宿遷市中考物理題）：小明用如圖1所示實驗裝置探究影響滑動摩擦力大小的因素。（1）實驗中，小明將長方體木塊（長、寬、高各不相同）置于水平木板上，用彈簧測力計沿水平方向拉動，應使木塊做 ? ? ? ? ? ? 運動。

（2）在猜想了可能影響滑動摩擦力大小的因素后，小明進行了相關實驗，記錄的數據如下表：

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1）分析序號 ? ? ? ? ?兩組數據可得出結論：滑動摩擦力的大小與接觸面積大小無關。2）分析序號①、②兩組數據可得出結論：在接觸面粗糙程度相同時， ? ? ? ? ? 越大，滑動摩擦力越大。3）小明發現自己的運動鞋底有較深的花紋，這種現象可用分析序號 ? ? ? ? 兩組數據得出的結論來解釋。

解析：本實驗借助二力平衡的知識，可以間接測出木塊所受的滑動摩擦力大小，因此應使木塊做勻速運動。根據控制變量法可知，要研究滑動摩擦力的大小與接觸面積大小是否有關，必須保持接觸面粗糙程度以及壓力大小不變，故應選①④。通過分析①②兩組數據可知，在接觸面粗糙程度相同時，壓力越大，滑動摩擦力越大。小明發現自己的運動鞋底有較深的花紋，這是為了增加接觸面粗糙程度，防止打滑，這種現象可用分析序號②③兩組數據得出的結論來解釋。答案 ：（1）勻速直線。（2）1）①④，2）壓力，3）②③。

點評：本題通過設計實驗情景，巧妙地考查了學生對探究過程的分析論證能力和對數據、表格、圖像的分析能力，同時領會了控制變量的科學探究方法，是一道較有深度的科學探究考查題。通過該類型的實驗探究，可以提高學生們的實驗分析論證能力。

二、培養對實驗的創新設計能力

例2：小麗用身邊的器材做實驗，驗證杠桿的平衡條件。（1）塑料直尺放在圓柱形水杯上，使其在水平位置平衡，如圖2甲所示。則支點O與直尺的____一定在同一豎直線上。（2）往直尺兩端放不同數量的相同硬幣，并調節硬幣位置，使直尺在水平位置平衡，如圖2乙所示。1）若將左、右兩側各取下一枚硬幣，則直尺___端將下沉。2）小明測出乙圖中的L1、L2作為力臂的大小，是否正確？為什么？

解析：解答本題時應緊扣杠桿平衡條件進行分析。圖甲中要想保持平衡，支點O與直尺的重心一定要在同一豎直線上。圖乙中若將左、右兩側各取下一枚硬幣，可以使用極端假設法分析杠桿是否仍能保持平衡，假設左、右兩側都取下兩枚硬幣，則左端已沒有硬幣，而右端仍有一枚，故將往右端沉。力臂是支點到力的作用線的垂直距離，顯然小明測出乙圖中的L1、L2作為力臂的大小會比實際力臂更短。答案：（1）重心（或中心）;（2）1）右;2）不正確。因為力臂是支點到硬幣重力作用線的垂直距離。圖中的L1、L2比實際力臂要更短。點評：該題是一道簡潔新穎的探究杠桿平衡條件的實驗題，該實驗取材簡單方便，實驗設計情景新穎，特別是考慮到用圓柱形水杯作為支點，想法獨特且可靠，增強了學生實驗探究的積極性，極大地滿足了學生的好奇心。該題旨在考查學生靈活運用物理知識解決實際問題的創新能力。這就要求學生平時必須學好理論基礎，多動腦動手，勤于實踐，善于總結，做到理論聯系實踐，這樣才能有所創新。

三、培養靈活應對的綜合探究能力

例3（2015年浙江省金華市中考物理題）小柯在測量某鐵塊的重力時，發現鐵塊的重力超出了彈簧測力計的量程，一時又找不到其他測量工具，為了測出該鐵塊的重力，他找來木棒、細鐵絲等物品進行如下改進：步驟一：將細線系在木棒的A位置，在木棒的左端繞上適量的細鐵絲，使木棒處于水平位置平衡，如圖3甲。步驟二：用手指勾住彈簧測力計的B處，對彈簧測力計進行調零，如圖3乙。步驟三：在木棒左端掛上鐵塊，右端用彈簧測力計豎直向下拉，如圖3丙。（1）步驟一中，“在木棒的左端繞上適量的細鐵絲，使木棒處于水平位置平衡”是為了防止 ? ? ? ?測量結果的影響。（2）步驟三中，當木棒處于水平位置平衡時，彈簧測力如圖3丁所示，則該鐵塊的重力是 ? ? ? ? ? N。

解析：本題是一道將重力知識與杠桿平衡知識巧妙相結合的實驗創新綜合題。從步驟一及甲圖中可知，如果補在木棒的左端繞上適量的細鐵絲，木棒由于自身重心在支點A右端，將無法保持平衡，因此“在木棒的左端繞上適量的細鐵絲，使木棒處于水平位置平衡”是為了防止木棒自身重力對測量結果的影響。根據杠桿平衡知識，G.L/4=F.3L/4，可得G=6.6N。答案：（1）木棒自身重力，（2）6.6。

點評：本題是一道較好的重力探究拓展題，而且緊貼生活實際進行考查，使實驗探究聯系了熱點生活，增強了其實用性，具有較強的實驗創新和思維發散特點。從本題可看出，要對實驗進行綜合探究，必須先對教材中重力和質量關系的探究實驗全面了解和掌握，包括實驗器材、原理、過程、表格設計、實驗分析等，在此基礎上才能結合實際情況與所學的相關知識，有的放矢地進行創新實驗和發散思維。

四、結束語

通過以上幾道力學實驗題的探究整合，我們可以看出在進行實驗探究時，我們使用的探究方法有控制變量法、分析歸納法等方法，此外還可以使用轉化法、作圖法、表格法等多種輔助方法。這些方法對于培養學生的分析論證能力、實驗創新能力以及綜合探究等能力有極大的幫助，因此要求學生在平時應注意強化自己的動手能力，并且善于及時總結分析，這樣才能不斷地提高自己的各種實驗探究能力。

參考文獻：

[1]湯強紅.學會原創初中物理試題[J].物理教師，2006（12）.

[2]張玲.初中物理有效教學研究[D].華中師范大學，2010.