淺談教師在引導學生實驗中的作用

白映

摘 要：高中物理學生實驗在新教材中有很大的變化，不僅實驗次數比舊教材增加了不少，重點是同一實驗內容有了不同的幾種方案。教師在指導學生實驗時對不同的方案在操作過程和數據處理過程中有可能存在的問題要了如指掌。

關鍵詞：學生實驗；實驗方案；選擇

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼： A 文章編號：1992-7711（2016）06-001-01

物理是以實驗為基礎的學科。新教材在這點有很多的體現。在實驗的設計與安排上，不論是學生實驗還是演示實驗都在舊教材的基礎上改進很多，主要表現在兩個方面：

第一是實驗課時增加，即實驗內容增加，以高一必修（1、2）為例，學生實驗增加了四個。學生實驗將打點計時器的使用單獨做為一次實驗，從而降低了以后用打點針時器處理勻變速直線運動中加速度，速度問題的難度，使高一階段第一個實驗難題有效化解。新增加的“探究彈性勢能的表達式”和“探究功與物體速度之間關系”的實驗，意在提高學生動手能力基礎上，降低了后面動能定理及機械能守恒定律的學習難度。

第二是實驗方案增加，也是新教材最讓人耳目一新的地方，新教材在實驗設計中，一改舊教材單一的實驗方案，將方案增加到2—4個，教師和學生可以根據自己現有的器材選擇實驗方案，這不僅使實驗更容易操作，有選擇余地，更主要的是學生對實驗的本質有了更深的理解，實驗的本質就是要通過實驗過程，通過實驗的結論驗證所學的知識或探究未學的知識，通過實驗步驟的設計，提高綜合素質和動手能力，通過實驗誤差分析，找到減小誤差的方法或完善實驗原理的設計。

下面我就新教材的物理必修（2）中，第七章第六節的兩個學生實驗方案從操作性和數據準確性等幾個方面，通過實驗操作及數據來談一下自己的看法：實驗“探究功與速度變化的關系”的目的，第一是讓學生通過實驗知道變力做功特點和處理方法，第二是得出實驗結論——功與速度的平方成正比，為下一節的動能及動能定理打下基礎，從而降低動能定理在理解上的難度，我認為這是新課程在高一階段最為成功的改進。本實驗教材中有兩個方案可供選擇，下面就我在這兩個方案選擇上所遇到的問題及操作過程中的優劣點，通過實驗加以說明。

方案一：實驗所用的器材有電磁打點計時器一個，小車一個，鉤碼六個，紙帶，細線，木板85厘米等，實驗裝置如圖：

實驗中為了使小車所受到的合力只是鉤碼對小車的拉力，所以先要平衡摩擦力方法：將木板一端墊一小木塊（約3厘米），將小車放在木板上，不要用鉤碼拉動，用手給小車一個速度，觀察打點計時器打出的紙帶中點的特點，如果點分布均勻，說明小車做勻速直線運動，這時小車所受到的摩擦阻力就等于重力沿斜面（木板）方向上的分量，小車受到的木板給它的彈力等于重力垂直于斜面上的另一分量，mgasouθ=mgsinθ，所以u=tenθ，此方法可側摩擦因數，實驗時小車所受到的合外力就只有鉤碼的拉力了，當鉤碼的個數增大，合外力也就是倍數增大，只要保證小車在木板上位移每次相同，每次合外力做功就成倍數變化，為了使實驗更有說服力，我又在小車上加一個鉤碼，改變小車的質量，重做上面實驗，得到以下數據。

比較這兩次實驗數據可見，隨著拉動小車的鉤碼個數增大，小車的最大速度就增大，而且鉤碼的個數與小車速度的平方成正比，同時，小車上加鉤碼的這組數據也就是小車質量相對比較大時，實驗更準確。

本實驗在實際操作過程中有幾個方面需要注意：1. 每次小車運動的位移要保證相同，但實際是小車在后面速度增大，很容易從木板上翻倒，特別是鉤碼增多的時候更不好把握。2. 實驗中數據的選取，因為小車一直在做勻加速直線運動，最后速度的確定，就應該是相同位移時的速度，但是因為小車容易跑出軌道，所以實際操作中要掌握小車的相同位移并不容易，只能在紙帶上取相同長度來保證相同位移，所以這個方案從操作到數據處理都要求實驗者認真仔細。

方案二：改用橡皮筋的彈力對小車做功，這是個變力做功的問題，變力的功在計算中學生難度大，因為它不能用公式W=FSCOSθ求出。如圖：

本方案實驗設計比較巧妙，而且用小車增加的動能來代替，所以要求出小車的速度與橡皮筋做功的關系，方法還是先平衡摩擦力，與方案一相同，這樣橡皮筋對小車所做的功就是合力所做的功，選擇橡皮筋要粗細均勻，一致性好的，因為距離的關系，我將兩根橡皮筋連起來當一條使用，同樣四根當兩條等，為了和方案一對比，我仍然分兩次實驗，通過改變小車質量看數據變化。

從以上實驗數據和可操作性來看，要讓學生較短時間內完成實驗，并得出結論，方案二最可操作且誤差小，是非常適合于學生來做的一個實驗方案。