物理實驗教學不能“忽悠”

王慶偉

【摘要】物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學在整個物理教學中具有十分重要的作用，隨著對學生核心素養的關注不斷深入和新課程不斷走向深藍，我們不僅要告訴學生探究問題方法，提升他們探究問題的能力，還必須培養他們的科學精神。初中物理這門以探究為基礎的課程，恰好就能勝任這種教育。為了使物理探究實驗能更好地發揮它的作用，有效地激發學生的學習興趣，培養學生多方面的能力，作為物理教師必須具備新的、先進的實驗教學觀念和方法，對那些傳統的、落后的教學觀念和方法要進行改進，同時對教材中存在不足的實驗操作進行改進。

【關鍵詞】物理實驗 教學 勻速運動 實驗改進

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）32-0161-02

由于初中生認知能力的限制，物理教材中的許多實驗只能是通過實驗現象進行定性研究，通過多次類似實驗推導出物理規律，而不能通過準確數據進行定量研究。這樣的實驗教學能夠較容易的讓學生掌握物理規律和物理探究的方法，但是相對而言缺乏科學研究的嚴謹性，在一定程度上會影響學生對物理探究方法的錯誤認識。甚至于在一些實驗中的物理現象，由于缺乏有效的科學數據分析，很多老師只能通過含糊其辭的“忽悠”來完成課堂教學，使學生對物理規律一知半解，引發學生的質疑。筆者在教學實踐中就有過這樣的經歷。

人教版八年級下冊物理教材第九章第四節《流體壓強與流速關系》一課，整體教學內容是比較單一而簡單的。筆者在教學時，引導學生做了大量的實驗來發現物理規律。比如：對著漏斗吹乒乓球，乒乓球不會掉下來；向兩艘并排放置的紙船中間噴水，兩艘紙船向中間靠攏；對著小燒杯杯口水平方向猛的吹氣，里面的乒乓球會跳出來……通過一系列實驗，推導出“流體流速越快的地方壓強越小”的規律，接下來筆者利用課本器材做實驗對結論進行驗證，結果引出了幾位學生的質疑“老師，為什么粗管子的壓強大，細管子的壓強小?。俊薄耙驗榇止茏永锩嫠牧魉俾?，所以壓強大，細管子流速快，所以壓強小?。≌抿炞C了我們剛剛得出的結論！”我“忽悠”道?？墒菍W生繼續問道“為什么粗管子流速慢些？為什么細管子流速快些？”……我突然間不知道該怎樣回答了？大家都知道，這是高中物理中的連續性原理，當流體連續不斷而穩定地流過一個粗細不等的管子，由于管中任何一部分的流體都不能中斷或擠壓起來，因此在同一時間內，流進任意切面的流體質量和從另一切面流出的流體質量應該相等。但是筆者卻不能對著一群初中生去講高中物理中的連續性原理吧？沒法子。

在后面講解“飛機的升力”原理時，針對機翼模型，有學生又提出問題“為什么飛機上表面空氣流速快，下表面空氣流速慢？”“有什么數據能夠說明流體流速越快的地方壓強越??？”這時候我突然意識到一個問題，學生對通過實驗表象推導出的實驗結論產生了質疑！于是，筆者大量搜索相關資料和實驗，最終聯系到某公司制作如圖的實驗器材。

鼓風機連接紅綠藍三根粗細不同的塑料管，管中分別連接三個壓強傳感器，傳感器與電腦相連，電腦軟件能夠實時地將管中壓強變化準確的通過數據在電腦上顯示出來。通過科學數據的顯示可以充分的證明“流體壓強與流速關系”，由定性分析轉變為定量分析，增加了實驗結論的可信度。但是依然存在問題：如何說明“粗管流速慢，細管流速快”呢？我一直在想，既然不能講“連續性原理”，又不能”忽悠”學生，我該怎么辦？唯一的方法，就是用數據來證明你看。于是與學生一起，又將三根管子分別開了口子，利用風速測定儀分別測定三個管中的空氣流速，并實時展現在投影上，結果，大家都滿意了。在講到“飛機升力”時，同樣利用風速測定儀分別測出上下表面的空氣流速，解決學生的疑問，并同時利用微型壓強計測出機翼上下表面的壓強，使學生充分理解飛機升力產生的原因。

初中物理教學中有許多測定性實驗，由于學生是初學物理，一些基本的實驗器材需要訓練學生的使用，但實驗器材本身的精確程度以及使用方法的局限性，導致許多實驗結論很難與實際規律吻合，這時候我們許多老師就開始“忽悠”學生了，甚至直接下結論——“你們做得不對，老師做的就是這樣的，看！與書上的結論一致吧？”

然而真的是這樣嗎？

人教版八年級物理第八章第3節《測量滑動摩擦力》就是非常典型的例子，書本上的實驗如圖所示。

利用彈簧測力計拉動木塊做勻速直線運動，根據二力平衡的原理，拉力大小等于摩擦力大小。但是做過實驗的人都知道，這個實驗是很難成功的！因為人的手很難通過主觀判斷，拉動木塊做勻速直線運動，因而彈簧測力計的示數很難穩定下來，這時候大部分人只能隨便讀個數據“忽悠”一下學生。然而，具有探究意識的學生是那樣好忽悠的？筆者在講這節課時，讓學生分組實驗，結果出現了同樣的器材同一小組不同學生測出數據不同的現象。是回避矛盾還是承認事實？我選擇了后者。因為這樣不僅可以引發學生探討成因，還能引導學生踐行實事求是的科學精神。然而，如何加深學生對二力平衡條件的深刻理解如何準確測量數據呢？

首先，針對“如何控制木塊做勻速直線運動”的問題，我開始想到了使用勻速電機拉動木塊。實際操作中發現，雖然勻速電機控制了木塊做勻速運動，但是木塊在運動過程中很難保證做直線運動。從火車在鐵軌上運行受到啟發，我將木塊固定，制作了一段滑軌，用勻速電機拉動木板在滑軌上做勻速直線運動，根據運動相對性，木塊相對木板在做勻速直線運動，完美解決第一個問題。

其次，對于彈簧測力計讀數難的問題，筆者嘗試了用電子測力計代替、將測力計豎直固定等方式改進，結果都不是很理想。如何讓測量數據直觀而準確的顯示出來呢？筆者在研究教材過程中發現，教材多處“擴展性實驗”中用到了傳感器，那么我們何不用拉力傳感器來代替彈簧測力計呢？于是，筆者將拉力傳感器固定在基座上，一端與木塊相連，另一端與數據采集器相連，數據采集器再與電腦相連，木塊所受摩擦力通過電腦上的相關軟件處理，以圖像和數據直觀展示出來，通過實驗驗證，效果良好。

根據以上的實驗改進，最終我們就得到了一整套探究“影響滑動摩擦力大小因素”的實驗器材。按照實驗要求完成相關實驗，我們最終可以在電腦上得到如下的數據。（如下圖）

將每一次實驗的數據收集起來，繪制表格。根據控制變量法，對比數據，學生可以很容易的得出結論：滑動摩擦力大小與壓力大小、接觸面粗糙程度有關，壓力越大，接觸面越粗糙，滑動摩擦力越大。

參考文獻：

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