在習題課中引入實驗重現物理魅力

林壽木

摘 要：物理實驗常常應用在探究物理規律課和概念建立課堂，凸顯物理實驗的重要性，而在習題課中物理實驗往往被淡化了，加強習題課引入實驗會重現物理魅力。

關鍵詞：高中物理；習題課；物理實驗

引言

習題課教學是中學物理教學的重要組成部分，對物理教學起到舉足輕重的作用。但高考的指揮棒、應試教育給學生沉重課業負擔，習慣于高密度、大題量機械模仿學習，缺乏獨立思考能力，質疑問題意識薄弱，課堂互動沒有活力，猶如一潭死水。以教師講授為中心、以課堂為中心、以練習為中心，不尊重學生人格，沒有關注學生個體差異，教師憑借教學經驗進行教學。沒有針對性，師生處于不同頻，使得習題課處于低效率。物理習題課堂漸漸失去生機，失去物理原有的味道。如何能改變這種現狀？

從2015全國高考實驗題目談起：

某物理小組的同學設計了一個粗制玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗。所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器（圓弧部分的半徑為R=0.20m）。

完成下列填空：

（1）將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖1（a）所示，托盤秤的示數為1.00kg；

（2）將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時，托盤秤的示數如圖（b）所示，該示數為 kg；

（3）將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經過最低點后滑向另一側，此過程中托盤秤的最大示數為m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如表1所示：

根據以上數據，可求出小車經過凹形橋最低點時對橋的壓力為 N；小車通過最低點時的速度大小為 m/s [1 ]。

點評：考察圓周運動的“凹形橋”模型應用，傳統習題改造成實驗題，給人耳目一新的感覺，命題者沒有被考試大綱匡住，在意料之外，又在情理之中。給我們一線教師的啟示：不僅關注分組實驗、演示實驗，特別是在習題課中能引入物理實驗提供導向。筆者結合共點力平衡習題課教學改革嘗試談談自己一點拙見。

1 引入實驗，為學生設置“臺階”，提升物理素養

物理實驗將問題情景化，突破解習題“無源之水無本之木”的尷尬境地，邊玩邊做，實現學生物理實驗素養的提升和知識運用能力。

案例1：如圖2所示，有一根長度已知的細繩中央懸掛一件重力已知的重物，然后沿著直尺雙手慢慢分開，觀察分開到什么距離時細線斷了，這樣就可以算出細線所能承受的最大的拉力。

請說出計算的依據，并列出計算的公式。

這是一道聚實驗與習題于一體的題目，實驗材料易得但困難在于：

（1）很多的學生不重視物理實驗，懶得動手做實驗。

（2）對學生來講這題目難度很大，沒有提供具體物理量，幾乎無從下手。

（筆者布置課后作業，學生幾乎空白，或抄答案）

先布置讓學生準備實驗材料，在課堂展示比比誰做的最好，測量出物理量并列出計算的公式，學生積極性很高，但學生展示過程暴露問題：（1）細繩太粗或物體太輕拉不斷。（2）尺子太短，細繩太長。（3）操作雙手沒有慢慢分開，斷點位置找的不準確。（4）測量物理量誤差大。這些問題暴露高中學生物理實驗素養薄弱，動手能力有待于進一步提高，如何選擇器材？如何進行有效實驗？如何減小實驗誤差？如何改進實驗使得實驗順利進行？學生問題一一暴露出來，教學針對性更強了。將實際問題轉化物理模型，受力分析畫受力圖，正交分解，利用平衡規律和幾何知識，求出最大拉力和計算的公式，學生體會：原來物理可以邊做邊玩。

點評：情景認知理論認為：只有學習被鑲嵌在學習者熟悉的生活和自然情景中，有意義的學習才能發生。實驗探究情景的創設有效激發學生學習興趣，形成良好實驗氛圍，能提升學生物理實驗素養和運用平衡解決物理問題能力。

2 引入實驗開展習題拓展探究，實現學生深度學習

案例2：如圖3所示，一根細繩上吊著A、B兩個小球，當兩個大小相等、方向相反的水平力分別作用在兩個小球上時，可能形成圖4所示的哪種情（ ）

學生1：選擇A因為球A受到向左的力向左偏，而球B受到向右力向右偏（憑感覺，統計選A接近一半）。

學生2：D不可能的，因為繩AB力不大，球A不可能向右偏，C有可能對（不確定）。

學生3：B可能對的，理由沒法說……

點評：充分讓學生表達自己的想法，營造自由、民主交流氛圍。

老師：大家講得好，現在我們通過實驗來驗證我們想法。（由于時間緊，已組裝好分組實驗器材）

器材：AB球用質量較大的相同鉤碼（200g）代替、彈簧測力計（量程5N）、鐵架臺。

實驗完后讓學生展示實驗：原來B答案正確。如圖5。

學生4：禁不住的問：為什么會這樣呢？

學生七嘴八舌交流討論起來。

由此引出受力分析、力的合成與分解、連接體、整體和隔離方法應用，特別有的學生引入整體方法很快解決問題。實現一題多解培養學生思維的廣度，解決平衡問題知識很自然的和盤托出，而探索腳步永遠沒有停下來。

學生5：我們組發現：只要彈簧測力計大小相等方向相反且無論沿任意方向，輕繩仍然處于豎直狀態。學生探索熱情被再一次的點燃，教室再一次沸騰起來。甚至有的學生把選擇題A、C、D選項狀態下的倆彈簧測力計力大小都記錄。并在當堂展示實驗結果。

老師：既然只要彈簧測力計大小相等方向相反且無論沿任意方向，輕繩仍然處于豎直狀態。那么輕繩所受的彈力一樣嗎？如圖6。

學生：交流討論、做實驗驗證，課堂再一次熱鬧起來。震撼結論是：相等，并且再通過共點平衡知識證明：理論與實踐是一致的。

心理學研究表明：人不能長期容忍認知心理不平衡，人都有填補空缺、解決問題的認知本能，一旦引發這種認知沖突，就會激發學生求知欲望和好奇心，這種沖突是實現知識轉變的契機和動力。

點評：建立“以學生為中心”的課堂，促進學生學習方式轉變，使教學方式由重“教”向重“學”轉變，由重“結果”向重“過程”轉變，由單向信息傳遞向綜合互動轉變，這樣的課堂有助于培養學生自主學習意識和良好的學習習慣，這樣的課堂既符合新課程標準的目標，又有利于培養學生實驗能力、實踐能力、探究能力和創新能力，更好促進學習方式的轉變 [2 ]。這樣的習題課實現了教師少講，學生多學，重現了物理課堂的魅力。

參考文獻：

[1]詹國榮.關注區別 順應風格——談全國卷背景下的高中物理教學[J].福建基礎教育研究，2015（8）.

[2]戴苾芬.基于高中物理教材課程資源開發與利用的研究[J].物理教師，2016（2）.