以實驗為媒，提升學(xué)生物理素養(yǎng)

孟朝強

物理教學(xué)應(yīng)以實驗為基礎(chǔ)，在實驗教學(xué)上多做文章。那么，如何設(shè)計一個好的探究實驗?zāi)兀?/p>

第一步：內(nèi)容分析。

在開始實驗設(shè)計之前，首先要對教材內(nèi)容進行詳細分析，確定哪些是學(xué)生已知的，哪些是學(xué)生需要通過探究獲得的，為下一步的實驗設(shè)計打好知識基礎(chǔ)。

在知識方面，“實驗：探究功與速度變化的關(guān)系”是人教版高一年級必修2第七章第6節(jié)的內(nèi)容，它是在已明確了“功”的概念和理論探究了“彈性勢能的表達式”的基礎(chǔ)上，過渡到探究“動能表達式”的內(nèi)容。在學(xué)生方面，首先，學(xué)生經(jīng)過一個多學(xué)期高中物理的學(xué)習(xí)，思維水平已有所提高，能夠用所學(xué)的知識分析一些問題。其次，學(xué)生頭腦中已有模糊的“動能”概念。第三，具備開展探究實驗和運用計算機軟件（如Excel軟件）的基本技能。第四，學(xué)生憑生活經(jīng)驗有模糊的認識，動能大小應(yīng)與速度有關(guān)，但具體是什么樣的關(guān)系還不清楚。綜上所述，我們深入探究“動能”就有了可能。

第二步：實驗的理論分析。

實驗的設(shè)計不只需要對學(xué)生和知識進行分析，還需要對教材內(nèi)容進行理論分析。這一步的目的主要是確定采用何種方式開展實驗，為下一步選擇實驗方式提供理論支撐。

為幫助學(xué)生逐步深入到對動能的定量研究，我設(shè)置了一個開放性的問題以引發(fā)學(xué)生的積極聯(lián)想：如何尋找一種方式把動能表現(xiàn)出來，以便我們進行度量呢？學(xué)生經(jīng)過討論和教師的引導(dǎo)，并借鑒上節(jié)內(nèi)容，能夠想到兩種方法：一是通過做功使物體獲得動能；二是可以將運動物體克服阻力運動的最大距離來度量動能的大小。但第二種方法如何得到動能？學(xué)生討論后就會發(fā)現(xiàn)，又回到了第一個方法。經(jīng)過一番討論，確定通過做功的方式使物體獲得動能。

第三步：實驗的具體設(shè)計。

實驗設(shè)計階段是學(xué)生進行定量化探究的主要階段，能鍛煉學(xué)生充分運用已學(xué)知識處理新問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教師引導(dǎo)學(xué)生進行討論，最終使學(xué)生明確實驗中需要測定的物理量有物體質(zhì)量m、彈出物體速度v；確定實驗中需要的主要器材有相同規(guī)格的皮筋四根、氣墊導(dǎo)軌、相同規(guī)格的滑塊兩至三塊（配重片）、天平、擋光片、光電門。其中，滑塊質(zhì)量可通過天平測出；滑塊的瞬時速度由擋光片、光電門等測定；氣軌調(diào)成水平。根據(jù)“控制變量法”，展開實驗。最后利用所測數(shù)據(jù)，借助Excel軟件畫出相對應(yīng)的圖像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ek-mv2圖像為一直線。至此，學(xué)生初步獲得了動能的表達式，即Ek=kmv2（k為待定系數(shù)）。數(shù)據(jù)準確的話，還可求出系數(shù)k=1/2。

學(xué)生在實驗探究中真實地體驗科學(xué)探究的過程，不斷提升自身的科學(xué)素養(yǎng)。