高中物理胡克定律探究實驗改進

趙明月 鄒高大

【關鍵詞】 ?普通高中 物理 胡克定律 探究實驗

【中圖分類號】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】 ?A ? 【文章編號】 ?1992-7711（2019）22-140-02

一、引言

物理是自然科學領域的一門基礎性學科，旨在研究自然界物質的基本結構、相互作用和運動規律?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標準（2017年版）》明確提出：“高中物理旨在落實立德樹人的根本任務，進一步提升學生的物理核心素養，為學生的終身發展奠定基礎，促進人類科學事業的傳承與社會的發展?！迸c社會科學類學科不同，物理學中存在眾多的抽象概念及繁雜的數學公式，需基于大量的實驗觀察，通過數學等工具，構建物理模型，經推理論證進而形成理論體系。通過實驗則可以化抽象為具體，形象的展示物理現象的變化規律，同時鍛煉學生的動手實踐能力，激發學習興趣。在實驗探究過程中，掌握科學研究方法，形成良好的思維習慣，因此實驗操作已成為中學物理教學不可或缺的重要組成部分。理論教學過程中，通過實驗演示化抽象為具體，透過實驗變化，引導學生發現問題，形成更為直觀的物理概念，進而利用物理規律解決問題。

人教版《普通高中課程標準實驗教科書·物理（必修）》中，第三章“相互作用”的第二節主要內容為“胡克定律”，并通過實驗探究彈簧彈力與彈簧形變量之間的關系，對于后續理解彈力、重力等力學概念，掌握力的相互作用具有重要作用。

二、實驗現狀

在傳統的物理教學中，一般多是通過彈簧懸置的方法進行測量，如圖1所示，彈簧一端固定于鐵架橫梁之上，另一端則連接砝碼，因重力緣故使得彈簧產生形變，最后通過直尺測量彈簧伸長量。

三、實驗改進

按照普通高中物理必修課程要求，“探究彈簧彈力和形變量的關系”屬于必做實驗，若是教師在教學過程中僅僅局限于課本理論知識點，容易忽視對學生物理核心素養的培養，對于彈簧彈力的定量化關系難以形成直觀感知。教師可根據課堂需要適當創設情境，對已有的實驗方案進行探究改進，從而進一步了解胡克定律。

針對上述實驗方案的不足，設計了如下改進方案，如圖所示，彈簧水平固定在立板的頂部，另一端通過細繩與定滑輪連接，細繩的末端則與砝碼勾和輕薄指針相連。當砝碼勾掛上砝碼后，彈簧將會產生形變，進而帶動細針下降，即可在紙上描點。

a）實驗開始前，移動立板上的紙張，確保輕薄指針中心點與坐標原點重合，且指針與水平坐標軸重合。

b）將砝碼掛在砝碼勾上，此時彈簧會發生形變，指針隨之下降，水平移動紙張，使得指針與鄰近第一根虛線垂直相交，并進行描點。

c）逐步增加砝碼，并重復步驟b）。最后對紙張上的描點進行連線并擬合，即可得到彈簧彈力和形變量之間的關系，如下圖所示。

為了增加實驗的對比性，可更換彈簧重新進行實驗，可前后使用同一張紙張，從而分析得到不同彈簧的勁度系數差異。

在物理日常實驗教學過程中，通過創設情境，對實驗進行改進，以此激勵學生的探究興趣，進而培養學生的物理核心素養和創新能力。與傳統實驗方案相比，在節省實驗耗材的情況下，不僅可以減少實驗數據記錄和處理的工作量，還可以引導學生獨立思考，積極參與實驗探究過程，鍛煉動手實踐能力。

備注：本文系佛山市順德區教育科學“十三五”規劃課題“基于發展物理核心素養的高中力學實驗教學研究”（課題批準號：SDGH2017053）的階段性成果。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

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