高中物理力學實驗教學研究

張雪

摘 要：物理學科具有較強的理論與實踐綜合性，是一門應用性極強的自然科學。在高中物理內容體系中，力學是重要的組成部分，力學實驗是各種力學原理與公式的直接來源。在現(xiàn)階段的高中物理力學教學環(huán)節(jié)中，實驗的重要性沒有得到充分體現(xiàn)，使得教學理論化過重，知識的呈現(xiàn)方式枯燥晦澀。本文以人教版高中物理為例，對力學實驗教學進行綜合研究。

關鍵詞：力學實驗;高中物理;人教版

物理力學實驗與常規(guī)的物理實驗相同，具備理論與實踐的統(tǒng)一性，但是由于現(xiàn)階段力學教學偏重于理論講解，使得學生在進行力學實驗探究時會感到枯燥乏味，缺乏實踐探究的主動性與思維的發(fā)散性。因此，如何有效開展力學實驗教學，推動實驗教學發(fā)展是廣大高中物理教育工作者的重要工作。

一、重要性分析

力學是高中物理內容體系的重要組成部分，力學實驗也是高中實驗教學的重要內容，與電學、熱學等知識體系存在較強的耦合性。在高中物理學習中，力學部分極為重要。借助力學實驗的學習與實踐，學生可以初步掌握將現(xiàn)實問題轉化成物理模型的抽象思維。在新課改背景下，高中物理學習具備了新的要求，即要求學生具備科學的物理學習與思維方法，整合相關的解題與思維方法，將理論與實踐高效整合，提升物理教學的質量。

二、問題現(xiàn)狀

（一）實驗設計

在進行實驗設計之前，教師會設置相應的實驗目標，通過這些目標對學生的實驗探究方法與操作過程、理論應用、情感體驗進行綜合評價。但是在實踐過程中，教師的預先計劃與現(xiàn)實情況存在較大的差異性，教師對實驗過程的考量也不會如此細致，往往聚焦在實驗操作以及現(xiàn)象、結果等，缺乏對其他既定目標的落實。事實上，我國多數(shù)地區(qū)的高中物理實驗教學仍然沿用常規(guī)的方法，學生與學生之間、學生與老師之間的交流互動不足，絕大多數(shù)時候仍然是教師灌輸式的教學方式，甚至通過理論講解的方式取代實驗探究，將實驗課上成了理論教學課。

（二）教學演示

現(xiàn)階段，高中物理實驗教學往往采用“原理簡介+教師演示+學生實踐”的模式，其中“教師演示”指的是在學生進行試驗之前由教師對實驗環(huán)節(jié)的操作及常見問題進行預先講解與說明。部分教師的演示過程按部就班，缺乏設計，學生會感到枯燥乏味;也有教師將實驗講解得極為抽象，學生很難抓住實驗探究的關鍵點，使得學生喪失動手實踐的興趣。除此之外，教師的演示也存在不確定性，比如步驟繁瑣的實驗以及本身缺乏科學性的實驗。

（三）學生實踐

在高中物理教學中，大量的學生實踐機會被教師演示以及仿真實驗取代，學生真正動手實踐的機會越來越少。在有限的操作環(huán)節(jié)，由于實驗室老化、儀器有限等客觀原因，實驗地效果很難得到保證，使得實驗探究的科學性有所欠缺。

三、實驗教學——以“機械能守恒定律”實驗探究為例

驗證性實驗是對假說或結論進行驗證的過程，通過實驗來驗證假說的準確性。在教學環(huán)節(jié)，一般由教師給定針對某一物理規(guī)律的猜想，引導學生對實驗進行設計與操作，驗證猜想的準確性。

（一）實驗目的

1、根據(jù)重物下落驗證機械能守恒定律;

2、理解需要直接測量的物理量;

3、學會數(shù)據(jù)測量方法，掌握瞬時速度的求解方法;

4、科學分析實驗誤差以及誤差來源

（二）物理原理

物體在只受重力作用進行自由落體運動時，重力勢能與動能相互轉化，滿足機械能總量不變的特征。

（三）實驗設計

1、問題導入

機械能守恒定律原理：在只受重力或彈簧彈力作用的力學系統(tǒng)內，動能與重力勢能（彈性勢能）可以相互轉化，保持機械能總量不變。需要注意的是，若要滿足機械能守恒，則需要系統(tǒng)只受重力（彈簧彈力）做功。

2、情境創(chuàng)設

在物體自由落體運動過程中，如何驗證機械能守恒定律？如何定量測算下落物體減少的重力勢能以及增加的動能？

3、實驗操作

根據(jù)上述問題情境，搭建如圖1所示的實驗平臺，重物下落過程中，打點計時器在紙帶上打上一系列的點，重復實驗操作，選擇打點效果較好的紙帶，分析勢能與動能變化的情況，驗證機械能是否守恒。

4、結果分析

在重力作用下，重物的重力勢能減少量與動能增加量相等，兩者相互轉化，機械能保持恒定。在實際操作中，會發(fā)現(xiàn)重力勢能的減少量稍微大于動能的增加量，這是因為重物下落過程中需要克服摩擦力（空氣阻力等）做功。

四、結語

由上述分析可知，高中物理力學實驗包括了基礎概念、物理原理以及實踐操作等部分，這也是物理實驗探究的一般要素。在進行力學實驗探究時，可以結合受力圖等對運動過程進行分析，明確受力關系，強化思維的科學性與邏輯性，切實提升力學實驗及理論學習的效果。

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