高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的故障探討

陳良耀

◆摘? 要：實(shí)驗(yàn)作為高中物理重點(diǎn)教學(xué)模塊，同時(shí)也是高中生物理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)內(nèi)容。在高中物理實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，力學(xué)內(nèi)容所比重十分顯著，更是高中生物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。教師在組織力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，經(jīng)常因?yàn)楦黝愐蛩貙?dǎo)致力學(xué)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)故障，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)失誤。鑒于此，文章主要圍繞力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)的故障展開分析，以便高中生在今后的力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)和操作時(shí)，能夠有效規(guī)避實(shí)驗(yàn)故障，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)性。

◆關(guān)鍵詞：高中物理;力學(xué)實(shí)驗(yàn);故障分析

在高中物理教學(xué)體系中，力學(xué)是主要的教學(xué)模塊，為了讓高中生深入理解力學(xué)知識(shí)，教師通常會(huì)組織力學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中，對(duì)力學(xué)內(nèi)容加深理解。但是，在具體的實(shí)驗(yàn)操作過程中，總會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因，導(dǎo)致力學(xué)實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行過程中出現(xiàn)故障，在很大程度上造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差，甚至還會(huì)導(dǎo)致力學(xué)實(shí)驗(yàn)中斷。因此，下面主要圍繞高中力學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，常見的幾點(diǎn)實(shí)驗(yàn)故障風(fēng)險(xiǎn)展開分析，從而進(jìn)一步規(guī)范學(xué)生力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究和操作流程，奠定良好的知識(shí)儲(chǔ)備，全面提高高中生力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段的故障分析

關(guān)于力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是前提基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量將在很大程度上決定著力學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情況以及完成質(zhì)量。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，學(xué)生需根據(jù)力學(xué)實(shí)驗(yàn)類型，合理設(shè)定實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備以及操作步驟，從而保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究流程更加具有規(guī)范性。但是，如果在具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)榭紤]不周全，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)裝置選擇、搭配不合理，將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)故障風(fēng)險(xiǎn)增加。比如說，牛頓第二定律力學(xué)實(shí)驗(yàn)，是高中物理重點(diǎn)內(nèi)容。學(xué)生在設(shè)計(jì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)之后，得出力學(xué)圖像并非直線。通過故障分析與總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)造成故障的原因，是學(xué)生將m看作砝碼質(zhì)量，而不是（M+m）mg，導(dǎo)致力學(xué)圖像出現(xiàn)偏差.所以，在今后的力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理理論基礎(chǔ)進(jìn)行深刻剖析，掌握力學(xué)實(shí)驗(yàn)條件，以及各項(xiàng)參數(shù)含義。并以此為依據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置以及計(jì)算公式進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而保證力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更加有效，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)誤差，而影響整個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究質(zhì)量。

二、器材本身的故障分析

在力學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)器材所發(fā)揮的作用十分顯著，同時(shí)也是影響實(shí)驗(yàn)故障的主要因素。實(shí)驗(yàn)器材自身?xiàng)l件，在很大程度上決定著力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否會(huì)出現(xiàn)誤差。比如說，利用彈簧秤測拉力的物理實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，彈簧秤本身的條件，以及彈簧彈性指標(biāo)等，都將在很大程度上影響著力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作質(zhì)量。如果彈簧秤本身存在故障問題，比如說彈性性能降低，彈簧原始數(shù)值定位不合理，將導(dǎo)致拉力實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差。因此，在力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作過程中，為有效避免器材故障阻礙實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)度，和影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)器材的優(yōu)化選擇與檢驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前，教師需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)手中的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行檢驗(yàn)，其中包括外觀、功能等方面的檢驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)器材，符合力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作標(biāo)準(zhǔn)，從而有效規(guī)避力學(xué)實(shí)驗(yàn)故障。

三、器材組裝階段的故障分析

在力學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，器材組裝階段也容易出現(xiàn)操作故障，從而影響力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作效果。高中生因?yàn)槲锢韺?shí)驗(yàn)思維以及操作能力有限，或者因?yàn)閷?duì)規(guī)范性的組裝流程了解不夠全面，很容易導(dǎo)致組裝過程出現(xiàn)故障或者失誤，而影響器材組裝整體效果。比如說，在計(jì)算重力加速度物理實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，需要學(xué)生對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行組裝，其中包括紙帶的安裝。如果學(xué)生在組裝儀器過程中，操作不合理，比如說紙帶裝反，將出現(xiàn)紙帶不顯示點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，或者是運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)偏差。因此，在力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段，物理教師要根據(jù)具體操作標(biāo)準(zhǔn)，向?qū)W生滲透規(guī)范性的操作流程。引導(dǎo)學(xué)生自主掌握力學(xué)儀器操作說明，規(guī)范實(shí)驗(yàn)儀器操作和安裝布置，從而保證高中生在物理實(shí)驗(yàn)操作過程中，能夠規(guī)范安裝實(shí)驗(yàn)儀器，保證力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)順利進(jìn)行。

四、實(shí)驗(yàn)操作階段的故障分析

實(shí)驗(yàn)操作階段也是比較容易出現(xiàn)故障風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)節(jié)，很多時(shí)候，因?yàn)閷W(xué)生實(shí)驗(yàn)操作不合理，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)故障出現(xiàn)。比如說，在進(jìn)行力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)操作過程中，學(xué)生需要對(duì)橡皮條角度進(jìn)行有效控制。學(xué)生在橡皮條的角度控制上不夠規(guī)范，與標(biāo)準(zhǔn)情況下的60-90°角存在一定偏差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)操作故障，而影響最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，在力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中，教師需要向?qū)W生滲透正確的實(shí)驗(yàn)操作方法。引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手操作之前，需要進(jìn)行操作步驟，以及實(shí)驗(yàn)要素分析，從而嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境。同時(shí)，教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作過程中，應(yīng)該重視教學(xué)指導(dǎo)，針對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤操作行為進(jìn)行及時(shí)糾正和引導(dǎo)，從而保證學(xué)生的力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)順利進(jìn)行。

五、結(jié)果分析階段的失誤分析

在物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)最終的結(jié)果分析階段，高中生很容易因?yàn)轳R虎或者思路偏差，而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)情況存在偏差。比如說，高中生在分析單擺測重力加速度時(shí)，對(duì)擺長的計(jì)算出現(xiàn)失誤。學(xué)生在計(jì)算過程中，并未將小球的半徑計(jì)算到擺長當(dāng)中，導(dǎo)致結(jié)算結(jié)果出現(xiàn)失誤。因此，教師在組織力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，一定要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真審題。根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)要素、指標(biāo)，對(duì)物理參數(shù)和條件進(jìn)行分析。從而有效梳理物理力學(xué)的數(shù)量關(guān)系，提高高中生力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力。

綜上所述，通過分析高中階段的力學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以判斷出在實(shí)驗(yàn)過程中，容易出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)故障具體有設(shè)計(jì)故障、儀器自身或者組裝故障、實(shí)驗(yàn)操作故障，以及結(jié)果分析失誤等。因此，針對(duì)上述故障問題，物理教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步規(guī)范力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作流程和步驟，完善力學(xué)實(shí)驗(yàn)探究環(huán)境，從而降低實(shí)驗(yàn)故障風(fēng)險(xiǎn)，全面提高高中生力學(xué)實(shí)驗(yàn)操作和探究水平，實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理學(xué)科綜合素養(yǎng)有效提升。

參考文獻(xiàn)

[1]朱李浩.高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的故障探討[J].農(nóng)家參謀，2017（23）.

[2]劉卓然.高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見的故障[J].科技風(fēng)，2017（03）.

[3]衣蓮.高中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的思考[J].信息化建設(shè)，2016（03）.