高中物理實驗中有效問題的探索與實踐

【摘要】本文探討高中物理實驗中有效問題的重要性，提出一系列探索有效問題的方法和實踐策略．通過引導學生提出有效問題、設計實驗方案、進行實驗操作和分析實驗結果，培養學生的科學思維和實踐能力，提高高中物理實驗教學的質量和效果．

【關鍵詞】高中物理；實驗教學；解題實踐

物理是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗在高中物理教學中占據著重要的地位．通過物理實驗，可以讓學生更直觀地理解物理概念和規律，培養他們觀察能力、動手能力和科學思維．然而，在實際的高中物理實驗教學中，往往存在一些問題，如實驗目的不明確、實驗過程形式化、學生參與度不高等．為了提高高中物理實驗教學的質量和效果，教師需要探索和實踐有效的問題，引導學生積極參與實驗，深入思考物理現象背后的本質．

1高中物理實驗中有效問題的重要性

1.1激發學生的學習興趣，培養學生的科學思維

有效問題能夠激發學生的好奇心和求知欲，使他們對物理實驗產生濃厚的興趣．當學生面對一個有趣的問題時，會主動地去思考、探索和解決，從而提高學習的積極性和主動性．提出有效問題需要學生運用科學思維方法，如觀察、分析、歸納、推理等．在解決問題的過程中，學生不斷地進行思考和實踐，逐漸培養起科學思維能力．

1.2提高學生的實踐能力，促進學生的合作學習

有效問題往往需要通過實驗來解決，這就要求學生親自動手操作實驗儀器，進行實驗設計和數據分析．在這個過程中，學生的實踐能力得到了鍛煉和提高．在解決有效問題的過程中，學生可以分組合作，共同討論實驗方案、分工協作進行實驗操作和分析實驗結果．這樣不僅可以培養學生的合作意識和團隊精神，還可以提高學生的交流和表達能力．

2高中物理實驗中有效問題的實踐策略

2.1引導學生提出有效問題

在物理實驗教學中，教師要鼓勵學生積極思考，大膽提問．可以通過創設問題情境、組織小組討論等方式，引導學生提出有效問題．

例如在學習“平拋運動”時，教師可以播放一段平拋運動的視頻，然后提出“平拋運動的軌跡是什么形狀？”“平拋運動的速度和加速度如何變化？”等問題，引導學生進行思考和討論．

2.2設計實驗方案，進行實驗操作

在提出有效問題后，教師要引導學生根據問題設計實驗方案．實驗方案的設計要具有科學性、可行性和創新性．教師可以組織學生進行小組討論，共同設計實驗方案．在設計實驗方案的過程中，教師要給予學生適當的指導和幫助，確保實驗方案的順利實施．實驗方案設計完成后，學生要親自動手進行實驗操作．在實驗操作過程中，教師要注意觀察學生的操作情況，及時給予指導和糾正．同時，教師要提醒學生注意實驗安全，嚴格按照實驗操作規程進行操作．

2.3分析實驗結果

實驗操作完成后，學生要對實驗結果進行分析和總結．在分析實驗結果的過程中，教師要引導學生運用科學思維方法，如比較、歸納、推理等，對實驗數據進行處理和分析，得出實驗結論．同時，教師要鼓勵學生對實驗結果進行反思和評價，提出改進實驗的建議和方法．

2.4拓展實驗內容

在完成實驗教學任務后，教師可以根據學生的實際情況，拓展實驗內容，引導學生進行進一步的探索和研究．

例如在學習“電容器的電容”時，教師可以讓學生設計一個實驗，比較不同電容器的電容值．這樣不僅可以加深學生對物理知識的理解，還可以培養學生的創新能力和實踐能力．

3高中物理實驗中有效問題的探索案例

例利用計算機系統和光電門傳感器測量自由落體運動的加速度，實驗裝置如圖1所示，主要器材有：①光電門；②工字型擋光片；③鐵架臺．需要測量的各物理量見表1．

（1）運用該實驗裝置測量自由落體運動加速度的實驗原理：（用表1中的物理量符號表示）；

（2）若某次實驗使用的工字型擋光片尺寸如圖2所示，工字型擋光片的寬度d=0.02m，兩檔光片之間的距離h為0.15m．計算機系統采集的某一組實驗數據如表1所示，則測得自由落體運動的加速度為（結果保留兩位小數）；

（3）除實驗中偶然誤差外，寫出一條可能產生實驗測量誤差的原因：．

解析（1）用擋光片通過光電門時的平均速度代替中間時刻的瞬時速度，則擋光片下上依次通過光電門時做勻加速直線運動，根據運動學規律有vt2－v12=2gh，解得g=vt2－v122h=dt12－dt22h．

（2）將表格中的相關數據代入上式，則解得g=11.03m/s2．

（3）該實驗中計算出的v1和vt對應的位置之間的距離大于圖中給定的距離h，而計算時采用的是圖中給定的距離．

問題設計的有效性分析實驗原理是一個實驗的靈魂，解決任何一個高考物理實驗試題，都需要先弄清實驗原理.因此，本例第（1）問中首先對實驗原理進行了考查，考生要結合實驗目的和物理規律，認真分析器材和實驗過程方能解答；第（2）問中，要測量重力加速度的值，表中列出了實驗數據，代入即可解答，考查了學生運用物理知識處理物理問題的能力；第（3）問中要求學生對產生實驗誤差的來源進行分析，為準確測量做好基礎．可見，本題中的三個問題考查了學生對測量重力加速度的掌握程度，屬于有效性問題．

4結語

高中物理實驗中有效問題的探索與實踐是提高物理實驗教學質量和效果的重要途徑．通過引導學生提出有效問題、設計實驗方案、進行實驗操作和分析實驗結果，培養學生的科學思維和實踐能力，激發學生的學習興趣和創新精神．在今后的高中物理實驗教學中，教師要不斷地探索和實踐有效的問題，為學生的成長和發展提供更好的教育服務．

【本文系江蘇省泰州市教育學會“十四五”規劃2022年度課題“高中物理項目化探究性實驗的設計和實踐研究”（編號：TZ2022150）階段研究成果】

參考文獻：

[1]孫永恒.高中物理有效問題設計研究[J].課程教育研究，2019（09）：175-176.

[2]石雅.高中物理教學中有效問題設計的策略探索[J].數理化解題研究，2015（12）：64.

[3]施翠華.高中物理課堂中問題鏈的有效應用[J].教育界，2023（26）：20-22.