輔助學生解題的小實驗三例
2008-12-31 00:00:00陳廷
物理教學探討 2008年9期
物理實驗是學好物理課的必要組成部分，它不僅可以作為物理理論的檢驗標準，還可以幫助我們解決習題的難點。此外，物理實驗本身即包含了極為豐富的教學內容。在高中物理解題教學中，面對習題描述的現象，高中生常常做出錯誤的分析。本文列舉用繩做的三例實驗，意在說明：可以通過實驗的方法解決高中生在解決習題時的思維障礙；小器材、小實驗也可以起大作用。
1 利用繩產生彈力的特點做實驗
例1 如圖1所示，物體的質量為2kg，兩根細繩AB和AC的一端連接于豎直墻上，另一端系于物體上，在物體上另施加一個與水平線成θ=60°的拉力F，若要使繩都能伸直，求拉力F的大小范圍。
初學者容易想到此題存在臨界條件，但是，F足夠大（小）時，對應哪根繩松弛，學生容易判斷錯誤。
筆者用繩組成如圖2裝置：B、C端利用磁鐵固定于黑板上，A端系重物，F端用彈簧測力計連接。
實驗時，緩慢改變F的大小，可以看到，F足夠小時，AC繩松弛，F足夠大時，AB繩松弛。
如此，學生很容易正確判斷出臨界條件了。
2 利用繩長度幾乎不變的特點做實驗
例2 如圖3所示，物體A和B的質量為m，且分別與輕繩連接跨過定滑輪（不計繩子與滑輪，滑輪與軸之間的摩擦），用水平力使物體B沿水平方向做勻速直線運動，請分析繩彈力的變化情況。
此類型的題常常出現在《牛頓運動定律》一章中，即《運動的合成和分解》一節之前，在這種情況下，怎樣講解此題呢？筆者是這樣做的：在黑板上畫一條水平線，取一不易伸長的細繩跨過吸附在O點的磁鐵（圖4）。繩的初始端分別為A1、B1，再取B1、B2，B3，B4等間距（意為勻速），拉緊繩后，對應端為A2，A3，A4。測量各A點的距離，易知：A做加速度減小的加速運動。知道A的運動情況后，就容易可以判斷出繩拉力的變化了。
即使是在《運動的合成和分解》一節中，此實驗對學習仍然具有積極的意義。
3 利用繩和桿的不同做實驗
例3 如圖5所示，水平輕質桿固定于O點且可繞O在豎直平面內自由轉動，水平桿長為2L，另一端及中點各有一個質量為m的小球，求當桿由水平位置無初速度釋放轉到豎直位置的過程中A球減少的機械能？
眾多學生認為此題中的桿對小球不做功，為打破該想法，本人把桿換成繩演示此實驗：在O點吸附一磁鐵，系一細繩，釋放后，觀察到B球落后于A球（如圖6所示）。
一經演示，眾多學生恍然大悟：桿對B球做正功——讓B球快了一點！后續分析，教師自然輕松了不少。
面對新課程改革、高考，筆者認為習題課輔以實驗，不但可以提高習題課的有效性，而且可以增加學生的學習興趣；不但化抽象為具體，而且凸顯了物理學科是以實驗為基礎的學科特點。歡迎老師們都來深入研究，共同提高。
(欄目編輯王柏廬)
