再談力學(xué)實(shí)驗(yàn)的思想和方法

　　力學(xué)實(shí)驗(yàn)在高考中是“重頭戲”之一，尤其是使用人教試用版新課標(biāo)的省份，由于熱學(xué)、光學(xué)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也隨相關(guān)章節(jié)納入了選修部分，力學(xué)實(shí)驗(yàn)在高考中的重要性相應(yīng)提高，也是每年高考的必考內(nèi)容，如江蘇自2008年以來(lái)高考實(shí)驗(yàn)考題總分均為18分（滿分120分），電學(xué)8分，力學(xué)10分。但許多考生往往重電學(xué)輕力學(xué)，雖然力學(xué)部分總體難度不大，考題常是原實(shí)驗(yàn)題或其改型，但每年的得分情形卻很不樂(lè)觀。那么，復(fù)習(xí)中該注意哪些問(wèn)題，采取哪些方法，才能取得較好的效果呢？
　　一、注重物理思想的挖掘，注重物理規(guī)律的復(fù)習(xí)，注重實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建。
　　1.力學(xué)實(shí)驗(yàn)考查的本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律的運(yùn)用，綜合性要求較高。
　　近幾年許多高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)題的考查突出了靈活性和技巧性，考出了能力，一直是高考實(shí)驗(yàn)考查的大熱門。但從知識(shí)的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，很多實(shí)驗(yàn)題體現(xiàn)的還是單一的伏安法的“大思想”［１］，加一些函數(shù)分析、數(shù)據(jù)處理等數(shù)學(xué)方法，再加一些如“等效電源、等效替換、轉(zhuǎn)換測(cè)量、半偏法”等物理方法，使電學(xué)實(shí)驗(yàn)具有多樣性和復(fù)雜性。相比之下，力學(xué)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的多是物理知識(shí)、物理規(guī)律，所以對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，其實(shí)是以對(duì)力學(xué)知識(shí)、力學(xué)規(guī)律的牢固掌握、綜合運(yùn)用為前提的。如在驗(yàn)證“加速度與力、加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，只有對(duì)連結(jié)體正確運(yùn)用牛頓第二定律，從立式中熟練分析加速度和小車質(zhì)量、砂桶重力、摩擦力（當(dāng)出現(xiàn)未平衡或平衡不足或平衡過(guò)度等情形時(shí)）相互之間關(guān)系，才能對(duì)諸如圖線為何彎曲、如何彎曲、何時(shí)不過(guò)原點(diǎn)、與哪個(gè)量成線性等問(wèn)題加以分析，得出正確的結(jié)論。更為重要的是，很多時(shí)候考題中出現(xiàn)的不是課本上的原型實(shí)驗(yàn)，而是其變型或拓展。
　　2.注重力學(xué)習(xí)題與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷霓D(zhuǎn)化。
　　近年來(lái)的許多力學(xué)實(shí)驗(yàn)題，總是和力學(xué)習(xí)題有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，有的更是直接由習(xí)題變化而來(lái)。因此，從這一點(diǎn)上來(lái)講，力學(xué)實(shí)驗(yàn)出新題很容易，其靈活性和多樣性也很容易做到，許多題目都可以轉(zhuǎn)型為實(shí)驗(yàn)題，一樣可以考出能力。（如2008年江蘇高考第11題）
　　3.挖掘?qū)嶒?yàn)中的物理思想，總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法。
　　2008年高考第11題中的物理思想和方法，所體現(xiàn)的是轉(zhuǎn)換測(cè)量的方法。其實(shí)與之相似的物理模型有很多，如圖1所示裝置，為了測(cè)定在光滑桌面上的被壓縮了x的彈簧中儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能，同樣可通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)出離開(kāi)桌面的動(dòng)能，進(jìn)而可知彈簧中儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能。
　　再如圖2，在驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒時(shí)，體現(xiàn)的依然是轉(zhuǎn)換測(cè)量的物理思想，不過(guò)這里需要的是碰后速度（動(dòng)量）而不是速度平方（動(dòng)能），故最后表達(dá)式中只有OP、ON、O′M等代表碰前或碰后速度的位移量，這里不再一一展開(kāi)。
　　二、重對(duì)比、重?cái)U(kuò)充，在對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)鞏固掌握的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)同一器材去擴(kuò)充不同的實(shí)驗(yàn)，同一實(shí)驗(yàn)去用不同的器材（或不同的設(shè)計(jì)）。
　　物理解題中注重一題多解、一題多變、多題歸一，其實(shí)，在力學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)中也要注重這種思想，不過(guò)在形式上稍有不同。針對(duì)高考中力學(xué)實(shí)驗(yàn)有許多是原題的改型，復(fù)習(xí)中可讓學(xué)生思考同一器材可開(kāi)展多少實(shí)驗(yàn)？并加以區(qū)別、對(duì)比。
　　例如：圖3為探究牛二定律實(shí)驗(yàn)的裝置圖，但這一裝置還可以用來(lái)做其他很多實(shí)驗(yàn)，命題人可以多角度多方位來(lái)考，如：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證機(jī)械能守恒（M和m構(gòu)成的系統(tǒng)）、測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)等。
　　在不同的實(shí)驗(yàn)中，看上去相似的東西有許多不同的本質(zhì)，如圖4為探究加速度與物體受力的關(guān)系時(shí)畫出的a-F圖，圖6為研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)畫出的v-t圖。兩圖都發(fā)生了彎曲，且實(shí)驗(yàn)裝置圖也一樣，許多同學(xué)在分析彎曲原因時(shí)就可能搞不清楚二者的區(qū)別。圖5是該實(shí)驗(yàn)在研究某一次勻變速（即一根紙帶）時(shí)的情形，v-t圖告知我們后來(lái)a在變小，主要原因是滑輪高度不適當(dāng)，從而使小車在末端時(shí)拉線與板不平行，合力變小，使a變小。這樣的對(duì)比訓(xùn)練，必然使學(xué)生受益匪淺。值得注意的是，在2010年江蘇高考卷中，這個(gè)裝置又被用來(lái)探究空氣阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)速度的影響。
　　三、對(duì)力學(xué)分組實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)應(yīng)注重實(shí)際操作，熟悉過(guò)程，把握細(xì)節(jié)。
　　在力學(xué)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)中，許多老師為了節(jié)約時(shí)間，熱衷于“紙上實(shí)驗(yàn)”，以為這樣做是省時(shí)高效的，其實(shí)不然。讓所有同學(xué)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，親手做一下，重溫過(guò)程，體驗(yàn)細(xì)節(jié)，對(duì)提高復(fù)習(xí)的有效性是大有裨益的。
　　1.力學(xué)實(shí)驗(yàn)的遺忘甚于電學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于力學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在高一時(shí)所學(xué)，再加上較多同學(xué)平時(shí)不重視，進(jìn)入高三，已時(shí)隔兩年，遺忘是必然的事情，而親手操作、親歷過(guò)程是最好的記憶重現(xiàn)手段，這些時(shí)間是值得“浪費(fèi)”的。當(dāng)然，可以將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行某些歸類，如按器材分類有：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器類、平拋類、單擺類，可以幾個(gè)實(shí)驗(yàn)一起做，分類復(fù)習(xí)。
　　2.有利于細(xì)節(jié)的把握。有許多實(shí)驗(yàn)題其實(shí)是實(shí)驗(yàn)中細(xì)節(jié)的重現(xiàn)，如在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，要選取起始步驟操作（即先開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后釋放紙帶）不一定能得到滿足條件的紙帶。這一點(diǎn)，不親歷，是不會(huì)體會(huì)的，只有去實(shí)際操作，才會(huì)發(fā)現(xiàn)有多條根本不接近2mm，其實(shí)這是由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)針不容易恰好和手的動(dòng)作同步，所以實(shí)驗(yàn)中要求多打幾條，所以才有了挑選紙帶這一步驟（當(dāng)然還要挑選點(diǎn)跡清晰的低帶）。
　　3.有利于互動(dòng)合作，有利于培優(yōu)補(bǔ)差。由于個(gè)體的差異，在課堂上不可能每個(gè)學(xué)生都能達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)效果，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后的分組實(shí)驗(yàn)，有利于他們?nèi)￠L(zhǎng)補(bǔ)短，合作探究，互相促進(jìn)，大面積提高復(fù)習(xí)效率。另外，實(shí)驗(yàn)中的小組分作、互動(dòng)探究也有助于物理品質(zhì)的培養(yǎng)，有助于合作探究思想的養(yǎng)成，而這正是我們物理學(xué)科教學(xué)的最終目的。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］吳政.電學(xué)實(shí)驗(yàn)大思想與小方法［J］.物理教師，2009，7，20.