掌握經典實驗 拓展隨堂演習
——高中物理隨堂實驗教學策略探究

周 巖

(江蘇省徐州市第一中學 221000)

一、物體在斜面上的重力分解

研究力的分解時，可以利用力的三角形、四邊形來求解，我們都知道任何一個物體都有重力，所以碰到這種題目一來就應該畫出重力(豎直向下)，這時，我們將重力分解為兩個分力：一個是物體對斜面的作用力(垂直斜面向下)F2=Gcosα；而另一個是物體在斜面上的分力(沿斜面向下)F1=Gsinα，如圖1所示.

根據這個模型，老師設計了一個隨堂小實驗，目的是讓學生們明白如何將重力分解為沿斜面向下和垂直斜面向下的兩個分力.

步驟如下：第一步，找出一個里面裝滿重物的飲料包裝盒，在這個包裝盒的底部固定一個橡皮筋；

第二步，用一張塑料片，在它上面打好蠟，然后將飲料包裝盒放在上面，使用夾子將包裝盒內的橡皮筋固定到塑料片的一側；

第三步，提起與包裝盒用夾子固定的一端，使形成的斜面有一定的傾斜角，那么，這時我們就可以看見塑料片變彎了，橡皮筋也因為承重而被拉長，如圖2所示.

圖2

首先讓學生們切身地觀察塑料片和橡皮筋因為承受壓力而產生的形變，那么，在這時就可以向學生們提問了，橡皮筋為什么會變長呢？而塑料片又是因為什么變得彎曲呢？

學生們直觀地感受到了重物因為重力在斜面上產生的分力作用效果，加深學生們對這類重力分解方法的印象.

第四步，慢慢提起塑料片以達到增大斜面的傾斜角，一直增大斜面角度直至塑料片完全豎直，這時，我們就可以清晰地看到橡皮筋的伸長量隨著傾斜角的增大而增大，然而塑料片的彎曲程度卻在慢慢變小，即隨著一個分力F2=Gcosα的傾斜角增大而減小，另一個分力F1=Gsinα隨著傾斜角增大而增大.

二、物體做平拋運動時決定運動時間和水平位移的因素

關于平拋運動，學生們經常犯錯，認為平拋物體在運動過程中的時間不是由下落高度決定的，并且他們容易誤解平拋物體的水平位移只由初速度決定，然而，正確的是：平拋運動中，運動時間由下落高度決定，水平位移由下落高度和初速度共同決定.

為了讓學生們切身體會并正確理解物體的平拋運動，老師設計了以下實驗.

老師讓同學們取來兩個一模一樣的斜槽和兩個相同質量的小鐵球以及一塊大鐵皮.在做實驗之前，老師詢問學生：如果有兩個有著相同V0的小鐵球，鐵球一號置于較高的斜槽上，鐵球二號置于較低的斜槽處，由我從不同處拋下，是鐵球一號先落地呢還是鐵球二號先落地？那么，鐵球一號和鐵球二號誰拋得更遠呢？接著，老師就將斜槽固定好，并且讓兩個斜槽處于不同高處，鐵皮就置于斜槽下端，然后同時釋放兩個小鐵球，讓它們從斜槽的頂端自由滾下，如圖3所示.

圖3

判斷兩個小球誰先到達地面的方法很簡單，可以通過聽小鐵球撞擊鐵皮的聲音的前后來判斷小球到達的前后.然后，通過實際觀察，我們可以知道鐵球二號所用時間比較少，并且拋得也比較近；然而鐵球一號所用時間就比較長，并且拋得比較遠.

倘若調整斜槽的高度，將兩個斜槽置于相同高度，然后讓鐵球一號和鐵球二號從斜槽的不同高度處自由滾下，鐵球一號高處滾下，鐵球二號低處滾下，即小鐵球以不同的初速度進行平拋運動，如圖4，相同的操作是，在實驗之前讓學生們猜測是鐵球一號還是鐵球二號先落地，哪個被拋得更遠？

圖4

觀察的結果：鐵球一號的水平位移遠，鐵球二號的水平位移近.

通過這幾次實驗，學生們終于清楚了運動時間只由下落高度決定，并且結論是：平拋運動的運動時間只由下落高度決定；水平位移由下落高度和初速度共同決定.

三、閉合線圈內磁通量的變化率、線圈匝數和它所產生的感應電動勢所成的正比關系

書本上通過條形磁鐵的插入和拔出影響閉合線圈內的感應電動勢的實驗，觀察靈敏電流表指針的擺動幅度，由這個實驗我們可以得出：閉合線路內，磁通量的變化率越大，線圈匝數越多，閉合線圈內產生的感應電動勢越大.由于靈敏電流表的指針是瞬間晃動，存在很多弊端，因此，老師對這個實驗進行了改良，如圖5所示.

圖5

實驗如下：原線圈內通220V的交流電，接著使用銅線制成的副線圈與小燈泡串聯起來.完全閉合橫扼時，小燈泡能正常發光，然后將橫扼緩慢抽離原線圈，那么，這時我們就可以觀察到小燈泡在緩慢變暗.這個實驗彌補了書本上實驗的不足，更加直觀地讓學生們理解感應電動勢變化時，磁通量變化率隨之變化的正比關系.

通過以上三種由教材實驗改良而來的隨堂實驗的講解，我們不難發現，實驗結論的得出需要經過反復多次的實驗，為了讓學生們深入理解這些結論，更應該在課堂上多做實驗，學生們切身體會，就會加深對這些結論的印象，減輕學生的記憶負擔.