談《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)原理的邏輯可行性

王冬梅

(浙江省桐廬中學(xué),浙江 杭州 311500)

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談《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)原理的邏輯可行性

王冬梅

(浙江省桐廬中學(xué),浙江 杭州 311500)

本文以《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)為例，對教學(xué)中實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)的邏輯性進(jìn)行探討，希望能從實(shí)驗(yàn)原理的邏輯性出發(fā)進(jìn)行研究，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性.

驗(yàn)證機(jī)械能定律;邏輯性;有效性

一、問題提出

實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，從《新課標(biāo)》中我們可以看出新課改對實(shí)驗(yàn)有了更高的要求:學(xué)生不但要掌握實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更要掌握原理，也就是實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是什么，這個實(shí)驗(yàn)是為了說明什么問題又是如何說明的.每個實(shí)驗(yàn)都有內(nèi)在邏輯性，特別是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，它對原理的要求更高，邏輯性要求更強(qiáng).而由于傳統(tǒng)課堂的限制，教師往往忽略了實(shí)驗(yàn)原理的重要性，學(xué)生常常也是按部就班，只知其然不知其所以然.如何能夠在教學(xué)中突出實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，引發(fā)學(xué)生思考，從而提高教學(xué)的有效性是筆者一直在思考的.

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理的邏輯可行性的探討

通過研究筆者發(fā)現(xiàn)在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)中，有些方案由于其設(shè)計(jì)存在邏輯性缺陷是不可行的.具體歸納總結(jié)如下：

(一)以重物為研究對象進(jìn)行研究

1.不可以用同一條紙帶的前半段求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭后半段求v與h，再用這些數(shù)據(jù)來驗(yàn)證此定律.

圖1 圖2

2.不可以用v=gt這一公式來求紙帶的瞬時速度.

圖3

從實(shí)際操作來講，如果將紙帶用夾子夾住，先開啟打點(diǎn)計(jì)時器再釋放紙帶，會發(fā)現(xiàn)在最初的位置由于反復(fù)打點(diǎn)，點(diǎn)跡異常清晰.則可以直接取該點(diǎn)為計(jì)時起點(diǎn)，速度為零，無需進(jìn)行判斷；從原理上來講，實(shí)驗(yàn)用的紙帶一般在300 mm左右，相對于整條紙帶的長度，這點(diǎn)誤差是在允許范圍之內(nèi)的，所以根本不需要有這樣的要求.

(二)以擺球?yàn)檠芯繉ο筮M(jìn)行研究

這個實(shí)驗(yàn)在原理中也存在邏輯性錯誤，具體如下：

1.從實(shí)際操作來說，很難做到讓繩子馬上斷掉且不改變速度的大小與方向，所以從原理上就可以看出這個實(shí)驗(yàn)很難實(shí)現(xiàn).

2.從原理上看，這是個典型的由計(jì)算題改編而來的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).作為計(jì)算題它沒有任何問題，但作為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，就存在一個邏輯性是否合理的問題.如果以平拋運(yùn)動為模型求速度，就一定要忽略空氣阻力.既然下半段沒有空氣阻力上半段自然也沒有空氣阻力，那么機(jī)械能就一定守恒，根本不需要證明.這和用一條紙帶的前半段求g，用后半段驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律如出一轍，都是不可行的.

3.在教學(xué)中應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的邏輯性

教學(xué)中對于實(shí)驗(yàn)的邏輯性是要求非常高的.教師在平時教學(xué)中應(yīng)引起足夠的重視，每一個實(shí)驗(yàn)原理都應(yīng)先進(jìn)行推理論證，千萬不要出現(xiàn)類似于“用機(jī)械能守恒定律驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的情況”.

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是提高學(xué)生思維能力的重要途徑，學(xué)生明白了實(shí)驗(yàn)原理也就明白了實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，對所要探究的本源也就有了清楚的認(rèn)識.教師在教學(xué)中可巧設(shè)問題，讓學(xué)生充分展開思考，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、辨析能力和推理能力，使學(xué)生的水平得到進(jìn)一步的提高.

[1]李剛.驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)的多種設(shè)計(jì)[J].新高考(高一物理),2016(04).

[2]吳俊、趙信安.解讀“功能”實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化“能量”意識[J].高中數(shù)理化,2012(19)：44-45.

[3]劉玉震.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新方案賞析[J].中學(xué)生數(shù)理化,2014(05)：26-27.

[4]高國龍.用自制擺驗(yàn)證機(jī)械能守恒[J].中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備,2013(23).

[5]石有山.2015年高考物理模擬試題(二)[J].試題與研究(高考),2015(13).

[責(zé)任編輯：閆久毅]

2017-05-01

王冬梅(1982.10月- )，女，吉林長春，中學(xué)一級，本科，從事高中物理教學(xué)研究.

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