引導(dǎo)學(xué)生用體驗性實驗輔助解題培養(yǎng)實踐能力*

牛紅標(biāo)

(河北省保定市第一中學(xué) 河北 保定 071000)

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，體驗性實驗是在新課程理念下提出的一個全新的課題，學(xué)生通過親自體驗實驗解決問題，不僅是一種解題的方法，更是一種學(xué)習(xí)經(jīng)歷，學(xué)生通過親身體驗真實的物理情境建構(gòu)物理規(guī)律的過程，更能夠增強學(xué)生實踐能力．可以極大地提高對物理知識的可感受性．這樣的物理實驗為學(xué)生知識的建構(gòu)起到了一定的支撐作用，有助于學(xué)生在深層上體會物理概念和規(guī)律的生成過程，深刻理解物理概念和規(guī)律，是一種非常實用而高效的學(xué)習(xí)方式．而體驗性實驗更是以器材獲取方便，條件要求寬泛，操作過程相對簡單，現(xiàn)象結(jié)論明顯，有極好的教學(xué)效果，更能有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，能夠使在理論下不容易說清楚的現(xiàn)象和問題很快呈現(xiàn)出來，在練習(xí)題中加強有意識的體驗性實驗，會使學(xué)生根據(jù)物理情境的建模能力大提高，解題能力以及實踐意識加強．下面以幾個小例說明體驗性實現(xiàn)在解題中的重要價值．

【例1】下列有關(guān)靜摩擦力的說法正確的是( )

A.運動物體受到的靜摩擦力的方向一定與物體的運動方向相反

B.運動物體受到的靜摩擦力的方向可能與物體的運動方向相同

C.摩擦力的方向不可能與物體速度方向垂直

D.物體間的正壓力增大摩擦力將增大

分析:摩擦力是生活中最常見的一種力，可以說是我們賴以生存的息息相關(guān)的．如果直接引導(dǎo)學(xué)生就地取材，進行實驗體驗，如圖1所示.讓學(xué)生握筆(當(dāng)然可以是手邊的任何一個物體，稍重一點更好)，處于豎直狀態(tài)，體會物體運動趨勢，筆受到的摩擦力的大小，握力增大，摩擦力大小怎樣？為什么握緊后心里感覺更踏實？因為不容易掉落，學(xué)生會對最大靜摩擦力大小及最大靜摩擦力概念有更深刻領(lǐng)悟．下一步引導(dǎo)學(xué)生豎直向上，豎直向下，水平移動，甚至向任何一個方向運動，只要讓筆保持豎直，學(xué)生自然會發(fā)現(xiàn)，筆受到的摩擦力方向都是豎直向上，摩擦力的方向只與相對運動或相對運動趨勢有關(guān)，而與物體的實際運動沒有直接關(guān)系．學(xué)生通過自己動手去體驗，將輕松得出答案，并深刻理解靜摩擦力的特點及規(guī)律，同時增強了學(xué)生的實踐意識．

圖1 體會物體運動趨勢

【例2】如圖2所示，長為L的輕直桿，一端通過轉(zhuǎn)軸O固定，在中間及另一端分別固定質(zhì)量為m的小球A和B，現(xiàn)將輕桿拉至水平位置由靜止釋放，輕桿擺動到豎直位置的過程中，下列說法正確的是( )

A.下落過程中小球B的機械能守恒

B.下落過程中A，B系統(tǒng)機械能守恒

C.下落過程中A的機械能減少

D.下落過程中A的機械能增加

圖2 例2題圖

分析：由于輕桿上作用力的復(fù)雜性，本題桿下落過程中不能輕易判斷出A，B球之間的桿上有沒有側(cè)向彈力以及側(cè)向彈力的方向，不能容易得出下落過程中是A帶動B還是B帶動A，所以只能直接得出A和B系統(tǒng)機械能是守恒的，而單獨A或B是不是機械能守恒是不能判斷的．但是如果用假設(shè)法，簡單的做一個體驗性的小實驗，便一目了然，我們知道這個問題中A和B是一起下落的，那么如果單獨A或B下落會哪一個更快呢？可引導(dǎo)學(xué)生利用手邊的膠帶(大多同學(xué)是備有的)，拉出一段，拉平后讓其下落觀察擺動時間，模擬A的自由下落；再適當(dāng)加長擺線長度，模擬B單獨下落時間，和剛才模擬A的對比，如果兩個長度差距較大的情況下，兩次下落中B的時間要明顯比A長，根本不用計時儀器，粗略到憑感覺就可能輕松得到．那么本題的答案就明了了，若單獨下落A比B用時短，而現(xiàn)在通過桿連接后是一起下落的，所以下落過程中B對A有阻礙作用，B對A做負功，A的機械能減少B的機械能增加．這個小體驗即能讓學(xué)生深刻體會到實驗的強大作用，也為解決問題提供了一個極好的方法，使學(xué)生認識到物理問題源于實踐．

【例3】(2014年高考北京卷第18題)應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運動，直至將物體拋出．對此現(xiàn)象分析正確的是( )

A．受托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)

B．受托物體向上運動的過程中，物體始終處于失重狀態(tài)

C．在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度

D．在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度

分析：本題其實就是考查學(xué)生的實踐能力，解釋現(xiàn)象以及解決實際問題的能力，如果引導(dǎo)學(xué)生親自體驗一下這個過程，會有更多的收獲．讓學(xué)生將一本盡量厚一點書平放到手上，根據(jù)題目敘述模擬拋書過程，模擬時拋出過程不要急，盡量用時長一些，這樣便于體會，并讓學(xué)生將體驗進行交流．學(xué)生都能輕松體驗出手上壓力的變化，壓力會先增大然后減小，當(dāng)書離開手的瞬間，書對手的壓力減小到零，所以書在手里的運動過程先加速后減速，離開手前有最大速度(壓力等于重力)，離開手的瞬間壓力為零，此時書的加速度為g，手離開書，手的加速度一定大于g．學(xué)生經(jīng)過這樣一個親自體驗的過程，從感官上直接獲得了相關(guān)知識的同時，在情感上也充滿收獲成功的喜悅，也增加了主動探究體驗的意識，增強了實踐意識，學(xué)生對于運動過程分析以及相關(guān)的超失重現(xiàn)象知識理解得更加深刻．

習(xí)題往往是擺在學(xué)生面前的直接問題，而問題的解決無疑會給學(xué)生增強更多的自信，通過體驗性的實驗解決問題，不僅是一種解題的方法，更是一種學(xué)習(xí)經(jīng)歷，這種體驗是學(xué)生通過自己的親身經(jīng)歷或?qū)嶒炋剿鞲惺艿降奈锢硪?guī)律，通過親身體驗真實的物理情境建構(gòu)物理規(guī)律的過程，引導(dǎo)學(xué)生使用科學(xué)研究方法，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，增強學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力．

有很多的物理習(xí)題來源于生產(chǎn)生活實踐，但是現(xiàn)在大多學(xué)生往往動手機會少，缺少觀察和深入思考生活中物理現(xiàn)象的能力．學(xué)生在解決實際問題時，很難構(gòu)建起相應(yīng)的物理情境，對這些問題如果從理論角度進行分析推導(dǎo)解釋，極有可能導(dǎo)致教師費盡口舌，學(xué)生仍然是云里霧里的結(jié)果．如果能借用簡單的體驗性的實現(xiàn)，讓學(xué)生親自感受體會，探究分析總結(jié)，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)生在實驗的體驗過程中能夠獲得足夠的感性認識，最終自主解決問題．學(xué)生通過親身經(jīng)歷的實踐活動，獲得豐富的感性認識，為認識知識、理解規(guī)律鋪路搭橋．既可以激發(fā)學(xué)生研究的熱情，使學(xué)生樂于完成習(xí)題，又能培養(yǎng)學(xué)生習(xí)慣于有效思考生活中常見物理現(xiàn)象所蘊含的原理，大大提高了學(xué)生的動手探究的實踐意識和能力．