力學教材中重要的演示實驗剖析

張凌明

高中物理課程標準中實驗教學占有重要位置，教材中把實驗與其他教學內容緊密結合在一起.教材中“演示”欄目中的“演示實驗”，往往由于器材等原因，只能由教師做給學生看，但是有條件的應該努力讓學生動手操作，更好地體會物理學科特點，養成較高的物理學科素養.“演示實驗”可以把抽象的物理本質規律，簡單而直觀地表現出來，讓學生獲得豐富而深刻的感性認識，更好地掌握知識、培養能力，現將人教版力學教材中的重要“演示實驗”剖析如下：

1.“觀察微型形變”演示實驗

在“彈力”教學中，可以用小激光器作光源，在普通教室就有很好的效果.墻上光點變化了，說明反射光線發生了偏轉;偏轉的原因在于垂直于鏡面的法線發生的偏轉，而法線偏轉的原因在于鏡子平面在空間的位置發生了變化，即可以得出鏡架發生傾斜;之所以傾斜是由于桌面發生了形變.在明白以上因果關系的基礎上，也可以從光的反射原理思考墻上反射光斑的位置是如何變化的.

2.“曲線運動速度方向”演示實驗

在“曲線運動”教學中，實驗之所以將軌道分割成多段，體現了對實驗條件的控制思想.本演示實驗能夠演示曲線運動過程中多個位置的速度方向都沿切線方向，而不僅僅是軌道出口處的速度方向.本實驗也可以作些改進：例如把鋼球改用普通鼠標球（內有磁性），以增加吸墨水性;用冰箱門的磁封條做軌道，因有一定的磁性吸力，可使各段軌道上運動球接觸良好.

3.“蠟塊運動的合成”演示實驗

在“運動的合成與分解”教學中，做實驗時要明白實驗情景，有層次的去理解實驗現象和原因.演示實驗分幾步進行：首先讓玻璃管倒置保持豎直不動，看到蠟塊沿玻璃管勻速上升;然后讓豎直、倒置的玻璃管水平勻速運動，以便更容易區分兩個方向的運動情景，最后再演示：玻璃管水平勻速運動的同時，蠟塊沿玻璃管勻速上升.考慮到觀察時注意力只能集中在某一處，而分析合運動與分運動的關系時需要不斷變換觀察的對象，觀察的過程又是思考的過程，所以最后的演示時應該多做幾遍.在觀察實驗時，我們要注意這里的研究對象是蠟塊，我們觀察到的蠟塊運動是合運動.而觀察的同時要明確觀察什么，思考什么，例如要觀察蠟塊的運動方向，蠟塊的運動軌跡，思考蠟塊的運動性質，思考合運動與分運動之間的關系等.

4.“物體做曲線運動的條件”演示實驗

在“曲線運動”教學中，該實驗可以分幾步進行：讓鋼球從斜槽上滾下（用斜槽的目的是為了控制鋼球運動的方向），它將在水平桌面上做直線運動;然后在斜槽的正前方放上條形磁鐵，讓鋼球再次從斜槽上滾下，它仍然在水平桌面上做直線運動，結合牛頓運動定律，分析物體做直線運動的條件.再做教材中的實驗，分析鋼球的運動和受力情況，總結物體做曲線運動的條件.

5.“用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式”演示實驗

在“向心力”的教學中，該實驗中的器材最好用生活中常見的物品來做會更好，一方面可以減少由于器材引起的困難，確保實驗的開展;另一方面用生活中常見的物品做實驗會拉近科學與現實的距離，是我們感到科學就在我們身邊，對科學產生親近感.本教材沒有采用向心力演示器，因為條件的限制，向心力演示器不能做學生實驗.用圓錐擺來驗證向心力的表達式，很容易讓學生分組實驗.這個實驗設置的優點除了器材易得外，擺球受力的分析方法也是以后常用的.這個實驗的難點在于不易保持擺球的網周運動，但由于是估測，小球能轉一兩周也就可以了.