高中物理力學實驗教學研究

張雪

摘 要：物理學科具有較強的理論與實踐綜合性，是一門應用性極強的自然科學。在高中物理內容體系中，力學是重要的組成部分，力學實驗是各種力學原理與公式的直接來源。在現階段的高中物理力學教學環節中，實驗的重要性沒有得到充分體現，使得教學理論化過重，知識的呈現方式枯燥晦澀。本文以人教版高中物理為例，對力學實驗教學進行綜合研究。

關鍵詞：力學實驗;高中物理;人教版

物理力學實驗與常規的物理實驗相同，具備理論與實踐的統一性，但是由于現階段力學教學偏重于理論講解，使得學生在進行力學實驗探究時會感到枯燥乏味，缺乏實踐探究的主動性與思維的發散性。因此，如何有效開展力學實驗教學，推動實驗教學發展是廣大高中物理教育工作者的重要工作。

一、重要性分析

力學是高中物理內容體系的重要組成部分，力學實驗也是高中實驗教學的重要內容，與電學、熱學等知識體系存在較強的耦合性。在高中物理學習中，力學部分極為重要。借助力學實驗的學習與實踐，學生可以初步掌握將現實問題轉化成物理模型的抽象思維。在新課改背景下，高中物理學習具備了新的要求，即要求學生具備科學的物理學習與思維方法，整合相關的解題與思維方法，將理論與實踐高效整合，提升物理教學的質量。

二、問題現狀

（一）實驗設計

在進行實驗設計之前，教師會設置相應的實驗目標，通過這些目標對學生的實驗探究方法與操作過程、理論應用、情感體驗進行綜合評價。但是在實踐過程中，教師的預先計劃與現實情況存在較大的差異性，教師對實驗過程的考量也不會如此細致，往往聚焦在實驗操作以及現象、結果等，缺乏對其他既定目標的落實。事實上，我國多數地區的高中物理實驗教學仍然沿用常規的方法，學生與學生之間、學生與老師之間的交流互動不足，絕大多數時候仍然是教師灌輸式的教學方式，甚至通過理論講解的方式取代實驗探究，將實驗課上成了理論教學課。

（二）教學演示

現階段，高中物理實驗教學往往采用“原理簡介+教師演示+學生實踐”的模式，其中“教師演示”指的是在學生進行試驗之前由教師對實驗環節的操作及常見問題進行預先講解與說明。部分教師的演示過程按部就班，缺乏設計，學生會感到枯燥乏味;也有教師將實驗講解得極為抽象，學生很難抓住實驗探究的關鍵點，使得學生喪失動手實踐的興趣。除此之外，教師的演示也存在不確定性，比如步驟繁瑣的實驗以及本身缺乏科學性的實驗。

（三）學生實踐

在高中物理教學中，大量的學生實踐機會被教師演示以及仿真實驗取代，學生真正動手實踐的機會越來越少。在有限的操作環節，由于實驗室老化、儀器有限等客觀原因，實驗地效果很難得到保證，使得實驗探究的科學性有所欠缺。

三、實驗教學——以“機械能守恒定律”實驗探究為例

驗證性實驗是對假說或結論進行驗證的過程，通過實驗來驗證假說的準確性。在教學環節，一般由教師給定針對某一物理規律的猜想，引導學生對實驗進行設計與操作，驗證猜想的準確性。

（一）實驗目的

1、根據重物下落驗證機械能守恒定律;

2、理解需要直接測量的物理量;

3、學會數據測量方法，掌握瞬時速度的求解方法;

4、科學分析實驗誤差以及誤差來源

（二）物理原理

物體在只受重力作用進行自由落體運動時，重力勢能與動能相互轉化，滿足機械能總量不變的特征。

（三）實驗設計

1、問題導入

機械能守恒定律原理：在只受重力或彈簧彈力作用的力學系統內，動能與重力勢能（彈性勢能）可以相互轉化，保持機械能總量不變。需要注意的是，若要滿足機械能守恒，則需要系統只受重力（彈簧彈力）做功。

2、情境創設

在物體自由落體運動過程中，如何驗證機械能守恒定律？如何定量測算下落物體減少的重力勢能以及增加的動能？

3、實驗操作

根據上述問題情境，搭建如圖1所示的實驗平臺，重物下落過程中，打點計時器在紙帶上打上一系列的點，重復實驗操作，選擇打點效果較好的紙帶，分析勢能與動能變化的情況，驗證機械能是否守恒。

4、結果分析

在重力作用下，重物的重力勢能減少量與動能增加量相等，兩者相互轉化，機械能保持恒定。在實際操作中，會發現重力勢能的減少量稍微大于動能的增加量，這是因為重物下落過程中需要克服摩擦力（空氣阻力等）做功。

四、結語

由上述分析可知，高中物理力學實驗包括了基礎概念、物理原理以及實踐操作等部分，這也是物理實驗探究的一般要素。在進行力學實驗探究時，可以結合受力圖等對運動過程進行分析，明確受力關系，強化思維的科學性與邏輯性，切實提升力學實驗及理論學習的效果。

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