談《驗證機械能守恒定律》實驗原理的邏輯可行性

王冬梅

(浙江省桐廬中學,浙江 杭州 311500)

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談《驗證機械能守恒定律》實驗原理的邏輯可行性

王冬梅

(浙江省桐廬中學,浙江 杭州 311500)

本文以《驗證機械能守恒定律》的實驗為例，對教學中實驗原理設計的邏輯性進行探討，希望能從實驗原理的邏輯性出發進行研究，從而提高實驗教學的有效性.

驗證機械能定律;邏輯性;有效性

一、問題提出

實驗是高中物理教學中的重要內容，從《新課標》中我們可以看出新課改對實驗有了更高的要求:學生不但要掌握實驗現象，更要掌握原理，也就是實驗的實質是什么，這個實驗是為了說明什么問題又是如何說明的.每個實驗都有內在邏輯性，特別是驗證性實驗，它對原理的要求更高，邏輯性要求更強.而由于傳統課堂的限制，教師往往忽略了實驗原理的重要性，學生常常也是按部就班，只知其然不知其所以然.如何能夠在教學中突出實驗的本質，引發學生思考，從而提高教學的有效性是筆者一直在思考的.

二、實驗設計原理的邏輯可行性的探討

通過研究筆者發現在《驗證機械能守恒定律》實驗中，有些方案由于其設計存在邏輯性缺陷是不可行的.具體歸納總結如下：

(一)以重物為研究對象進行研究

1.不可以用同一條紙帶的前半段求當地的重力加速度g后半段求v與h，再用這些數據來驗證此定律.

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

從實際操作來講，如果將紙帶用夾子夾住，先開啟打點計時器再釋放紙帶，會發現在最初的位置由于反復打點，點跡異常清晰.則可以直接取該點為計時起點，速度為零，無需進行判斷；從原理上來講，實驗用的紙帶一般在300 mm左右，相對于整條紙帶的長度，這點誤差是在允許范圍之內的，所以根本不需要有這樣的要求.

(二)以擺球為研究對象進行研究

這個實驗在原理中也存在邏輯性錯誤，具體如下：

1.從實際操作來說，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驗很難實現.

2.從原理上看，這是個典型的由計算題改編而來的實驗設計.作為計算題它沒有任何問題，但作為實驗設計，就存在一個邏輯性是否合理的問題.如果以平拋運動為模型求速度，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，用后半段驗證機械能守恒定律如出一轍，都是不可行的.

3.在教學中應注意實驗設計的邏輯性

教學中對于實驗的邏輯性是要求非常高的.教師在平時教學中應引起足夠的重視，每一個實驗原理都應先進行推理論證，千萬不要出現類似于“用機械能守恒定律驗證機械能守恒定律的情況”.

實驗設計是提高學生思維能力的重要途徑，學生明白了實驗原理也就明白了實驗的本質，對所要探究的本源也就有了清楚的認識.教師在教學中可巧設問題，讓學生充分展開思考，這樣可以培養學生的邏輯思維能力、辨析能力和推理能力，使學生的水平得到進一步的提高.

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[4]高國龍.用自制擺驗證機械能守恒[J].中小學實驗與裝備,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).

[責任編輯：閆久毅]

2017-05-01

王冬梅(1982.10月- )，女，吉林長春，中學一級，本科，從事高中物理教學研究.

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