論物理探究性實驗的考與教

◇ 甘肅 吳長軍

探究是探索未知，找到規律的過程和方法.利用實驗可以突破人類認識的不足，探索和檢驗客觀規律.高中物理實驗可分為驗證性實驗、探究性實驗和測量性實驗.探究性實驗是高中物理實驗中較為重要的一種，在高中物理實驗中占有較大部分.本文從2017年全國卷Ⅰ一道實驗題入手，對高考試題進行分析，探討高中物理探究性實驗的教學策略.

1 試題

例（2017年全國卷Ⅰ）某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間.實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖1-甲所示.實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車.在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖1-乙記錄了桌面上連續6個水滴的位置.（已知滴水計時器每30s內共滴下46個小水滴）

（2）該小組同學根據圖1-乙的數據判斷出小車做勻變速運動.小車運動到圖1-乙中A 點位置時的速度大小為m·s-1，加速度大小為m·s-2.（結果均保留2位有效數字）

解析

（1）用手輕推小車，在摩擦力作用下，小車將做減速運動.由于相等時間間隔內的位移逐漸減小，可得小車自右向左運動.

圖1

（2）已知滴水計時器每30s內共滴下46個小水滴，那么各點時間間隔為根據較短時間內的平均速度近似等于中間時刻的瞬時速度，有近似把小車的運動視為勻減速直線運動，根據勻變速直線運動的推論公式Δx=aT2可以求出加速度，得m·s-2，即加速度的大小為0.037m·s-2.

點評

本實驗以學生動手實驗為背景，用滴水來代替打點計時器進行計時，是一種生活化探究實驗的創新方式.理解滴水計時器是打點計時器的遷移應用是解決該題的第一步.求速度以及加速度都屬于常規考點.本題在實驗儀器、實驗背景有所創新的情況下，考查了小車的速度和加速度的求法.

2 教學啟示

2.1 提高對探究性實驗的重視程度

高考是教學的指揮棒，高考對探究性實驗考查相對較少，所以降低了師生對探究性實驗的重視程度.為了提高學生的探究能力，教師要特別重視探究性實驗教學，從思想認識上、時間上、細節上重視探究性實驗.

2.2 鼓勵學生進行自主探究實驗

在教師主導下，學生自主開展的探究性實驗，可以充分體現學生的主體地位，調動學生學習的主動性.探究性實驗在操作上是靈活的，可以選擇不同的器材，采用不同的方法和思路.創新和優化是探究實驗的靈魂，可以從器材上創新，從情境上創新，從原理上創新，這是探究性實驗出奇制勝的法寶.學生是探究的主體，充分發揮學生的主觀能動性，是自主探究的保障.學生自主探究不必局限于課堂之上，課下也可以進行.在人員組織上，個人探究與小組探究應結合進行.

2.3 合理設置問題，引導學生進行探究

合理設置問題，可以啟發學生思考，使其理順思路，提高學習效率.例如，探究加速度與力、質量的關系這節課，我們可以這樣設置問題.問題1：猜想物體的加速度與哪些因素有關？（提出猜想，思考問題方向）問題2：當研究一個物理量與多個物理量之間的關系時要用到什么樣的科學方法？（掌握基本的探究方法，是實驗探究能力的基本要求）問題3：如何測量加速度？（引導學生復習回顧根據紙帶計算加速度的方法）問題4：如何測量物體質量？（利用實驗器材稱量質量是一種基本技巧）問題5：如何測量力？（引發學生思考多種測量力的方法）合理的問題設置，能夠給學生以線索和抓手，讓學生在一定的范圍內進行探究，不至于無從下手.

總之，探究性實驗是人類認識世界的重要手段，而探究能力是物理學科核心素養之一.學生必須具備探究能力，教師必須重視對學生探究能力的培養.