在測量速度的創新實驗中落實學科素養

吳秀銀

摘? ?要：學生通過平均速度的測量實驗加深對平均速度的理解。用原有的實驗器材和測量方法在測量路程和時間時存在較大誤差，本文探討對原實驗器材和測量方法進行改進和創新。

關鍵詞：測量速度;創新;落實;學科素養

物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗在物理教學中的地位不言而喻。物理實驗是學生學習物理的有效實踐活動，是物理學科最形象、最生動的教學載體，更是物理學科素養最好的落腳點。平均速度的測量在教材中起到承上啟下的作用，因為速度是本章的核心知識，學生通過實驗加深對平均速度的理解。原有的實驗器材在測量路程和時間時存在較大誤差，對原實驗器材和測量方法進行改進和創新。在設計實驗、進行實驗、收集數據和分析論證等這些自主活動中落實物理學科素養。

1? 巧創情境，形成物理觀念

物理觀念是物理概念和規律等在頭腦中的提煉與升華[ 1 ]。它是對物理現象、物理過程和物理規律的理論認識，物理觀念比較抽象，不容易理解。如果按灌輸式的模式直接給學生介紹物理概念和規律，學生缺乏知識生成的過程，只能靠死記硬背，久而久之，學生定會喪失學習物理的興趣，學習效果大打折扣。物理觀念應該在一個生成的過程中形成。本實驗通過演示讓小車從斜面上滑下來這樣一個情境激發學生的學習興趣。提出問題：小車的運動過程是勻速還是變速的呢？引發學生進行思考。學生提出猜想，比如：小車的運動過程是先慢后快？先快后慢？還是全程一樣快？引導學生進行合理猜想。要知道小車在哪一段運動的快慢程度，就要比較平均速度。進一步設問：實驗室沒有直接測量速度的儀器，怎么辦？引導學生分析討論得出可以分別測量路程和所對應的時間，再利用公式v=s/t進行計算。

2? 巧設實驗，提升思維能力

如何測量路程和時間？筆者沒有直接告訴學生怎樣做，而是轉變角色，與他們一起設計、修改和確定實驗方案。層層設疑，適當引導分析，增加學生的思維密度，提升學生的思維能力，使學生敢于思考、敢于探究、敢于創新。

各小組設計實驗方案，選擇實驗器材有：斜面、小車，刻度尺、秒表。

學生利用自己所選取的實驗器材進行實驗，在實驗中發現有以下幾個方面的不足：

（1）測量路程時存在較大誤差。

（2）刻度尺本身有一定厚度，部分學生不能正確使用刻度尺測量斜面長度。

（3）用秒表不能準確測量時間。且斜面不夠長，也增加了時間測量的誤差。

筆者并沒有直接否定他們的實驗方案，而是與學生一同分析他們所選擇的實驗器材。引導學生進行分析，共同討論，對實驗器材和測量方法進行改進（如圖1所示）。

主要的創新點有：

（1）給斜面帶上刻度，代替原來的斜面和刻度尺，這樣能比較準確地測出路程。

（2）在小車車頭上做上標記，可以準確標示出某一時刻小車在斜面上所處的位置。

（3）用手機里的拍照和自動連點器的定時拍照功能結合使用（相當于頻閃拍照），準確測出小車運動的路程和時間。（每一張照片間的拍攝時間間隔可由自動連點器進行設置）

（4）利用手機snapseed軟件對照片多重曝光，直觀顯示出小車變速運動的過程。

引導學生設計出實驗數據記錄表格，如表1（時間間隔可由自動連點器進行設置）。

時間間隔t=0.25 s

3? 進行實驗，增強探究能力

組內分工建議：一人釋放小車，一人負責拍照，一人負責記錄數據。

從拍攝到的照片中選取連續的三張照片（圖2所示）

由所拍到的第一張，第二張和第三張照片中小車所處的位置可以算出小車在第一個時間間隔（0.25 s）內通過的路程為7.25 cm，小車在第二個時間間隔（0.25 s）內通過的路程為14.25 cm，小車在這兩個連續的時間間隔內通過的路程為21.50 cm。將這些數據填入表2中。

時間間隔：t=0.25 s

利用手機里的snapseed應用軟件對所拍到的照片進行多重曝光處理，從照片及數據分析中可以得知小車在連續兩個相同的時間間隔內通過的路程s23大于s12，能反映出小車是做加速運動。

4? 分析論證，端正科學態度

引導學生分析實驗數據可得出小車從斜面下滑是一個變速運動的過程。同樣從snapseed 軟件多重曝光處理后的照片上可以很直觀地顯示出小車的運動是一個變速運動的過程。引導學生分析在實驗過程中存在哪些誤差和如何改進。

5? 結束語

在制定實驗計劃時應積極引導學生突破難點。使學生形成的物理觀念和科學思維便于分析和解決問題[ 2 ]。在實驗中提高學生的探究能力，掊養科學態度，促進物理學科核心素養在實驗課上的落實。在設計上要注重體現學生的主體地位，注意不同層次學生對實驗能力的發展有不同的需求。力求讓每個學生在實驗課上都能有所收獲。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年

版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2] 陳麗琴.創新實驗教學 落實學科素養[J].中學理科園地，2019（1）：54.