高中物理力學實驗中常見的故障探討

陳良耀

◆摘? 要：實驗作為高中物理重點教學模塊，同時也是高中生物理學習的難點內容。在高中物理實驗領域，力學內容所比重十分顯著，更是高中生物理實驗學習的難點。教師在組織力學實驗教學時，經常因為各類因素導致力學實驗出現故障，而導致實驗結果出現失誤。鑒于此，文章主要圍繞力學實驗中，相關的故障展開分析，以便高中生在今后的力學實驗學習和操作時，能夠有效規避實驗故障，提高實驗結果精準性。

◆關鍵詞：高中物理;力學實驗;故障分析

在高中物理教學體系中，力學是主要的教學模塊，為了讓高中生深入理解力學知識，教師通常會組織力學實驗，讓學生在實驗探究過程中，對力學內容加深理解。但是，在具體的實驗操作過程中，總會因為各種各樣的原因，導致力學實驗在進行過程中出現故障，在很大程度上造成實驗結果出現誤差，甚至還會導致力學實驗中斷。因此，下面主要圍繞高中力學實驗過程中，常見的幾點實驗故障風險展開分析，從而進一步規范學生力學實驗探究和操作流程，奠定良好的知識儲備，全面提高高中生力學實驗探究能力。

一、實驗設計階段的故障分析

關于力學實驗探究，實驗設計是前提基礎，實驗設計質量將在很大程度上決定著力學實驗進行情況以及完成質量。在實驗設計階段，學生需根據力學實驗類型，合理設定實驗材料、設備以及操作步驟，從而保證整個實驗探究流程更加具有規范性。但是，如果在具體實驗設計過程中，因為考慮不周全，導致實驗裝置選擇、搭配不合理，將導致實驗故障風險增加。比如說，牛頓第二定律力學實驗，是高中物理重點內容。學生在設計力學實驗之后，得出力學圖像并非直線。通過故障分析與總結，可以發現造成故障的原因，是學生將m看作砝碼質量，而不是（M+m）mg，導致力學圖像出現偏差.所以，在今后的力學實驗設計過程中，教師應引導學生對物理理論基礎進行深刻剖析，掌握力學實驗條件，以及各項參數含義。并以此為依據，對實驗裝置以及計算公式進行合理設計，從而保證力學實驗設計更加有效，避免因為設計誤差，而影響整個力學實驗的探究質量。

二、器材本身的故障分析

在力學實驗過程中，實驗器材所發揮的作用十分顯著，同時也是影響實驗故障的主要因素。實驗器材自身條件，在很大程度上決定著力學實驗能夠順利進行，以及實驗結果是否會出現誤差。比如說，利用彈簧秤測拉力的物理實驗操作時，彈簧秤本身的條件，以及彈簧彈性指標等，都將在很大程度上影響著力學實驗操作質量。如果彈簧秤本身存在故障問題，比如說彈性性能降低，彈簧原始數值定位不合理，將導致拉力實驗結果出現誤差。因此，在力學實驗操作過程中，為有效避免器材故障阻礙實驗操作進度，和影響實驗結果，應該重視實驗器材的優化選擇與檢驗。在實驗進行之前，教師需要引導學生對手中的實驗器材進行檢驗，其中包括外觀、功能等方面的檢驗，保證實驗器材，符合力學實驗操作標準，從而有效規避力學實驗故障。

三、器材組裝階段的故障分析

在力學實驗進行過程中，器材組裝階段也容易出現操作故障，從而影響力學實驗操作效果。高中生因為物理實驗思維以及操作能力有限，或者因為對規范性的組裝流程了解不夠全面，很容易導致組裝過程出現故障或者失誤，而影響器材組裝整體效果。比如說，在計算重力加速度物理實驗操作時，需要學生對打點計時器進行組裝，其中包括紙帶的安裝。如果學生在組裝儀器過程中，操作不合理，比如說紙帶裝反，將出現紙帶不顯示點運動軌跡，或者是運動軌跡出現偏差。因此，在力學實驗教學階段，物理教師要根據具體操作標準，向學生滲透規范性的操作流程。引導學生自主掌握力學儀器操作說明，規范實驗儀器操作和安裝布置，從而保證高中生在物理實驗操作過程中，能夠規范安裝實驗儀器，保證力學實驗探究活動順利進行。

四、實驗操作階段的故障分析

實驗操作階段也是比較容易出現故障風險的環節，很多時候，因為學生實驗操作不合理，導致實驗故障出現。比如說，在進行力的平行四邊形定則實驗操作過程中，學生需要對橡皮條角度進行有效控制。學生在橡皮條的角度控制上不夠規范，與標準情況下的60-90°角存在一定偏差，導致實驗出現操作故障，而影響最終的實驗結果。因此，在力學實驗教學活動中，教師需要向學生滲透正確的實驗操作方法。引導學生在動手操作之前，需要進行操作步驟，以及實驗要素分析，從而嚴格控制實驗條件，優化實驗操作環境。同時，教師在學生實驗操作過程中，應該重視教學指導，針對學生錯誤操作行為進行及時糾正和引導，從而保證學生的力學實驗操作活動順利進行。

五、結果分析階段的失誤分析

在物理力學實驗最終的結果分析階段，高中生很容易因為馬虎或者思路偏差，而導致實驗結果與真實情況存在偏差。比如說，高中生在分析單擺測重力加速度時，對擺長的計算出現失誤。學生在計算過程中，并未將小球的半徑計算到擺長當中，導致結算結果出現失誤。因此，教師在組織力學實驗教學時，一定要引導學生認真審題。根據物理實驗各項要素、指標，對物理參數和條件進行分析。從而有效梳理物理力學的數量關系，提高高中生力學實驗探究能力。

綜上所述，通過分析高中階段的力學實驗，可以判斷出在實驗過程中，容易出現的實驗故障具體有設計故障、儀器自身或者組裝故障、實驗操作故障，以及結果分析失誤等。因此，針對上述故障問題，物理教師要引導學生進一步規范力學實驗操作流程和步驟，完善力學實驗探究環境，從而降低實驗故障風險，全面提高高中生力學實驗操作和探究水平，實現學生物理學科綜合素養有效提升。

參考文獻

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