關于高中物理實驗探究教學的深思

林燕

摘 要：提高學生的物理實驗探究能力有助于激發學生的學習興趣，尤其在當前注重培養學生核心素養的背景下，高考物理中相關實驗習題越來越注重考查學生的實驗探究能力。培養學生的實驗探究能力，可為學生更好地理解實驗本質，在高考中取得理想成績奠定堅實基礎。本文結合自身實驗探究教學實際，談談對實驗探究教學的一些思考與感想。

關鍵詞：高中物理;實驗探究;教學;深思

實驗是高中物理的重要教學內容，是高考的必考知識點。認真分析近年來高考中的實驗習題不難發現試卷中的實驗情境越來越新穎，越來越傾向于對學生綜合素質的考查，尤其一些實驗習題對學生的探究能力要求較高。針對這一趨勢，高中物理實驗教學中，應積極采取針對性措施，重視學生實驗探究能力的培養。

一、做好實驗基礎知識教學

培養學生的實驗探究能力建立在對實驗基礎知識牢固掌握的基礎上，因此應采取措施做好實驗基礎知識教學。高中物理實驗知識主要包括實驗原理、實驗步驟、實驗結果的處理、誤差分析、實驗器材的使用等。實驗內容多而零碎，不僅需要學生牢固記憶，而且需要學生深入理解。為幫助學生切實打牢實驗基礎，為其靈活、正確運用實驗知識進行實驗探究做好鋪墊，一方面，講解實驗理論時應注重靈活運用多媒體技術為學生展示整個實驗過程，使其更好地把握實驗原理，尤其注重圍繞實驗設計相關的思維導圖，將實驗課知識點層次清晰地展現給學生，幫助學生更好地記憶。另一方面，給學生提供更多動手實驗的機會。在完成實驗理論知識講解后應及時組織學生到實驗室做相關的實驗，使其親身感受實驗過程，認真分析、解決實驗中遇到的各種問題，逐漸積累物理實踐經驗，把握實驗技巧。

二、注重精講實驗探究例題

實驗探究對學生的綜合能力要求較高，為增強學生的探究自信，掌握探究的思路與方法，避免在實驗探究活動中走彎路，應結合學生所學優選、精講相關的實驗探究例題，拓展其視野，給其帶來良好啟發。課堂上先向學生展示相關的實驗情境，給其預留空白時間，要求其結合所學分析實驗原理，分析實驗步驟，搞清楚實驗中各參數表示的含義。同時，為更好地激活課堂，應注重圍繞實驗情境與學生積極互動，使學生能夠透過現象看本質，明確實驗考查的物理知識、實驗能力等。如在完成自由落體運動教學后，可向學生講解如下實驗探究例題：

運用如圖1（a）所示裝置測量重力加速度。其中光電計時器能夠記錄小球從光電門A運動至光電門B的時間，使用刻度尺測量兩光電門的距離。實驗時通過改變光電門B的位置，控制小球釋放器使其多次下落。實驗中多次讀出小球經過兩光電門的時間t以及相距的距離h。繪制如圖1（b）所示的-t圖線。

（1）下列措施能夠提高實驗精度的是（）

A.兩光電門的距離適當大一些B.選擇直徑大的小球C.使用材質密度大的小球

（2）圖中圖線的斜率為k，與縱軸的交點為（0，b），則當地的重力加速度為____，小球釋放點距光點a的高度為____（使題中給出的已知參數表示）。

問題（1）兩個光電門的距離適當大一些，可以減小測量誤差以及小球大小對實驗造成的影響。選用直徑小而質量大的小球可減少空氣阻力的影響，因此，A、C兩項措施可以提高實驗精度。問題（2）設小球達到光電門A的時間為v，由勻變速直線運動的公式得：h=vt+gt2，整理得到：=gt+v，由圖可知v=b，k=g，因此，重力加速度g=2k，小球到達光電門A的高度為s=v2/2g=b2/4k。

三、加強實驗探究專題訓練

為更好地提高學生的實驗探究意識與能力，還應加強實驗探究專題訓練，使其積累相關探究經驗。一方面，認真分析學生現有實驗知識儲備，結合學生所學，對于相關的實驗內容進行創新與整合，在課堂上展示給學生相關的實驗探究習題，要求學生結合自己的理解進行分析作答。另一方面，通過詢問了解學生完成實驗訓練習題的情況，結合學生的反饋，對學生存在的共性問題加以集中講解。同時鼓勵學生做好訓練后的反思，認真思考在訓練中暴露出自身的哪些問題、從訓練中獲得了哪些知識等，督促其及時查漏補缺。如在講解勻加速直線運動知識后，設計如下探究實驗對學生進行訓練：

某同學使用圖2（a）裝置測量金屬板B和鐵塊A之間的動摩擦因數，并將紙帶牢固地粘貼在金屬板B后面，紙帶另一端和打點計時器相連。鐵塊A和金屬板B的質量分別為mA=1kg，mB=0.5kg。使用水平力F向左拉金屬板B使其向左運動，彈簧測力計示數的放大情況，如圖2（a）所示。

（1）鐵塊A和金屬板B間的摩擦力Ff=__N，兩者間的動摩擦因素μ=___（g取10m/s2）;

（2）某次實驗操作中獲得打點計時器的紙帶如圖2（b）所示，相鄰計數點還有四個未畫出。打點計時器所用電源頻率為50Hz，則打E點時的紙帶速度大小v=___m/s，紙帶的加速度a=___m/s2，則水平拉力F=___N。

問題（1）勻速運動時鐵塊A和金屬板B處在平衡狀態，以鐵塊A為研究對象，其受到的摩擦力力Ff和彈簧測力計的示數相等，即，Ff=2.5N，由μmg=Ff，μ=0.25。問題（2）根據題意紙帶上打各點的時間間隔T=0.1s，設大E點的速度為vE=xDF/2T代入數據解得vE=0.85m/s。因各點的位移之差Δx=2cm，則a=Δx/T2，代入數據解得a=2m/s2，由牛頓第二定律可知F-Ff=ma，容易解得F=3.5N。

四、布置實驗探究實踐任務

高中物理實驗探究教學中不能將學生的學習活動局限在課堂上，應注重為其布置實驗探究實踐任務，鼓勵學生走出課堂，運用相關的實驗器材、設計實驗方案，探究相關的問題。為保證學生順利地完成實驗探究任務，應注重給予學生探究活動的指引，使其在開展實驗前做好理論分析，認真把握實驗探究的相關細節，避免實驗探究的盲目性。另外，實驗探究過程中需要對實驗數據進行處理，為使學生更好地提高數據處理效率，順利的得出正確的實驗結論，啟發學生認真回顧與總結所學的實驗處理方法，并根據實驗探究內容合理選擇。如采用圖像法處理實驗數據。

教學中學生完成平拋運動知識學習后，可為學生提供以下實驗器材，為學生布置相關的探究實踐任務：鐵架臺、傾斜軌道、小球、刻度尺、光電門裝置、螺旋測微器等，要求其運用所學的平拋運動知識分析實驗原理、組裝實驗器材、設計實驗步驟，設計能夠測量當地重力加速度g的實驗方案。

學生積極聯系所學，相互討論，設計出了如下實驗方案，順利的求解出了當地的加速度g。按照如圖3所示組裝實驗器材，調整軌道末端和水平面平行，并安裝光電門，運用重垂線確定光電門在水平地面上的投影P。

設計的實驗步驟如下：（1）使用螺旋測尾氣測出小球的直徑d，并使用刻度尺測量軌道末端距離水平面的高度h。（2）將小球直于軌道上方某一位置靜止釋放小球，記錄小球通過光電門的時間t。（3）使用刻度尺測量小球落點與P點之間的水平距離x。（4）改變小球在軌道上的高度進行多次的實驗，做出-x圖像。（5）計算出圖線的斜率k，求解出當地的重力加速度g。

原理分析：根據實驗中測量的上述參數可請求出小球離開軌道末端的速度v=d/t。由平拋運動知識求出小球做平拋運動的時間;在水平方向上由x=v=，整理得到：=·x，∵=k，則g=2k2d2h。

結束語

高中物理實驗教學中培養學生的實驗探究能力是一個緩慢的過程，應樹立長遠目標，制定詳細的教學計劃，按部就班的開展教學活動，尤其應認真分析影響學生實驗探究的相關因素，深入、細致的講解實驗基礎知識，使學生切實夯實基礎。同時，注重實驗探究例題的講解、習題的訓練以及實驗探究實踐任務的布置，更好地促使其將所學理論轉化為實驗探究能力。

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