構建探究式物理實驗課堂

陳霞

【摘 要】 高中物理教學中構建探究式實驗課堂，有助于增加物理課堂趣味，提高學生思維的靈活性，深化其對所學知識的理解，為提高其物理學習成績奠定牢固基礎.

【關鍵詞 】 高中物理;實驗課堂 ;物理教學

1 做好實驗知識的整合

探究式實驗活動的成功開展建立在對物理基礎知識牢固掌握的基礎上.教學實踐中應認識到實驗知識的重要性，結合教學進度與學生認知，講解相關的物理實驗，尤其注重給學生提供動手實踐的機會，使其更好地理解物理實驗本質，為其開展探究式實驗做好堅實鋪墊.

例如 用如圖1（a）所示的電路圖能夠測量彈簧的勁度系數k.其中電源的電動勢為E，忽略其內阻.電壓表為理想電壓表，滑動變阻器的全長為L.當木板上沒有重物時滑動變阻器的觸頭處于a點，電壓表無讀數.當木板上放上質量為m的重物后根據電壓表的示數以及其他條件，便可計算得出k的值.其中重力加速度為g.

（1）使用給定的參數表示出m，則m=.

（2）若E為1.5V，L為12cm，g=9.80m/s2.實驗中獲得的圖像如圖1（b）所示，則圖線的斜率為kg/V，彈簧的勁度系數k=N/m.

該問題情境涉及力學、電學知識，顯然探究時需要理解實驗原理.在探究之前可要求學生思考以下問題，防止其在探究的過程中走彎路：（1）彈簧的壓縮量和電表的示數有何關系？（2）怎樣表示出電壓表的讀數？（3）圖1（b）圖線的斜率表示什么含義？最終學生經過討論聯系所學的實驗知識，得出了正確的探究結論.由題意可知彈簧的下降高度可從電壓表的示數中體現出來.根據平衡條件可知mg=kx，電壓表的示數U=xEL，聯立得到m=kULEg.由圖易得圖線的斜率為10kg/V.又因為k=mEgUL，代入數據解得k=1.23×103N/m.

2 提高探究式實驗認識

重力加速度是高中物理的一個非常重要的物理量，教學中可通過創設如下的實驗情境，要求學生聯系所學探究測量當地重力加速度的相關方法：

例如 小明認真觀察水龍頭水流規律，認為可以運用水龍頭流出的水流測量當地的重力加速度.在重力的作用下水龍頭流出的水流速度會越來越大，因此，水流的橫截面積會越來越小.實驗時使用V表示在任意t時間內水龍頭流出水的體積，如圖2甲所示，使用游標卡尺分別測量水流橫截面積的直徑d1，d2的大小.結合所學回答問題：

（1）某次測量游標卡尺如圖2乙所示，則其讀數為.

（2）為提高實驗的精度，下列可行的措施有.

①水龍頭的出口應盡量的細;②d1應可水龍頭出口盡量靠近;③測量同一橫截面的直徑時應從多個角度測量求平均值;④h應盡可能的大，但應防止水流太細水珠離散.

（3）重力加速度的表達式g=.

該探究式實驗考查的知識點有：游標卡尺的讀法、運動學知識、實驗原理的理解等，能很好的鍛煉學生遷移所學解決實際問題的能力.

讀圖乙可知，游標卡尺的讀數為10mm+4×0.1mm=10.4mm。根據實驗原理可知，水龍頭出口太細測量誤差大，而且容易造成水珠離散.測量d1并不需要太靠近水龍頭出口，但h應盡可能的大.為保證測量精度應多角度測量同一橫截面取平均值，可行的措施有：③④.根據題干描述當時間t內水流經過d1處時V=（d12）2πv1t，經過d2處時V=（d22）2πv1t，則v1=4Vπd21t，v2=4Vπd22t，由運動學公式v22-v12=2gh，則g=8V2hπ2t2（1d42-1d41）.

3 注重實驗例題的精講

構建物理探究式實驗課堂應注重相關實驗例題的精講.

例如 在講解動量定理知識后，向學生提供乒乓球要求其按照如下情境進行探究，并回答相關問題.

使用手機錄制乒乓球和球臺碰撞的聲音，可用于研究碰撞的能量損失情況.某次從某一高度由靜止釋放一個乒乓球，統計手機錄制的聲音隨時間的變化情況如表1所示，忽略空氣阻力.

（1）乒乓球第3次碰撞后的彈起高度為m（保留兩位有效數字，g=9.8m/s2）.

（2）若碰撞后彈起以及碰撞前損失速度大小的比值為k，則每次碰撞損失的動能為碰撞前動能的倍（用k表示），第3次碰撞過程中k=（保留兩位有效數字）.

探究的關鍵在于找到碰撞次數與小球運動規律之間的關系.學生通過動手操作不難得出：第3次和第4次碰撞之間的時間為乒乓球上升和下降的時間，兩者的之間間隔t0=2.40s-2.00s=0.40s，則h=12g（t02）2≈0.20m.設碰撞后彈起的瞬時速度大小為v2，碰撞前的瞬間速度大小為v1，則v2/v1=k，碰撞前的動能為Ek=12mv12，碰撞過程損失的動能為ΔEk=12mv12-12mv22，則ΔEk/Ek=1-k2.第三次碰撞前的速度v1=gt1=g（2.00-1.582）=0.21g，第三次碰撞后的速度v2=gt2=g（2.40-2.002）=0.20g，則k=v2/v1=0.20g/0.21g≈0.95.

參考文獻：

[1]姚宗文.高中物理探究式實驗課堂的構建[J].中學物理教學參考，2019，48（12）：68.

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[3]王習元.高中物理探究式實驗課堂構建途徑探究[J].高中數理化，2018（22）：32-33.