高中物理實(shí)驗(yàn)中有效問題的探索與實(shí)踐

【摘要】本文探討高中物理實(shí)驗(yàn)中有效問題的重要性，提出一系列探索有效問題的方法和實(shí)踐策略．通過引導(dǎo)學(xué)生提出有效問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)踐能力，提高高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果．

【關(guān)鍵詞】高中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；解題實(shí)踐

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中占據(jù)著重要的地位．通過物理實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生更直觀地理解物理概念和規(guī)律，培養(yǎng)他們觀察能力、動(dòng)手能力和科學(xué)思維．然而，在實(shí)際的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，往往存在一些問題，如實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_、實(shí)驗(yàn)過程形式化、學(xué)生參與度不高等．為了提高高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效果，教師需要探索和實(shí)踐有效的問題，引導(dǎo)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)，深入思考物理現(xiàn)象背后的本質(zhì)．

1高中物理實(shí)驗(yàn)中有效問題的重要性

1.1激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

有效問題能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，使他們對物理實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生濃厚的興趣．當(dāng)學(xué)生面對一個(gè)有趣的問題時(shí)，會(huì)主動(dòng)地去思考、探索和解決，從而提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性．提出有效問題需要學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維方法，如觀察、分析、歸納、推理等．在解決問題的過程中，學(xué)生不斷地進(jìn)行思考和實(shí)踐，逐漸培養(yǎng)起科學(xué)思維能力．

1.2提高學(xué)生的實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)

有效問題往往需要通過實(shí)驗(yàn)來解決，這就要求學(xué)生親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)儀器，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析．在這個(gè)過程中，學(xué)生的實(shí)踐能力得到了鍛煉和提高．在解決有效問題的過程中，學(xué)生可以分組合作，共同討論實(shí)驗(yàn)方案、分工協(xié)作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果．這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和團(tuán)隊(duì)精神，還可以提高學(xué)生的交流和表達(dá)能力．

2高中物理實(shí)驗(yàn)中有效問題的實(shí)踐策略

2.1引導(dǎo)學(xué)生提出有效問題

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，大膽提問．可以通過創(chuàng)設(shè)問題情境、組織小組討論等方式，引導(dǎo)學(xué)生提出有效問題．

例如在學(xué)習(xí)“平拋運(yùn)動(dòng)”時(shí)，教師可以播放一段平拋運(yùn)動(dòng)的視頻，然后提出“平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是什么形狀？”“平拋運(yùn)動(dòng)的速度和加速度如何變化？”等問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論．

2.2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作

在提出有效問題后，教師要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要具有科學(xué)性、可行性和創(chuàng)新性．教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案．在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中，教師要給予學(xué)生適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助，確保實(shí)驗(yàn)方案的順利實(shí)施．實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生要親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作．在實(shí)驗(yàn)操作過程中，教師要注意觀察學(xué)生的操作情況，及時(shí)給予指導(dǎo)和糾正．同時(shí)，教師要提醒學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)安全，嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行操作．

2.3分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)操作完成后，學(xué)生要對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)．在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維方法，如比較、歸納、推理等，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．同時(shí)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反思和評價(jià)，提出改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的建議和方法．

2.4拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)后，教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的探索和研究．

例如在學(xué)習(xí)“電容器的電容”時(shí)，教師可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，比較不同電容器的電容值．這樣不僅可以加深學(xué)生對物理知識的理解，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力．

3高中物理實(shí)驗(yàn)中有效問題的探索案例

例利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和光電門傳感器測量自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，主要器材有：①光電門；②工字型擋光片；③鐵架臺(tái)．需要測量的各物理量見表1．

（1）運(yùn)用該實(shí)驗(yàn)裝置測量自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的實(shí)驗(yàn)原理：（用表1中的物理量符號表示）；

（2）若某次實(shí)驗(yàn)使用的工字型擋光片尺寸如圖2所示，工字型擋光片的寬度d=0.02m，兩檔光片之間的距離h為0.15m．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集的某一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，則測得自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度為（結(jié)果保留兩位小數(shù)）；

（3）除實(shí)驗(yàn)中偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)測量誤差的原因：．

解析（1）用擋光片通過光電門時(shí)的平均速度代替中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則擋光片下上依次通過光電門時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有vt2－v12=2gh，解得g=vt2－v122h=dt12－dt22h．

（2）將表格中的相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，則解得g=11.03m/s2．

（3）該實(shí)驗(yàn)中計(jì)算出的v1和vt對應(yīng)的位置之間的距離大于圖中給定的距離h，而計(jì)算時(shí)采用的是圖中給定的距離．

問題設(shè)計(jì)的有效性分析實(shí)驗(yàn)原理是一個(gè)實(shí)驗(yàn)的靈魂，解決任何一個(gè)高考物理實(shí)驗(yàn)試題，都需要先弄清實(shí)驗(yàn)原理.因此，本例第（1）問中首先對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行了考查，考生要結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮臀锢硪?guī)律，認(rèn)真分析器材和實(shí)驗(yàn)過程方能解答；第（2）問中，要測量重力加速度的值，表中列出了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，代入即可解答，考查了學(xué)生運(yùn)用物理知識處理物理問題的能力；第（3）問中要求學(xué)生對產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差的來源進(jìn)行分析，為準(zhǔn)確測量做好基礎(chǔ)．可見，本題中的三個(gè)問題考查了學(xué)生對測量重力加速度的掌握程度，屬于有效性問題．

4結(jié)語

高中物理實(shí)驗(yàn)中有效問題的探索與實(shí)踐是提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效果的重要途徑．通過引導(dǎo)學(xué)生提出有效問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神．在今后的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要不斷地探索和實(shí)踐有效的問題，為學(xué)生的成長和發(fā)展提供更好的教育服務(wù)．

【本文系江蘇省泰州市教育學(xué)會(huì)“十四五”規(guī)劃2022年度課題“高中物理項(xiàng)目化探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐研究”（編號：TZ2022150）階段研究成果】

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