白映

摘 要：高中物理學(xué)生實驗在新教材中有很大的變化，不僅實驗次數(shù)比舊教材增加了不少，重點是同一實驗內(nèi)容有了不同的幾種方案。教師在指導(dǎo)學(xué)生實驗時對不同的方案在操作過程和數(shù)據(jù)處理過程中有可能存在的問題要了如指掌。

關(guān)鍵詞：學(xué)生實驗；實驗方案；選擇

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼： A 文章編號：1992-7711（2016）06-001-01

物理是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。新教材在這點有很多的體現(xiàn)。在實驗的設(shè)計與安排上，不論是學(xué)生實驗還是演示實驗都在舊教材的基礎(chǔ)上改進很多，主要表現(xiàn)在兩個方面：

第一是實驗課時增加，即實驗內(nèi)容增加，以高一必修（1、2）為例，學(xué)生實驗增加了四個。學(xué)生實驗將打點計時器的使用單獨做為一次實驗，從而降低了以后用打點針時器處理勻變速直線運動中加速度，速度問題的難度，使高一階段第一個實驗難題有效化解。新增加的“探究彈性勢能的表達式”和“探究功與物體速度之間關(guān)系”的實驗，意在提高學(xué)生動手能力基礎(chǔ)上，降低了后面動能定理及機械能守恒定律的學(xué)習(xí)難度。

第二是實驗方案增加，也是新教材最讓人耳目一新的地方，新教材在實驗設(shè)計中，一改舊教材單一的實驗方案，將方案增加到2—4個，教師和學(xué)生可以根據(jù)自己現(xiàn)有的器材選擇實驗方案，這不僅使實驗更容易操作，有選擇余地，更主要的是學(xué)生對實驗的本質(zhì)有了更深的理解，實驗的本質(zhì)就是要通過實驗過程，通過實驗的結(jié)論驗證所學(xué)的知識或探究未學(xué)的知識，通過實驗步驟的設(shè)計，提高綜合素質(zhì)和動手能力，通過實驗誤差分析，找到減小誤差的方法或完善實驗原理的設(shè)計。

下面我就新教材的物理必修（2）中，第七章第六節(jié)的兩個學(xué)生實驗方案從操作性和數(shù)據(jù)準確性等幾個方面，通過實驗操作及數(shù)據(jù)來談一下自己的看法：實驗“探究功與速度變化的關(guān)系”的目的，第一是讓學(xué)生通過實驗知道變力做功特點和處理方法，第二是得出實驗結(jié)論——功與速度的平方成正比，為下一節(jié)的動能及動能定理打下基礎(chǔ)，從而降低動能定理在理解上的難度，我認為這是新課程在高一階段最為成功的改進。本實驗教材中有兩個方案可供選擇，下面就我在這兩個方案選擇上所遇到的問題及操作過程中的優(yōu)劣點，通過實驗加以說明。

方案一：實驗所用的器材有電磁打點計時器一個，小車一個，鉤碼六個，紙帶，細線，木板85厘米等，實驗裝置如圖：

實驗中為了使小車所受到的合力只是鉤碼對小車的拉力，所以先要平衡摩擦力方法：將木板一端墊一小木塊（約3厘米），將小車放在木板上，不要用鉤碼拉動，用手給小車一個速度，觀察打點計時器打出的紙帶中點的特點，如果點分布均勻，說明小車做勻速直線運動，這時小車所受到的摩擦阻力就等于重力沿斜面（木板）方向上的分量，小車受到的木板給它的彈力等于重力垂直于斜面上的另一分量，mgasouθ=mgsinθ，所以u=tenθ，此方法可側(cè)摩擦因數(shù)，實驗時小車所受到的合外力就只有鉤碼的拉力了，當鉤碼的個數(shù)增大，合外力也就是倍數(shù)增大，只要保證小車在木板上位移每次相同，每次合外力做功就成倍數(shù)變化，為了使實驗更有說服力，我又在小車上加一個鉤碼，改變小車的質(zhì)量，重做上面實驗，得到以下數(shù)據(jù)。

比較這兩次實驗數(shù)據(jù)可見，隨著拉動小車的鉤碼個數(shù)增大，小車的最大速度就增大，而且鉤碼的個數(shù)與小車速度的平方成正比，同時，小車上加鉤碼的這組數(shù)據(jù)也就是小車質(zhì)量相對比較大時，實驗更準確。

本實驗在實際操作過程中有幾個方面需要注意：1. 每次小車運動的位移要保證相同，但實際是小車在后面速度增大，很容易從木板上翻倒，特別是鉤碼增多的時候更不好把握。2. 實驗中數(shù)據(jù)的選取，因為小車一直在做勻加速直線運動，最后速度的確定，就應(yīng)該是相同位移時的速度，但是因為小車容易跑出軌道，所以實際操作中要掌握小車的相同位移并不容易，只能在紙帶上取相同長度來保證相同位移，所以這個方案從操作到數(shù)據(jù)處理都要求實驗者認真仔細。

方案二：改用橡皮筋的彈力對小車做功，這是個變力做功的問題，變力的功在計算中學(xué)生難度大，因為它不能用公式W=FSCOSθ求出。如圖：

本方案實驗設(shè)計比較巧妙，而且用小車增加的動能來代替，所以要求出小車的速度與橡皮筋做功的關(guān)系，方法還是先平衡摩擦力，與方案一相同，這樣橡皮筋對小車所做的功就是合力所做的功，選擇橡皮筋要粗細均勻，一致性好的，因為距離的關(guān)系，我將兩根橡皮筋連起來當一條使用，同樣四根當兩條等，為了和方案一對比，我仍然分兩次實驗，通過改變小車質(zhì)量看數(shù)據(jù)變化。

從以上實驗數(shù)據(jù)和可操作性來看，要讓學(xué)生較短時間內(nèi)完成實驗，并得出結(jié)論，方案二最可操作且誤差小，是非常適合于學(xué)生來做的一個實驗方案。