陳良耀

◆摘? 要：實驗作為高中物理重點教學(xué)模塊，同時也是高中生物理學(xué)習(xí)的難點內(nèi)容。在高中物理實驗領(lǐng)域，力學(xué)內(nèi)容所比重十分顯著，更是高中生物理實驗學(xué)習(xí)的難點。教師在組織力學(xué)實驗教學(xué)時，經(jīng)常因為各類因素導(dǎo)致力學(xué)實驗出現(xiàn)故障，而導(dǎo)致實驗結(jié)果出現(xiàn)失誤。鑒于此，文章主要圍繞力學(xué)實驗中，相關(guān)的故障展開分析，以便高中生在今后的力學(xué)實驗學(xué)習(xí)和操作時，能夠有效規(guī)避實驗故障，提高實驗結(jié)果精準(zhǔn)性。

◆關(guān)鍵詞：高中物理;力學(xué)實驗;故障分析

在高中物理教學(xué)體系中，力學(xué)是主要的教學(xué)模塊，為了讓高中生深入理解力學(xué)知識，教師通常會組織力學(xué)實驗，讓學(xué)生在實驗探究過程中，對力學(xué)內(nèi)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(dǎo)致力學(xué)實驗在進行過程中出現(xiàn)故障，在很大程度上造成實驗結(jié)果出現(xiàn)誤差，甚至還會導(dǎo)致力學(xué)實驗中斷。因此，下面主要圍繞高中力學(xué)實驗過程中，常見的幾點實驗故障風(fēng)險展開分析，從而進一步規(guī)范學(xué)生力學(xué)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(xué)實驗探究能力。

一、實驗設(shè)計階段的故障分析

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

二、器材本身的故障分析

在力學(xué)實驗過程中，實驗器材所發(fā)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(xué)實驗?zāi)軌蝽樌M行，以及實驗結(jié)果是否會出現(xiàn)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(biāo)等，都將在很大程度上影響著力學(xué)實驗操作質(zhì)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(shù)值定位不合理，將導(dǎo)致拉力實驗結(jié)果出現(xiàn)誤差。因此，在力學(xué)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(jié)果，應(yīng)該重視實驗器材的優(yōu)化選擇與檢驗。在實驗進行之前，教師需要引導(dǎo)學(xué)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(xué)實驗操作標(biāo)準(zhǔn)，從而有效規(guī)避力學(xué)實驗故障。

三、器材組裝階段的故障分析

在力學(xué)實驗進行過程中，器材組裝階段也容易出現(xiàn)操作故障，從而影響力學(xué)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(guī)范性的組裝流程了解不夠全面，很容易導(dǎo)致組裝過程出現(xiàn)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(xué)生對打點計時器進行組裝，其中包括紙帶的安裝。如果學(xué)生在組裝儀器過程中，操作不合理，比如說紙帶裝反，將出現(xiàn)紙帶不顯示點運動軌跡，或者是運動軌跡出現(xiàn)偏差。因此，在力學(xué)實驗教學(xué)階段，物理教師要根據(jù)具體操作標(biāo)準(zhǔn)，向?qū)W生滲透規(guī)范性的操作流程。引導(dǎo)學(xué)生自主掌握力學(xué)儀器操作說明，規(guī)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(guī)范安裝實驗儀器，保證力學(xué)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(xiàn)故障風(fēng)險的環(huán)節(jié)，很多時候，因為學(xué)生實驗操作不合理，導(dǎo)致實驗故障出現(xiàn)。比如說，在進行力的平行四邊形定則實驗操作過程中，學(xué)生需要對橡皮條角度進行有效控制。學(xué)生在橡皮條的角度控制上不夠規(guī)范，與標(biāo)準(zhǔn)情況下的60-90°角存在一定偏差，導(dǎo)致實驗出現(xiàn)操作故障，而影響最終的實驗結(jié)果。因此，在力學(xué)實驗教學(xué)活動中，教師需要向?qū)W生滲透正確的實驗操作方法。引導(dǎo)學(xué)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(yán)格控制實驗條件，優(yōu)化實驗操作環(huán)境。同時，教師在學(xué)生實驗操作過程中，應(yīng)該重視教學(xué)指導(dǎo)，針對學(xué)生錯誤操作行為進行及時糾正和引導(dǎo)，從而保證學(xué)生的力學(xué)實驗操作活動順利進行。

五、結(jié)果分析階段的失誤分析

在物理力學(xué)實驗最終的結(jié)果分析階段，高中生很容易因為馬虎或者思路偏差，而導(dǎo)致實驗結(jié)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(xiàn)失誤。學(xué)生在計算過程中，并未將小球的半徑計算到擺長當(dāng)中，導(dǎo)致結(jié)算結(jié)果出現(xiàn)失誤。因此，教師在組織力學(xué)實驗教學(xué)時，一定要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真審題。根據(jù)物理實驗各項要素、指標(biāo)，對物理參數(shù)和條件進行分析。從而有效梳理物理力學(xué)的數(shù)量關(guān)系，提高高中生力學(xué)實驗探究能力。

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

參考文獻

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