浅谈教师在引导学生实验中的作用

白映

摘 要：高中物理学生实验在新教材中有很大的变化，不仅实验次数比旧教材增加了不少，重点是同一实验内容有了不同的几种方案。教师在指导学生实验时对不同的方案在操作过程和数据处理过程中有可能存在的问题要了如指掌。

关键词：学生实验；实验方案；选择

中图分类号：G633.7 文献标识码： A 文章编号：1992-7711（2016）06-001-01

物理是以实验为基础的学科。新教材在这点有很多的体现。在实验的设计与安排上，不论是学生实验还是演示实验都在旧教材的基础上改进很多，主要表现在两个方面：

第一是实验课时增加，即实验内容增加，以高一必修（1、2）为例，学生实验增加了四个。学生实验将打点计时器的使用单独做为一次实验，从而降低了以后用打点针时器处理匀变速直线运动中加速度，速度问题的难度，使高一阶段第一个实验难题有效化解。新增加的“探究弹性势能的表达式”和“探究功与物体速度之间关系”的实验，意在提高学生动手能力基础上，降低了后面动能定理及机械能守恒定律的学习难度。

第二是实验方案增加，也是新教材最让人耳目一新的地方，新教材在实验设计中，一改旧教材单一的实验方案，将方案增加到2—4个，教师和学生可以根据自己现有的器材选择实验方案，这不仅使实验更容易操作，有选择余地，更主要的是学生对实验的本质有了更深的理解，实验的本质就是要通过实验过程，通过实验的结论验证所学的知识或探究未学的知识，通过实验步骤的设计，提高综合素质和动手能力，通过实验误差分析，找到减小误差的方法或完善实验原理的设计。

下面我就新教材的物理必修（2）中，第七章第六节的两个学生实验方案从操作性和数据准确性等几个方面，通过实验操作及数据来谈一下自己的看法：实验“探究功与速度变化的关系”的目的，第一是让学生通过实验知道变力做功特点和处理方法，第二是得出实验结论——功与速度的平方成正比，为下一节的动能及动能定理打下基础，从而降低动能定理在理解上的难度，我认为这是新课程在高一阶段最为成功的改进。本实验教材中有两个方案可供选择，下面就我在这两个方案选择上所遇到的问题及操作过程中的优劣点，通过实验加以说明。

方案一：实验所用的器材有电磁打点计时器一个，小车一个，钩码六个，纸带，细线，木板85厘米等，实验装置如图：

实验中为了使小车所受到的合力只是钩码对小车的拉力，所以先要平衡摩擦力方法：将木板一端垫一小木块（约3厘米），将小车放在木板上，不要用钩码拉动，用手给小车一个速度，观察打点计时器打出的纸带中点的特点，如果点分布均匀，说明小车做匀速直线运动，这时小车所受到的摩擦阻力就等于重力沿斜面（木板）方向上的分量，小车受到的木板给它的弹力等于重力垂直于斜面上的另一分量，mgasouθ=mgsinθ，所以u=tenθ，此方法可侧摩擦因数，实验时小车所受到的合外力就只有钩码的拉力了，当钩码的个数增大，合外力也就是倍数增大，只要保证小车在木板上位移每次相同，每次合外力做功就成倍数变化，为了使实验更有说服力，我又在小车上加一个钩码，改变小车的质量，重做上面实验，得到以下数据。

比较这两次实验数据可见，随着拉动小车的钩码个数增大，小车的最大速度就增大，而且钩码的个数与小车速度的平方成正比，同时，小车上加钩码的这组数据也就是小车质量相对比较大时，实验更准确。

本实验在实际操作过程中有几个方面需要注意：1. 每次小车运动的位移要保证相同，但实际是小车在后面速度增大，很容易从木板上翻倒，特别是钩码增多的时候更不好把握。2. 实验中数据的选取，因为小车一直在做匀加速直线运动，最后速度的确定，就应该是相同位移时的速度，但是因为小车容易跑出轨道，所以实际操作中要掌握小车的相同位移并不容易，只能在纸带上取相同长度来保证相同位移，所以这个方案从操作到数据处理都要求实验者认真仔细。

方案二：改用橡皮筋的弹力对小车做功，这是个变力做功的问题，变力的功在计算中学生难度大，因为它不能用公式W=FSCOSθ求出。如图：

本方案实验设计比较巧妙，而且用小车增加的动能来代替，所以要求出小车的速度与橡皮筋做功的关系，方法还是先平衡摩擦力，与方案一相同，这样橡皮筋对小车所做的功就是合力所做的功，选择橡皮筋要粗细均匀，一致性好的，因为距离的关系，我将两根橡皮筋连起来当一条使用，同样四根当两条等，为了和方案一对比，我仍然分两次实验，通过改变小车质量看数据变化。

从以上实验数据和可操作性来看，要让学生较短时间内完成实验，并得出结论，方案二最可操作且误差小，是非常适合于学生来做的一个实验方案。