物理实验选修课教学探究式学习研究

朱兴旺 葛喜芳

物理是一门以实验为基础的自然科学， 实验对于学习物理具有不可替代的作用.在我国新一轮基础教育课程改革中， 特别强调学生在学习过程中的自主建构、合作探究.这种学习方式的改变， 将给物理教学提出新的要求.在中学物理选修课程中贯彻探究式学习实验教学模式，全面体现物理课程的新理念， 有利于推进物理教学的改革进程.

1在物理选修实验中组织学生活动解决“物理问题”

活动开展方案具体如下：

（1）每班学生，以3人组为一个学习小组，每个小组选择一个方案进行实验改进工作.

（2）利用一周时间学生寻找材料设计方案并进行实验论证分析.在数字化实验室进行实验探究实践活动.

（3）教师辅助学生做好课题的整合.用一节课时间让学生汇报成果.

2实验课堂首先做好传统教学模式的展现，让学生了解物理实验实施过程中存在的不足之处

加速度与力、质量的关系本实验在实施中存在着哪些问题？归纳总结如下.

2.1实验系统误差大

采用小车为研究对象，托盘和钩码的重力提供外力（如图1）， 要求小车质量远大于托盘和钩码的总质量.实际操作中，钩码和托盘的总质量与小车的质量差达不到要求的程度，钩码和托盘与小车用轻绳连接，加速度相同，系统误差不可避免.

2.2实验数据处理困难

实验中使用打点计时器打点，处理纸带，结合运动学公式计算加速度，计算相对繁琐（如图2、图3），同时出现了第二次误差.

2.3实验操作难度大

实验中利用力学知识对摩擦力进行了平衡操作，垫高薄木板，使小车沿斜面向下的重力的分力与摩擦力相等，小车做匀速直线运动，要达到上述目的，需要多次操作，多次打点；而教材提供的两辆小车同时运动的方案令学生教师操作实验难度更为加大.

3大胆尝试新方法.通过实验探究发现新规律，使学生领悟科学探究过程和方法

验证牛顿第二定律实验具体做起来误差较大， 实验效果不够理想.现在原有基础上对器材和实验方法作一些适当的改进， 可使实验效果明显改善， 更好地达到验证牛顿第二定律的目的.

3.1实验器材的改良

利用光传感器、力传感器、位移传感器代替传统的打点计时器计时测速度.[HJ1.4mm]

学生自主设计各种方案解决传统实验中存在的不足之处.

（1）利用光电门代替打点计时器

测定小车运动过程一段位移的初末速度.利用位移公式： 得到加速度a.（如图3）

（2）利用位移传感器测定小车运动的加速度.（如图4）

（3）利用力传感器测定拉力大小，消除F

3.2实验设计方案的改良：利用计算机辅助，有利于提高精度及实验偶然误差的发现

教师课堂设计验证表格.快速帮助学生分析数据图表.在测定a与F关系图线时，我们可以通过Excel图表中直观地发现图6中第三组数据存在偶然误差.对数据进一步测定之后，我们可以得到图7图线.同时，通过数据学生还可以进一步发现a-F图线没有经过原点.是什么原因呢？引发学生进一步的思考和探索.

利用位移传感器得到的s-t图象、v-t图象来分析得到小车运动的加速度，提高实验的精度.（如图8）

利用光电门来代替打点计时器，增加实验的精准度.在通过调节轨道一段高度，来平衡摩擦力实验中，学生真正做到了精益求精.实验探究过程认真细致.以下是轻推小车，轨道上先后两光电门测定的通过时间.学生经过一次次尝试做到了十万分之一秒的实验精度调零.（如图9）

[TP8GW24.TIF，BP#]

3.3理论的修正，改良了实验的准确度

利用理论修正消除F

[JB（{]F=Ma，mg-F=ma，[JB）]F=[SX（]M[]M+m[SX）]mga=[SX（]v22-v21

4通过实验探究，发现新问题，提高实验设计能力

学生通过实验选修课合作探究活动，对实验的设计方案设计目的有了新的认识.实验课程得到了课外延伸.小组内同学通过实践探索，引发了学生实验研究的兴趣，对物理实验提出了新问题，新方案.

例如：学生得到的a-F图象基本都不在一条直线上，存在误差比较大.什么原因？学生就会尝试减小实验误差的操作方法，实验的态度就会得到改善.学生提出了许多造成实验误差的原因：（1）实验前要让砝码盘晃动造成拉力的大小不恒定；（2）垫板因小车的碰撞有移动造成板倾角变化，平衡摩擦力遭破坏；（3）木板不平整造成位移传感器记录的v-t转化图不成线性，还增加了小车的阻力；（4）小车车轮是否完好；（5）摩擦阻力、空气阻力造成的影响；（6）滑轮高度调节是否使与小车相连的绳子水平.平时容易被学生忽略的细节，学生都会去关注.这是传统实验教学中无法激发的学习热情.

在得不到教科书上的完美结果的情况下，学生有动力去换取更好的数据分析点，设法去改良实验方法减小系统误差影响.实验探究过程中有很多意外的收获.学生在汇报课中的准备过程中会陈述很多有创意的设计讲解.会把枯燥的实验操作通过有趣的自拍视频讲解展现给同学们.让枯燥的实验课堂变得生动和有趣.繁杂的实验数据通过学生熟练的计算机分析也变得井然有序，实验有误差，但通过不断地修正得到了越来越好的实验结果.实验探索过程真实，让同学们体会到了科学家探索过程的艰辛.

实验选修课堂教学的过程是物理课堂的有利补充和延伸.学生通过自主合作实验探索过程，体验物理课堂的情感、经验的交流、合作和碰撞的过程.要让学生充分地体验、领悟实验过程，使认知、能力、兴趣得到变化和发展.