对初中物理几个实验改进的思考

王向红

摘 要：在教学中物理实验既是重要的教学内容，又是重要的教学方法，教师对探究“滑动摩擦力的大小与什么有关”实验、探究“二力平衡条件”的实验、验证阿基米德原理实验这三个实验进行改进，发现改进后的实验在某些方面更加完善。

关键词：初中物理；实验；改进

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）20-0078-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.20.047

物理学是以观察和实验为基础的科学，在具体的教学过程中物理实验既是重要的教学内容，又是重要的教学方法。下面谈谈我在多年的教学实践中，对几个实验进行的改进和思考。

一、探究“滑动摩擦力的大小与什么有关”实验

【实验】在教育科学出版社八年级下册第七章第五节摩擦力一节，实验探究“滑动摩擦力的大小与什么有关”的实验，是这样的：在水平放置的长木板的两个表面上分别做如下实验。

1.使一个长方体木块的不同侧面与长木板表面接触，如图。缓缓地匀速拉动木块，保持弹簧测力计的示数稳定，观察并记录弹簧测力计的示数。2.在木板上再叠放另一个木块，重复上述操作，观察并记录弹簧测力计的示数。（如图1）

【分析】木块在水平方向受水平向右的拉力和水平向左的滑动摩擦力，因为木块做匀速直线运动，根据二力平衡知识，水平向左的滑动摩擦力大小等于水平向右的拉力。又根据相互作用力相等的知识，水平向右的拉力大小等于弹簧测力计的示数，所以从弹簧测力计的示数就直接读出了摩擦力的大小。

【评估】虽然缓慢运动可以看作匀速运动，但匀速直线运动很不好把握，所以导致实验中弹簧测力计的示数是不稳定的，再者弹簧测力计一直在运动，这些原因导致不好读数、产生很大的误差。

【实验改进】如图2，将木块放在水平放置的木板上，弹簧测力计一端固定，另一端拉着物体，水平向左移动木板，弹簧测力计示数大小即等于木块所受滑动摩擦力。

【分析】木块在水平方向受水平向左的滑动摩擦力和水平向右的拉力，木块处于静止状态，根据二力平衡知识，这两个力大小相等，所以从弹簧测力计的示数就直接读出了滑动摩擦力的大小。

【评估】改进后的好处：因滑动摩擦力的大小只取决于木块对木板的正压力和接触面的粗糙程度，与速度无关，所以木板不需要做匀速直线运动，容易操作；弹簧测力计静止，示数稳定，方便读数，误差小。

二、探究“二力平衡条件” 的实验

【实验】物理教材八年级下册第八章第二节《力的平衡》一节，“实验探究：二力平衡的条件”：按图3组装实验装置。通过实验，分析小车在水平方向上所受的两个拉力的关系。

1.增减两端钩码的数目，观察小车在什么条件下保持静止，在什么条件下不能保持静止？

2.保持两端钩码数相等，观察拉力F1和F2是不是在一条直线上。把小车扭转一个角度，使拉力F1和F2不在一条直线上，观察小车的情况。

整理你的实验结果，和同学们讨论交流，看看二力平衡需要什么条件。

【分析】小车静止时，在水平方向受向左的拉力F1和向右的拉力F2，拉力大小等于钩码的重力，两侧钩码一样，所以F1和F2大小相等，即互为平衡的两个力大小相等，方向相反；把小车扭转一个角度，使拉力F1和F2不在一条直线上，小车不静止，可以得出互为平衡的两个力在同一条直线上。

【评估】此实验容易操作，却也存在一些问题。1.这个实验不能探究互为平衡的两个力必须作用在同一个物体上；2.把小车扭转一个角度，使拉力F1和F2不在一条直线上，观察小车不静止，这个现象只有前排学生能看到，后面学生看不到。

【实验改进】将小车换成硬纸片，如图4所示，做一个展板，在展板上钉两个铁钉，铁钉上套两个铁圈，再按上述实验步骤进行实验。将纸片剪断，F1和F2不作用在同一个物体上，观察剪断后的纸片是否静止。

【分析】改进后将纸片剪断，F1和F2不作用在同一个物体上，纸片不再静止，说明互为平衡的两个力必须作用在同一物体上。

【评估】改进后，将小车换成纸片剪断，可以探究互为平衡的两个力必须作用在同一个物体上；改进后，改变了观察的角度，坐在教室各个位置的学生都能看到实验结果。

三、验证阿基米德原理实验

【实验】物理课本八年级下册第九章第三节，如图5，先在空气中测量出石块所受重力的大小，再把石块浸没在水中，读取弹簧测力计的示数，计算出石块受到的浮力。

然后，测量出被石块从小桶排到另一小桶中水的质量，你有什么发现？

【分析】实验中，测量被石块排出的水的质量，应先测出空烧杯的质量m杯，再测出有水的烧杯的质量m，则排出的水的质量m排水=m-m杯，排出的水的重力G排水=m排水g，最后得出F浮=G排水。

【评估】此实验操作过程中，误差较小，但过程较繁琐，需两次测量质量，即空杯的质量m杯和装有水的杯的质量m，还要计算出其重力G杯、G排水。

【实验改进】用重力可以忽略不計（自重小于实验室所用弹簧测力计的感量）的不漏水的保鲜袋代替小桶，套在小桶中或小烧杯中，去接溢出的水，然后直接测量已接水的保鲜袋的重力，即排出的水重G排水，即可得出F浮=G排水。

【分析】保鲜袋的质量忽略不计，则装水的保鲜袋的重力，即是排出的水重G排水，便可得出F浮=G排水。

【评估】这一设计符合物理学中忽略次要因素、突出主要因素、建立理想模型的思想。只有一步，简单易操作。

参考文献：

[1] 孙丰富，朱召友.探究影响滑动摩擦力大小因素的实验改进[J].物理教师，2014（6）.

[2] 王兵.二力平衡实验改进后的思考[J].物理教学，2011（2）.endprint