引导学生用体验性实验辅助解题培养实践能力*

牛红标

(河北省保定市第一中学 河北 保定 071000)

物理学是一门以实验为基础的学科，体验性实验是在新课程理念下提出的一个全新的课题，学生通过亲自体验实验解决问题，不仅是一种解题的方法，更是一种学习经历，学生通过亲身体验真实的物理情境建构物理规律的过程，更能够增强学生实践能力．可以极大地提高对物理知识的可感受性．这样的物理实验为学生知识的建构起到了一定的支撑作用，有助于学生在深层上体会物理概念和规律的生成过程，深刻理解物理概念和规律，是一种非常实用而高效的学习方式．而体验性实验更是以器材获取方便，条件要求宽泛，操作过程相对简单，现象结论明显，有极好的教学效果，更能有效激发学习兴趣，能够使在理论下不容易说清楚的现象和问题很快呈现出来，在练习题中加强有意识的体验性实验，会使学生根据物理情境的建模能力大提高，解题能力以及实践意识加强．下面以几个小例说明体验性实现在解题中的重要价值．

【例1】下列有关静摩擦力的说法正确的是( )

A.运动物体受到的静摩擦力的方向一定与物体的运动方向相反

B.运动物体受到的静摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同

C.摩擦力的方向不可能与物体速度方向垂直

D.物体间的正压力增大摩擦力将增大

分析:摩擦力是生活中最常见的一种力，可以说是我们赖以生存的息息相关的．如果直接引导学生就地取材，进行实验体验，如图1所示.让学生握笔(当然可以是手边的任何一个物体，稍重一点更好)，处于竖直状态，体会物体运动趋势，笔受到的摩擦力的大小，握力增大，摩擦力大小怎样？为什么握紧后心里感觉更踏实？因为不容易掉落，学生会对最大静摩擦力大小及最大静摩擦力概念有更深刻领悟．下一步引导学生竖直向上，竖直向下，水平移动，甚至向任何一个方向运动，只要让笔保持竖直，学生自然会发现，笔受到的摩擦力方向都是竖直向上，摩擦力的方向只与相对运动或相对运动趋势有关，而与物体的实际运动没有直接关系．学生通过自己动手去体验，将轻松得出答案，并深刻理解静摩擦力的特点及规律，同时增强了学生的实践意识．

图1 体会物体运动趋势

【例2】如图2所示，长为L的轻直杆，一端通过转轴O固定，在中间及另一端分别固定质量为m的小球A和B，现将轻杆拉至水平位置由静止释放，轻杆摆动到竖直位置的过程中，下列说法正确的是( )

A.下落过程中小球B的机械能守恒

B.下落过程中A，B系统机械能守恒

C.下落过程中A的机械能减少

D.下落过程中A的机械能增加

图2 例2题图

分析：由于轻杆上作用力的复杂性，本题杆下落过程中不能轻易判断出A，B球之间的杆上有没有侧向弹力以及侧向弹力的方向，不能容易得出下落过程中是A带动B还是B带动A，所以只能直接得出A和B系统机械能是守恒的，而单独A或B是不是机械能守恒是不能判断的．但是如果用假设法，简单的做一个体验性的小实验，便一目了然，我们知道这个问题中A和B是一起下落的，那么如果单独A或B下落会哪一个更快呢？可引导学生利用手边的胶带(大多同学是备有的)，拉出一段，拉平后让其下落观察摆动时间，模拟A的自由下落；再适当加长摆线长度，模拟B单独下落时间，和刚才模拟A的对比，如果两个长度差距较大的情况下，两次下落中B的时间要明显比A长，根本不用计时仪器，粗略到凭感觉就可能轻松得到．那么本题的答案就明了了，若单独下落A比B用时短，而现在通过杆连接后是一起下落的，所以下落过程中B对A有阻碍作用，B对A做负功，A的机械能减少B的机械能增加．这个小体验即能让学生深刻体会到实验的强大作用，也为解决问题提供了一个极好的方法，使学生认识到物理问题源于实践．

【例3】(2014年高考北京卷第18题)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是( )

A．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态

B．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态

C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度

D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度

分析：本题其实就是考查学生的实践能力，解释现象以及解决实际问题的能力，如果引导学生亲自体验一下这个过程，会有更多的收获．让学生将一本尽量厚一点书平放到手上，根据题目叙述模拟抛书过程，模拟时抛出过程不要急，尽量用时长一些，这样便于体会，并让学生将体验进行交流．学生都能轻松体验出手上压力的变化，压力会先增大然后减小，当书离开手的瞬间，书对手的压力减小到零，所以书在手里的运动过程先加速后减速，离开手前有最大速度(压力等于重力)，离开手的瞬间压力为零，此时书的加速度为g，手离开书，手的加速度一定大于g．学生经过这样一个亲自体验的过程，从感官上直接获得了相关知识的同时，在情感上也充满收获成功的喜悦，也增加了主动探究体验的意识，增强了实践意识，学生对于运动过程分析以及相关的超失重现象知识理解得更加深刻．

习题往往是摆在学生面前的直接问题，而问题的解决无疑会给学生增强更多的自信，通过体验性的实验解决问题，不仅是一种解题的方法，更是一种学习经历，这种体验是学生通过自己的亲身经历或实验探索感受到的物理规律，通过亲身体验真实的物理情境建构物理规律的过程，引导学生使用科学研究方法，养成科学思维习惯，增强学生创新意识和实践能力．

有很多的物理习题来源于生产生活实践，但是现在大多学生往往动手机会少，缺少观察和深入思考生活中物理现象的能力．学生在解决实际问题时，很难构建起相应的物理情境，对这些问题如果从理论角度进行分析推导解释，极有可能导致教师费尽口舌，学生仍然是云里雾里的结果．如果能借用简单的体验性的实现，让学生亲自感受体会，探究分析总结，不仅可以激发学生学习兴趣，而且学生在实验的体验过程中能够获得足够的感性认识，最终自主解决问题．学生通过亲身经历的实践活动，获得丰富的感性认识，为认识知识、理解规律铺路搭桥．既可以激发学生研究的热情，使学生乐于完成习题，又能培养学生习惯于有效思考生活中常见物理现象所蕴含的原理，大大提高了学生的动手探究的实践意识和能力．