以实验为媒，提升学生物理素养

孟朝强

物理教学应以实验为基础，在实验教学上多做文章。那么，如何设计一个好的探究实验呢？

第一步：内容分析。

在开始实验设计之前，首先要对教材内容进行详细分析，确定哪些是学生已知的，哪些是学生需要通过探究获得的，为下一步的实验设计打好知识基础。

在知识方面，“实验：探究功与速度变化的关系”是人教版高一年级必修2第七章第6节的内容，它是在已明确了“功”的概念和理论探究了“弹性势能的表达式”的基础上，过渡到探究“动能表达式”的内容。在学生方面，首先，学生经过一个多学期高中物理的学习，思维水平已有所提高，能够用所学的知识分析一些问题。其次，学生头脑中已有模糊的“动能”概念。第三，具备开展探究实验和运用计算机软件（如Excel软件）的基本技能。第四，学生凭生活经验有模糊的认识，动能大小应与速度有关，但具体是什么样的关系还不清楚。综上所述，我们深入探究“动能”就有了可能。

第二步：实验的理论分析。

实验的设计不只需要对学生和知识进行分析，还需要对教材内容进行理论分析。这一步的目的主要是确定采用何种方式开展实验，为下一步选择实验方式提供理论支撑。

为帮助学生逐步深入到对动能的定量研究，我设置了一个开放性的问题以引发学生的积极联想：如何寻找一种方式把动能表现出来，以便我们进行度量呢？学生经过讨论和教师的引导，并借鉴上节内容，能够想到两种方法：一是通过做功使物体获得动能；二是可以将运动物体克服阻力运动的最大距离来度量动能的大小。但第二种方法如何得到动能？学生讨论后就会发现，又回到了第一个方法。经过一番讨论，确定通过做功的方式使物体获得动能。

第三步：实验的具体设计。

实验设计阶段是学生进行定量化探究的主要阶段，能锻炼学生充分运用已学知识处理新问题的能力，培养学生的创新思维。教师引导学生进行讨论，最终使学生明确实验中需要测定的物理量有物体质量m、弹出物体速度v；确定实验中需要的主要器材有相同规格的皮筋四根、气垫导轨、相同规格的滑块两至三块（配重片）、天平、挡光片、光电门。其中，滑块质量可通过天平测出；滑块的瞬时速度由擋光片、光电门等测定；气轨调成水平。根据“控制变量法”，展开实验。最后利用所测数据，借助Excel软件画出相对应的图像，结果发现Ek-mv2图像为一直线。至此，学生初步获得了动能的表达式，即Ek=kmv2（k为待定系数）。数据准确的话，还可求出系数k=1/2。

学生在实验探究中真实地体验科学探究的过程，不断提升自身的科学素养。