论物理探究性实验的考与教

◇ 甘肃 吴长军

探究是探索未知，找到规律的过程和方法.利用实验可以突破人类认识的不足，探索和检验客观规律.高中物理实验可分为验证性实验、探究性实验和测量性实验.探究性实验是高中物理实验中较为重要的一种，在高中物理实验中占有较大部分.本文从2017年全国卷Ⅰ一道实验题入手，对高考试题进行分析，探讨高中物理探究性实验的教学策略.

1 试题

例（2017年全国卷Ⅰ）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间.实验前，将该计时器固定在小车旁，如图1-甲所示.实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车.在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图1-乙记录了桌面上连续6个水滴的位置.（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）

（2）该小组同学根据图1-乙的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图1-乙中A 点位置时的速度大小为m·s-1，加速度大小为m·s-2.（结果均保留2位有效数字）

解析

（1）用手轻推小车，在摩擦力作用下，小车将做减速运动.由于相等时间间隔内的位移逐渐减小，可得小车自右向左运动.

图1

（2）已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴，那么各点时间间隔为根据较短时间内的平均速度近似等于中间时刻的瞬时速度，有近似把小车的运动视为匀减速直线运动，根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度，得m·s-2，即加速度的大小为0.037m·s-2.

点评

本实验以学生动手实验为背景，用滴水来代替打点计时器进行计时，是一种生活化探究实验的创新方式.理解滴水计时器是打点计时器的迁移应用是解决该题的第一步.求速度以及加速度都属于常规考点.本题在实验仪器、实验背景有所创新的情况下，考查了小车的速度和加速度的求法.

2 教学启示

2.1 提高对探究性实验的重视程度

高考是教学的指挥棒，高考对探究性实验考查相对较少，所以降低了师生对探究性实验的重视程度.为了提高学生的探究能力，教师要特别重视探究性实验教学，从思想认识上、时间上、细节上重视探究性实验.

2.2 鼓励学生进行自主探究实验

在教师主导下，学生自主开展的探究性实验，可以充分体现学生的主体地位，调动学生学习的主动性.探究性实验在操作上是灵活的，可以选择不同的器材，采用不同的方法和思路.创新和优化是探究实验的灵魂，可以从器材上创新，从情境上创新，从原理上创新，这是探究性实验出奇制胜的法宝.学生是探究的主体，充分发挥学生的主观能动性，是自主探究的保障.学生自主探究不必局限于课堂之上，课下也可以进行.在人员组织上，个人探究与小组探究应结合进行.

2.3 合理设置问题，引导学生进行探究

合理设置问题，可以启发学生思考，使其理顺思路，提高学习效率.例如，探究加速度与力、质量的关系这节课，我们可以这样设置问题.问题1：猜想物体的加速度与哪些因素有关？（提出猜想，思考问题方向）问题2：当研究一个物理量与多个物理量之间的关系时要用到什么样的科学方法？（掌握基本的探究方法，是实验探究能力的基本要求）问题3：如何测量加速度？（引导学生复习回顾根据纸带计算加速度的方法）问题4：如何测量物体质量？（利用实验器材称量质量是一种基本技巧）问题5：如何测量力？（引发学生思考多种测量力的方法）合理的问题设置，能够给学生以线索和抓手，让学生在一定的范围内进行探究，不至于无从下手.

总之，探究性实验是人类认识世界的重要手段，而探究能力是物理学科核心素养之一.学生必须具备探究能力，教师必须重视对学生探究能力的培养.