构建探究式物理实验课堂

陈霞

【摘 要】 高中物理教学中构建探究式实验课堂，有助于增加物理课堂趣味，提高学生思维的灵活性，深化其对所学知识的理解，为提高其物理学习成绩奠定牢固基础.

【关键词 】 高中物理;实验课堂 ;物理教学

1 做好实验知识的整合

探究式实验活动的成功开展建立在对物理基础知识牢固掌握的基础上.教学实践中应认识到实验知识的重要性，结合教学进度与学生认知，讲解相关的物理实验，尤其注重给学生提供动手实践的机会，使其更好地理解物理实验本质，为其开展探究式实验做好坚实铺垫.

例如 用如图1（a）所示的电路图能够测量弹簧的劲度系数k.其中电源的电动势为E，忽略其内阻.电压表为理想电压表，滑动变阻器的全长为L.当木板上没有重物时滑动变阻器的触头处于a点，电压表无读数.当木板上放上质量为m的重物后根据电压表的示数以及其他条件，便可计算得出k的值.其中重力加速度为g.

（1）使用给定的参数表示出m，则m=.

（2）若E为1.5V，L为12cm，g=9.80m/s2.实验中获得的图像如图1（b）所示，则图线的斜率为kg/V，弹簧的劲度系数k=N/m.

该问题情境涉及力学、电学知识，显然探究时需要理解实验原理.在探究之前可要求学生思考以下问题，防止其在探究的过程中走弯路：（1）弹簧的压缩量和电表的示数有何关系？（2）怎样表示出电压表的读数？（3）图1（b）图线的斜率表示什么含义？最终学生经过讨论联系所学的实验知识，得出了正确的探究结论.由题意可知弹簧的下降高度可从电压表的示数中体现出来.根据平衡条件可知mg=kx，电压表的示数U=xEL，联立得到m=kULEg.由图易得图线的斜率为10kg/V.又因为k=mEgUL，代入数据解得k=1.23×103N/m.

2 提高探究式实验认识

重力加速度是高中物理的一个非常重要的物理量，教学中可通过创设如下的实验情境，要求学生联系所学探究测量当地重力加速度的相关方法：

例如 小明认真观察水龙头水流规律，认为可以运用水龙头流出的水流测量当地的重力加速度.在重力的作用下水龙头流出的水流速度会越来越大，因此，水流的横截面积会越来越小.实验时使用V表示在任意t时间内水龙头流出水的体积，如图2甲所示，使用游标卡尺分别测量水流横截面积的直径d1，d2的大小.结合所学回答问题：

（1）某次测量游标卡尺如图2乙所示，则其读数为.

（2）为提高实验的精度，下列可行的措施有.

①水龙头的出口应尽量的细;②d1应可水龙头出口尽量靠近;③测量同一横截面的直径时应从多个角度测量求平均值;④h应尽可能的大，但应防止水流太细水珠离散.

（3）重力加速度的表达式g=.

该探究式实验考查的知识点有：游标卡尺的读法、运动学知识、实验原理的理解等，能很好的锻炼学生迁移所学解决实际问题的能力.

读图乙可知，游标卡尺的读数为10mm+4×0.1mm=10.4mm。根据实验原理可知，水龙头出口太细测量误差大，而且容易造成水珠离散.测量d1并不需要太靠近水龙头出口，但h应尽可能的大.为保证测量精度应多角度测量同一横截面取平均值，可行的措施有：③④.根据题干描述当时间t内水流经过d1处时V=（d12）2πv1t，经过d2处时V=（d22）2πv1t，则v1=4Vπd21t，v2=4Vπd22t，由运动学公式v22-v12=2gh，则g=8V2hπ2t2（1d42-1d41）.

3 注重实验例题的精讲

构建物理探究式实验课堂应注重相关实验例题的精讲.

例如 在讲解动量定理知识后，向学生提供乒乓球要求其按照如下情境进行探究，并回答相关问题.

使用手机录制乒乓球和球台碰撞的声音，可用于研究碰撞的能量损失情况.某次从某一高度由静止释放一个乒乓球，统计手机录制的声音随时间的变化情况如表1所示，忽略空气阻力.

（1）乒乓球第3次碰撞后的弹起高度为m（保留两位有效数字，g=9.8m/s2）.

（2）若碰撞后弹起以及碰撞前损失速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的倍（用k表示），第3次碰撞过程中k=（保留两位有效数字）.

探究的关键在于找到碰撞次数与小球运动规律之间的关系.学生通过动手操作不难得出：第3次和第4次碰撞之间的时间为乒乓球上升和下降的时间，两者的之间间隔t0=2.40s-2.00s=0.40s，则h=12g（t02）2≈0.20m.设碰撞后弹起的瞬时速度大小为v2，碰撞前的瞬间速度大小为v1，则v2/v1=k，碰撞前的动能为Ek=12mv12，碰撞过程损失的动能为ΔEk=12mv12-12mv22，则ΔEk/Ek=1-k2.第三次碰撞前的速度v1=gt1=g（2.00-1.582）=0.21g，第三次碰撞后的速度v2=gt2=g（2.40-2.002）=0.20g，则k=v2/v1=0.20g/0.21g≈0.95.

参考文献：

[1]姚宗文.高中物理探究式实验课堂的构建[J].中学物理教学参考，2019，48（12）：68.

[2]张文光.浅析如何构建高中物理探究式实验课堂[J].中学生数理化（教与学），2018（12）：33.

[3]王習元.高中物理探究式实验课堂构建途径探究[J].高中数理化，2018（22）：32-33.