如何应对力学实验中的“变脸”艺术

在高中物理力学实验中,有些实验的实验原理虽有所不同,但使用的实验装置却很类似。这些实验装置的变式题犹如舞台表演中的“变脸艺术”,摇头一变则可变化无穷。以“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”这个经典实验的装置为例,这个实验装置可以在一些不同的实验中加以应用,学生在面对这些形似而神不似的实验时,往往会显得有些混淆。本文仅采撷几例,旨在探讨该类题型的规律,并揭示该类题的解题方法,为这类实验问题的教学提供参考。     

学生实验探究过程中思维“惯性”的负效应

亚里士多德的“力是物体运动的原因”这个错误的结论在学生的思想中为啥根深蒂固呢？究其原因就是思维“惯性”造成的．中国有句古话：“江山易改,本性难移,”说的也是思维“惯性”．思维惯性如果注意不到,将会造成错误．有很多学生在物理实验中就非常容易受思维“惯性”的影响,从而造成实验失败．下面就列举几例学生在自主探究实验中容易受思维“惯性”影响的实验．通过剖析学生在面对这些实验时所犯的错误,我们就能够了解思维惯性对我们的教学带来的负面影响及其产生的原因．     

“焦耳定律探究实验装置”的另用

在人教版九年级物理第十六章第三节“比热容”的教学中。要学生深刻地认识比热容的物理含义,就必须做好不同物质在质量相同、吸收相同的热量时升高的温度是否相等这个探究性实验。教材中“比较不同物质的吸热能力”探究实验用食用油和水进行对比,实验中为了增加实验现象的可比性（观察比较温度计示数升高的快慢）,实验时必须两装置同时点火加热、两个酒精灯燃烧释放的热量要相同,才能使实验具有较强的观赏性和可信度。但在实际操作过程中．我们很难保证点火的同时性、火焰的相同性,这样就增加了实验的对比性和不确定性。针对实验中出现的这些问题,作者经反复验证和探究、联想到“焦耳定律探究”的实验装置．对上述实验装置稍加改进,改进后的演示实验效果更明显、准确度更高,使实验更具有科学性,在教学中收到了较好的效果。     

用DIS探究变力做功时的动能定理

动能定理是高中物理中的一个重要定理,即“力在一个过程中对物体所做的功等于物体在这个过程中动能的变化”．新课程人教版必修2中动能定理的引入是从“探究功与物体速度变化的关系”这节实验探究课开始的．这个实验的一个难点就在于用课本上提供的材料做实验时,因橡皮筋是变力做功,现有水平无法直接计算出其做功的具体值,     

解读伽利略的斜面实验

1中学教材中的“伽利略斜面实验”在中学教材中多次提到了伽利略的斜面实验．以人教版物理教材为例,表述如下． （1）初中物理教材“牛顿第一定律”中的实验探究：阻力对物体运动的影响．给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体,让小车自斜面顶端从静止开始滑下．观察小车从同一高度滑下后,在不同表面运动的距离．由此推理：如果运动物体不受力,它将以恒定不变的速度永远运动下去．     

突破并不难，审题是关键

基本题在探究“物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系”时,采用如图1所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示．     

“探究加速度与力、质量的关系”实验的探究

现用普通高中课程标准实验教科书《物理》必修1（人教版）第4章第2节实验“探究加速度与力、质量的关系”中,关于怎样测量（或比较）物体的加速度时提到：在这个实验中也可以不测量加速度的具体数值,测量不同情况下（即不同受力时,不同质量时）物体加速度的比值就可以了．怎样测量加速度的比值呢？     

对九年级教材中“特性”一词用法的商榷

义务教育课程标准实验教科书，人教版九年级《物理》第十一章“运动和力”的第五节“物体的惯性”(第36面)中，有关惯性一词的描述原文如下：“从牛顿第一定律可以知道，一切物体都有保持原有运动状态的特性．我们把物体保持运动状态不变的特性叫做惯性．牛顿第一定律也叫惯性定律．”笔者认为“特性”一词用得有些不妥．     

透明物体的颜色实验探究

透明物体的颜色是由它透过的色光决定的,但是生活中难以找到不同颜色的透明物体．这个实验笔者是采用以下方法做的。     

钱毛管实验的改进方案

钱毛管实验又叫牛顿管实验,是高中课程标准实验教科书物理共同必修1（上海科技教育出版社）第2章第1节“伽利略对落体运动的研究”中一个重要的演示实验,这个实验的目的是为了让学生首次亲眼看到真空中轻重不同的物体下落快慢一样这一不争的事实,对于验证亚里士多德“重物体比轻物体下落快”这一结论的错误性和帮助学生理解伽利略落体运动的规律有着不可替代的重要作用。     

设计性实验题的题型及解法

近三年高考“理综”中的实验题着重考查设计型实验，考查学生运用所学原理方法处理新情景实验问题的迁移能力及创新能力。实验基本原理是设计性实验的基础。只有明确实验的原理，才能真正掌握实验的关键和操作的要点，进而进行实验的设计。所谓实验原理，实际上就是学过的物理规律、物理公式，如测定重力加速度．就有多种可依据的处理方法：可利用单摆测，可利用“验证机械能守恒”的装置测，可利用平抛物体的频闪照片测，可利用物体在长真空管中自由落体运动测……     

2008年高考的亮点——“小实验”

随着课改的不断深入,高考以“能力立意”命题原则的前提下,实验探究型“小实验”题在考题中悄然增多．体现实验的“简约性、安全性”．主要考查学生围绕一个实验目的设计简单实验装置、选择适宜试剂、探究实验原理等实验能力．     

“压缩空气时内能增加”的实验改进

人教版初中物理教材九年级全一册《内能》一节的教学中，关于“压缩空气时内能增加”实验的教学要求是：“知遭做功可以使物体内能增加和减少的一些事例；通过探究找到改变物体内能的多种方法；通过演示实验说明做功可以使物体内能增加和减少，通过演示实验培养学生的观察能力；并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系”。可见，这个实验的教学要求贯穿在三维教学目标中，所以教学中必须做好这个实验。     

三视图跟我学

多角度地看一个物体才能把握这个物体本来的全貌．从三个不同的方向看物体就得到这个物体的三税图．这里“看”有时是用眼睛看．有时是用心“看”．要把握“看”的门道．     

一个实验装置图在光合和呼吸作用中的应用

在高三生物复习中,光合作用和呼吸作用是植物代谢部分的主干知识,以此为背景,综合考查相关知识的试题在历年的高考中经常出现。复习这部分内容的过程中发现,某个实验装置模型图（如图1）在不同的试卷中以不同的考查角度高频出现。开始接触这类题型时,学生总感到思路不太清晰,有些混乱,不能很好地解答题目。后来,我结合同行的一些思路和自己的想法,把这个装置模型图所能解决的问题进行了汇总和整理。这样,学生通过对比分析,思路逐渐清晰,克服了“怯题”心理,收到了很好的复习效果。下面我把这个实验装置模型图所能解决的相关问题整理如下,与同行分享。     

积木式重心实验探究

有关重心的实验包括重心的认识、物体重心位置与形状和质量分布有关、均匀规则形状物体重心在其几何中心、悬挂法测重心和物体重心不一定在物体上等。一般实验演示需要很多器材，如许多形状规则和不规则的物体，质量分布不同的物体。以下是运用搭积木思想，利用极简单的材料，通过一物多用来高效完成有关重心概念的系列实验探究，体现了“低成本、高智慧”的实验思想。     

二氧化碳灭火实验的创新设计

2003年科学出版社一广东教育出版社出版的“义务教育课程标准实验教科书”《化学》九年级上册第143页的探究活动【实验5—5】演示的是二氧化碳灭火装置,第144页【实验5—8】演示的是二氧化碳的制备与收集装置。该演示实验虽然装置简易,操作简便,现象明显,却也有些不足之处。针对于此,笔者采取对策,经改进后的实验证明,效果非常理想．现介绍如下。     

对人教版普通高中《物理》必修2中“动能”教学的探讨

现行的普通高中课程标准实验教科书物理必修2中，在第七章第6节安排实验“探究功和速度变化的关系”，通过实验探究，得到“对静止物体的功和物体速度二次方成正比”的关系，从而推知物体的动能可能包含“速度平方”这个因子，而没有得到动能与质量和速度的定量关系。在教学实践中，笔者认为教材中的实验探究内容值得进一步探讨，在这里提出来供同行们参考。     

例谈“测定空气中氧气含量”的实验题

例1 (2003年吉林)空气的主要成分是氮气和氧气．下图是测定空气中氧气含量的实验装置．(1)实验过程中，燃烧匙里盛放的红磷为什么必须过量?(2)这个实验除了可以得出氧气约占空气体积的1／5的结论外，还可推论出氮气__(填“易”或“难”)溶于水和其化学性质__(填“活泼”或“不活泼”)的结论．(3)此实验不能用木炭代替红磷的理由是__.     

两节教材 一种思想 多项功能

能量和动量是物理学中两个基本而重要的概念,这两个概念分别是人类追寻“物体运动中的守恒量是什么”和“物体相互作用中的守恒量是什么”的过程中发展起来的．这两个概念之所以重要,是因为它们在物体的运动过程中或物体的相互作用过程中是一个守恒量,而守恒关系又是自然界十分重要的规律关系．人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书物理必修（2）中的“追寻守恒量”、选修3—5中的“实验：探究碰撞中的不变量”,是两节突出物理思想、体现物理教育功能的典型教材．