拼拼凑凑巧组合 演示实验效果好
力学部分是整个高中物理学的核心,也是高中物理教学的中心环节,《力的分解》知识在前面《力》及《力的合成》的基础上从按力的作用效果对力进行分解展开学习,为后面学习、解决涉及力学、运动学的问题奠定基础,同时也为其它适量如位移、速度、加速度等的分解提供可以借鉴的思想方法。因此无论从知识的掌握还是物理思想方法的提高而言,该节课在力学部分占据非常重要的地位,但对于刚进入高中不久的高一学生来讲,也是一个从初中物理学习到高中物理学习过渡过程中较大的一个台阶,如何让学生顺利踏上这一台阶成为了本节课教学的重难点之一。
为了让学生直观理解力的作用效果,在教学过程中都会采用演示实验的手段,笔者将几种常用的实验器材进行了有效组合,将一般的只可定性观察的实验改为了既可定性观察又可定量分析验证的装置,针对引入新课、新课讲授、学生体验几个环节设计了相关实验,对于提高学生学习兴趣,帮助学生突破重难点起到了积极的作用。
实验器材如图一所示,将常用的滑轮小车、一根铁棒和小纸板进行组合,用电吹风作为风源来演示小船的“逆风行驶”过程。演示时将小车放到比较光滑的桌面上,电吹风如图二所示对着纸片吹风,小车将会向左“逆风行驶”,演示效果直观,对于引起学生质疑和学习兴趣能起到较好效果。
该装置与使用气垫导轨和滑块进行演示相比较,具有以下优点:器材的选取比较容易,没有气垫导轨的学校也可以进行;实验装置更便于携带;演示平台的高低可以根据授课环境随意改变,实验的可视性大大提高;但实验演示效果与气垫导轨装置相比没有差异。
二、新课讲授环节的实验设计
在该环节中,为了演示拉力和斜面上物体重力的作用效果,笔者将圆盘测力计、台秤、小车(含钩码)、两块三夹板(上面一块三夹板一端可以抬高,改装成不同角度的斜面)进行了有效组合,其中台秤的托盘用一块玻璃替代、采用带滑轮的小车都是为了实验时减小摩擦力,提高数据的准确性。该装置不但器材随处可见,而且操作简单方便。具体实验设计如下。
1、斜向上拉力的作用效果
A、在台秤上面放上装有砝码的滑轮小车,物体对台秤有压力,大小等于物体所受的重力大小。(如图三)
B、用一个与水平方向成一定夹角的拉力向右上方拉小车,台秤示数减小,小车向前运动。(如图四)
C、总结:台秤示数减小,斜向上的拉力产生了向上拉小车的效果;小车向前运动,斜向上的拉力产生了拉小车效果。
与用软木板观察其形变相比,该实验现象更加明显,教师也可以用弹簧秤以一定的角度斜向上拉小车,让学生根据相关数据进行计算,然后实验验证计算结果的正确性,吻合度相当的好。
2、斜面上物体重力的作用效果
A、如图三所示,台秤、圆盘测力计调零后,将小车放在台秤上读出台秤示数。
B、将图三中的实验装置一端抬高,用三角板垫起一定的夹角(约300),就形成了一个斜面。
C、在台秤上面放上小车,小车的一端通过轻绳系在圆盘测力计上,观察台秤和测力计的示数。(如图五)该步骤应注意使拉小车的细线与玻璃板平行,这一点可以通过调整圆盘测力计的高度来实现。
D、总结:测力计有示数,说明小车沿斜面向下拉,即在重力作用下,小车有沿斜面下滑的趋势;台秤有示数且示数小于其重力,说明小车向下压台秤但比其重力小。
本实验装置一改传统的定性观察的方法,从定量分析的角度出发,使重力的作用效果一目了然,既有助于学生对作用效果的理解,也为学生计算后提供了一种定量验证的方案。若台秤和圆盘测力计、斜面角度调节准确,实验数据和计算结果相当吻合。
三、学生体验环节的实验设计
这一环节重在让学生切身体验感受,所以器材的需求量很大,注意到这一点,笔者选取了一个简单易操作的实验。实验器材包括筷子一根、细线一根、钩码一个,具体的器材组合和学生操作如图六 所示。
该体验实验中,学生感受到绳斜向下拉手指,同时筷子挤压手掌,从而说明钩码向下拉细线产生的作用效果。
实验是物理学的主要研究方法之一,也是提高物理教学效果的的有效手段之一,如何有效利用身边的器材提高实验的有效性,是值得每一个物理教师教思考的问题,本文从教学实际出发谈点滴感受,但愿能起到抛砖引玉的作用。