| 标题 | 利用实验探究突破习题教学疑难 |
| 范文 | 堵健忠 孙林伟 摘 要：在习题教学中借助实验可以很好地加深学生对物理现象的理解，可以突破学生解决问题中的思维障碍，帮助学生突破习题中所涉及的知识难点，帮助学生再现生产生活中的情景，构建起正确的物理模型，顺利解决问题。 关键词：实验；习题教学；教学效率 中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）3-0056-3 实验可以比较直观地再现生动、有趣的物理现象。“演示实验具有趣味性、奇异性、灵活性、直观性、简单性、多变性等特点，它往往与生活实际紧密联系，能很好地创设新颖、生动、奇特并富有悬念的物理情境，激发学习兴趣，点燃学习热情，帮助学生理解概念、掌握规律。”[1]实验不仅在新课教学中可以发挥作用，在习题教学中也有重要作用。“在习题教学中，借助适当的实验，可以搀扶学生走过思维的沼泽地，促进学生思维发展。”[2]在习题教学中，当遇到学生对生产生活情景或物理现象不了解、解题思路有障碍、知识难度较大不易理解等困难时，如果能因地制宜地穿插实验，能激发学生学习物理的兴趣，调动学生学习物理的积极性和主动性，也能增加学生对物理现象、生产生活情景的理解，从而有效突破问题解决中的难点和思维障碍。 1 自制教具加深对物理现象的理解 物理习题中的一些物理现象，离学生的生活有一定距离，或者学生在日常生活中不留意这些现象，因而对这些现象并没有很深刻的印象或者认知，这对学生看透现象认识物理本质有一定的障碍。在习题教学中，如果通过一些小实验把题目中的现象演示出来，学生会加深对物理现象的认识，引起学生的有意注意，激发课堂的活力，这对学生思考问题、认识物理现象背后的本质有很好的促进作用。 例1 如图1所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（ ） A.在P和Q中都做自由落体运动 B.在两个下落过程中的机械能都守恒 C.在P中的下落时间比在Q中的长 D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大 本题中小磁块由相同高度分别从铜管和塑料管中无初速度下落，当小磁块从铜管中下落时，会产生电磁阻尼，所以在P中下落的时间比在Q中的长。电磁阻尼现象的原理是电磁感应原理，这一现象用楞次定律可以解释为：闭合导体与磁体发生切割磁感线的运动时，由于闭合导体所穿透的磁通量发生变化，闭合导体会产生感生电流，这一电流所产生的磁场会阻碍两者相对运动。其实，这一现象在生产生活中应用比较广泛，例如电磁式电表的表针、电磁制动等。但学生显然不能把这些现象和所学的物理知识有效地联系起来。为了加深学生的印象，可以通过如图2所示的自制教具把本题的现象演示出来。演示图2所示的教具时让强磁铁分别通过等高的塑料管、铝管、铜管、铜槽等，比较下落的时间，塑料管最快，金属管和金属槽都比较慢，由此加深学生对这一现象的理解。 2 利用实验突破思维障碍 在处理物理习题时，有时候学生由于认知能力所限，或者知识储备不够，或者思维水平不高，导致思维障碍而不能很好地建立物理模型。此时，教师需要花费很大的力气去讲解，讲解是必要的，但有时效果未必理想，往往费了很大精力之后有些学生还是一头雾水。教师通过语言讲解及推理得出的结论，信服度不如让学生亲自动手操作实验或观察实验而得出的结论。在物理习题教学中要多做实验，尤其是讲解和推理困难时，实验能起到事半功倍的效果，可谓“千言万语说不尽，实验一看就明了”。 例2 一小球质量为m，用长为L的悬绳（不可伸长，质量不计）固定于O点，在O点正下方 处钉有一颗钉子，如图3所示，将悬线沿水平方向拉直无初速度释放后，当悬线碰到钉子后的瞬间，下列说法错误的是（ ） A.小球的线速度突然增大到原来的2倍 B.小球的角速度突然增大到原来的2倍 C.小球的向心加速度突然增大到原来的2倍 D.悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍 本题中学生的思维障碍在于：细线碰到钉子后线速度大小为何不能突变，在线速度不变的情况下，分析角速度、向心加速度、拉力等的变化。在一般的讲解中不外乎如下三种思路：第一，Δv=at，碰撞瞬间时间极短，趋于零，Δv=0，故而线速度不变；第二，细线碰到钉子时，受力全在竖直方向上，水平方向上（切线方向）没有受力，根据牛顿第二定律切线方向没有加速度，因而速度不变；第三，在碰到钉子的极短时间内，小球受到的重力、细线的拉力都不做功，根据动能定理或者机械能守恒定律，可得线速度大小不变。讲解后，不少学生能明白，但是不少学生还是不能够接受。如果在讲解之前，通过一个演示实验让学生观察之后，再进行上述讲解，学生的接受情况就截然不同。 演示步骤如下：（1）将一个单摆悬挂在铁架台上或者墙壁上；（2）将单摆拉到水平位置，释放；（3）把钉子置于摆长一半处；（4）观察当细线碰到钉子的瞬间小球速度的大小有没有明显的变化（由此得到小球线速度不能突变）；（5）观察当细线碰到钉子的瞬间，细线的转动快慢有没有变化（由观察结果可以得到小球的角速度在碰到钉子的瞬间发生突变）。 3 模拟生产生活情景弥补生活经验不足 物理来源于生活，物理上经常用生产生活中的情景为背景命制习题。但是，学生的生活阅历和生活经验有限，很多生产生活中的情景，由于远离学生的生活，学生往往感到陌生，不能把习题所述情景与物理知识建立正确联系，甚至出现误解。此时，若能利用身边的一些物品或者实验装置，把生活中的情景模拟出来，从而增加学生的感性认识，弥补生产生活经验的不足，化解学生理解的难度。 例3 玻璃板生產线上，宽9 m的成型玻璃板以4 m/s的速度连续不断地向前行进，在切割工序处，金刚钻的割刀速度为8 m/s，为了使割下的玻璃都成规定尺寸的矩形，金刚钻割刀轨道应如何控制？切割一次的时间多长？ 本题中的情景学生很难理解，很多学生解决本题时，认为割刀垂直于玻璃边缘切割玻璃，时间t= = s。为了让学生清楚错在何处，正确切割方式应怎样？可让学生利用教室里学生上美术课的画板（一块正方形的木板）代替玻璃和粉笔代替割刀，模拟切割玻璃的情景。具体做法如下： （1）两位同学上台，一个同学把画板贴在黑板上（如果黑板下边缘有凹槽，则把画板放入凹槽，更容易操作），并匀速向右拉动画板；另外一位同学，用粉笔代替割刀在画板上匀速画线； （2）学生第一次“切割”时，粉笔的速度垂直于画板，如图4所示，“切割痕迹”如虚线所示，这样切割的玻璃不是正方形； x3）为了探究正确的切割方式，让学生按照图5所示的方式“切割”。一个同学向右匀速拉画板，另一个同学向右下角用粉笔匀速画线。多训练几次后，学生配合默契可得到图5中虚线所示的“切割痕迹”。为了尽量达到这一效果，课前应指导这两位演示的同学，反复练习，增强默契。 情景模拟完成后，再画出速度分解的矢量图。如图6所示，把割刀的速度分解为沿玻璃运动方向v1和垂直于玻璃边缘的方向v2。v1等于玻璃运动的速度，v2是割刀实际切割的速度。根据勾股定理v = =4 m/s，切割时间t= = s。 参考文献： [1]姜峰.物理实验教学值得注意的十个问题[J].物理教学，2012，34（7）：36. [2]刘桂枝.挖掘习题资源 创新实验教学[J].中学物理教学参考，2012，41（3）：43. （栏目编辑 王柏庐） |
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