物理实验的探究性学习，本文主要内容关键词为：物理实验论文,探究性论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
新课程标准对物理教学提出开展探究性学习活动的要求，其目的是通过实验探究来达到提高学生的学习能力的目标。如何引导学生在物理实验中进行探究性学习，笔者仅从教学实践中总结以下三点：
一、为区分易混淆概念设计实验进行探究
在物理学习过程中学生遇到的易混淆概念很多，诸如：直线运动中的
；动量中的
；电磁学中的
；交流电中的电功与电热、平均值与有效值、瞬时值与最大值等等。概念上的不清直接导致物理上的“张冠李戴”“指鹿为马”“指白说黑”的混淆现象，其后果的严重性是可想而知的。为了理清概念，应采取科学的、可操作性的直观方法，帮助学生从认知到掌握，以达到“如鱼得水”“如鸟投林”运用自如的境界。
设计一个简单易懂的实验，不失为一种好的选择。
例如在学习运动学时，许多学生常把速度与加速度这两个概念混淆，认为加速度增大，速度一定增大；加速度减小，速度一定减小。在学习牛顿第二定律之后可以设计下面的实验，有利于帮助学生理解速度和加速度的关系。实验如下：按验证牛顿第二定律实验要求设计，只是将托盘及砝码换成带有医用输液控制开关的塑料小瓶（见图1）。
图1
调节小瓶下面的控制流量开关的大小，让从瓶里流出来的水呈水滴状，均匀不停地滴落到下面的水盆中。
把小车停靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，换上新的纸带重复3次。
从3条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点子，在后面比较便于测量的地方选一个开始的点。为了方便，应选取每打5个点的时间作为计时单位，即T=0.02×5=0.1s。在选好的开始点下面标明A，在第6个点下标明B，第11个点下面标明C……如图2，测出每两个相邻点的距离
…
图2
在相同时间内通过的位移越来越大，这就说明小车的速度越来越大。然后分析小车的受力情况，由验证牛顿第二定律实验知识可知，小瓶包括水的重力跟小车的重力相比较小，细绳对小车的拉力就可以认为等于小瓶和水的重力。由于在小车向前运动的过程中瓶中的水不断向外流出，所以绳对小车的拉力不断减小，再根据牛顿第二定律知，小车的加速度就不断减小。因此我们通过讨论就可以得出：只要物体的加速度方向与原来的运动方向相同时，不论物体的加速度是增大还是减小，这个物体的速度就要一直增大。
二、探究系统误差的消除
2004年人教版高一物理（必修）第78页运用图3所示的光滑水平板、砝码及盘和小车组成的装置验证牛顿第二定律的参考案例中提到：“使小车做匀加速运动的力，与盘和砝码的重力相等。”同时解释说：“这两个力只是近似相等，条件是盘和砝码的质量要比小车的质量小很多。”
看来，这个实验中存在由砝码及盘的总质量m与小车质量M大小引起的系统误差。实验前的预习中要引导学生思考从数学上能否对这个系统误差的存在予以解释，并进一步思考能否消除这个系统误差。
图3
设质量为M的小车在细绳的拉力F作用下的水平加速度为a，因砝码及盘通过绳与车连成一体，故砝码及盘向下的加速度大小也为a。
我们对车M和砝码及盘m应用牛顿第二定律列出方程如下：
从力F的表达式③看出，F＜mg。只有在M远大于m时，M+m≈M，才有F≈mg。这就是课本中所说，“这两个力只是近似相等，条件是盘和砝码的质量要比小车的质量小很多”的数学原理。
看来，因砝码及盘的总质量m≠0，总没有F=mg的理想结果，似乎上述系统误差的存在是不可避免了。
引导学生进行思考上述的系统误差能消除吗？
经过思考让学生从整体上想想办法。事实上，我们把砝码及盘与小车通过细绳看成一个整体，绳的拉力是整体的内力。由式①及②消去整体内力F，有mg=(M+m)a④
式④不存在绳对小车的拉力F，故不存在由F＜mg与理想的F=mg两式的矛盾引起的系统误差。
我们利用准确式④，配合小车后拖拉的纸带及安装打点计时器，可以在消除上述系统误差的条件下验证牛顿第二定律。
图5中直线的斜率表示整体所受合外力
。
图5
最后让学生总结对这个实验改进的效果：用整体法研究运动学和动力学会给我们带来很大的方便。
通过对类似实验的改进及探究，不仅使学生对物理定律获得了深层次的认知，同时也提高了学生的探究性学习的能力，达到了教学目标。
三、对实验结论进行反思探究
对某些物理实验的结论，学生往往不假思索、毫不怀疑地拿来就用。没有怀疑，没有独立思考，就没有创新。在实验结论推出后，应引导学生进行反思，提高学生的思维判断力，使探究性的创新意识进一步增强。
例如，伏安法测电阻的电路分电流表外接法（图6a）和电流表内接法（图6b）
图6
对连接方式的判断选择，课本从电压表的分流和电流表的分压两方面的分析得出结论说：测量小电阻R时采用外接法（图6a）；测量大电阻R时采用内接法（图6b）。甚至还有“伏安法测电阻里（内）大外小”的口诀。
通过反思，对实验结论归纳深化，提出独立见解是探究性学习达标的关键所在。