习题教学与物理实验的整合，本文主要内容关键词为：习题论文,物理实验论文，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。
习题教学与物理实验，表面上看是教学过程中两个相对独立的内容，传统的教学中，很少把两部分内容进行整合，使它们成为教学过程中的一个有机的整体。然而，在习题教学的过程中发现，许多学生解题过程中遇到的障碍，是对习题中叙述的物理情景不能正确理解，也就无法找到解决问题的正确途径。在实际教学实践中，笔者做了一些有益的探索，将习题教学与物理实验进行有机整合，使它们融为一体，使实验研究为习题教学服务；反过来，通过习题研究可更深刻地理解实验过程中的物理思想。下面是笔者教学实践中，探究性习题教学的案例分析。
一、利用物理实验，创设习题情景
案例1 在“双线摆”的教学中，布置了这样一个习题：
一质量为m的小球，用两根长度均为L的细线悬挂，组成一个双线摆（如图1），细线与水平方向夹角为α。现在让摆球在垂直于纸面方向来回摆动，双线摆摆动的最大偏角为θ（θ＜ 5°），求：(1)该双线摆的周期T，(2)摆球经过最低点时，细线受到的拉力F。
图1
尽管习题中对“双线摆”的摆动的物理情景做了明确的描述，但由于双线摆的摆动模型与学生的心理预期不同，还有相当多学生无法正确理解。
后来，我把“双线摆”的教学流程设计成这样：在“用单摆测重力加速度”实验结束后，在分析实验误差时发现，实际测量时，很难做到摆球在同一平面内摆动，一个轻微的扰动，就可能使小球做椭圆运动。
接着提出了两个问题：问题1：若小球不在同一平面内摆动，会对周期的测量有何影响？问题 2：如何改进原来的装置？学生讨论非常踊跃。
问题(1)目为单摆周期公式
，而圆锥摆周期公式为
，所以若小球做类似圆锥摆运动，周期T测量值将偏小。
问题(2)经过讨论，有学生设计出了双线摆装置，发现双线摆比起单摆摆动更为稳定。
接着，拿出双线摆的装置。归纳出两个结论： (1)用双线摆代替单摆，实验中摆球摆动更稳定。 (2)双线摆的摆长应为
（d为小球直径）此时，再提出原来的问题，对双线摆的教学变得水到渠成。
二、通过实验研究，寻找解题的切入口
案例2 研究挂钩作用下的细线张力问题时，有这样的一个习题：
如图2所示，两竖直杆MN和PQ相距2m，一根长2.4m的绳的两端拴在这两杆上，第一次令两拴点等高，第二次令两拴点不等高。用一光滑的钩子把一重G=50N的物体挂在绳子上，问两次作用在细线上的拉力有何关系？拉力是多大？
图2
对这个问题的解决，主要是找到解题的切入口，即：最后平衡时，细绳姿态如何？细绳与水平方向夹角如何计算？
教学过程中，把原题改变成一个实验研究的课题，让学生在实验探究的过程中寻找解题的切入口。
给每组学生提供了两个铁架台，一根细线，一个小滑轮，一个质量已知的砝码及一把刻度尺，提出了课题研究的要求。当细线固定在A、B两端时，处于松软状态（如图3）。现在细线上悬挂砝码：(1)通过测量，计算出细线受到的张力，(2)若保持B点不动，移动A的高低时，滑轮如何运动？此时，细线与水平方向夹角是否改变？
图3
在实验研究过程中，适时地提出了一些阶段性的研究问题：
(1)若A、B等高，滑轮停在哪里？若A、B不等高，则滑轮停在哪里？小滑轮停的位置有何规律？
(2)细线水平方向夹角如何测量？
通过实验研究，学生找到了答案，也真正找到了解决这类问题的切入口。
三、通过设计实验，深化对物理问题的认识
案例3 这是一个讨论完全失重情形下，物体间相互作用的问题。
图4
如图4，质量分别为
的AB两物体叠放在一起，将它们斜向上抛出，在抛出后，物体经过 a、b、c三个位置（b为最高点），关于这三个位置 A、B间作用力，下列说法正确的是（ ）
A.在位置a,A受到的摩擦力向前，A受到支持力
B.在位置b,A受到摩擦力向前，A受到支持力
C.在位置c,A受到摩擦力向前，A受到支持力
D.在a、b、c三个位置，A受到摩擦力均为0， A受到支持力
也均为0。
这个问题的讨论，实际涉及到了一个物理学的“相异框架”思维问题，学生对生活中经验加以推广，导致了对问题理解的偏差。因为，在将物体抛出的过程，人只能感受到物体在离手之前作用，离开手之后的情况，则需要去推测、想象。
课堂讨论非常热烈。一部分学生支持A、B、 C，另一部分坚持D。尽管后者从牛顿第二定律，对完全失重问题进行了详细论述，仍不能使前者信服。
在课堂上，笔者并没有发表自己的观点，而是提出了这样一个问题：你能否设计一个实验，验证你的推测。
课后，有一个课题组提出了他们的实验方案，在A、B中间夹一块海绵，在A、B抛出的全过程，用摄像机进行跟踪摄制。
通过观察海绵的挤压情况和前后侧移情况，反映A、B之间的作用力情况。实验取得了成功，从而深化了学生对失重和超重现象的理解。
上述三个教学案例的教学过程，与传统的习题课题教学结构有一定距离，教学的容量较小，课堂节奏较慢。教学中涉及的问题也完全可以用传统的习题教学的方法加以解决，似乎事倍功半。但从整个高中阶段的物理学习的进程看，探究性教学的方法其实是一种事半功倍的教学方法，由于学生从较深的层次理解了习题中包含的物理思想，对学过的东西往往能举一反三，触类旁通。
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