利用低成本物理实验开展探究式教学.doc

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1、利用低成本物理实验开展探究式教学摘要:目前中学物理教学中实验开出率较低、实验效果欠佳、学生实践能力较差。为了有效利用课程资源，积极开展探究式教学，本文提出了开发低成本物理实验，充分利用低成本物理实验开展探究式教学。关键词：低成本物理实验；探究式教学；力的平行四边形定则中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2016）4-0042-3物理课程标准提倡科学探究，并且将科学探究纳入内容标准，物理课程要让学生经历基本的科学探究过程，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。在2008年5月至8月我们对重庆市的10多个区县的初中物理实验开设情

2、况进行了现状调查。调查显示，学生实验开出率较低，探究性实验的开出率较高，但是教学效果欠佳，实验仪器较为欠缺，自制仪器很少［1］。因此，大力加强低成本物理实验，积极开展探究式教学是一个重要策略。“低成本物理实验”强调利用价值尽可能低的材料、物品或器具做物理实验，做实验尽可能少花钱或不花钱，如利用生活中的廉价材料（橡皮筋、气球、鸡蛋、土豆、蜡烛、塑料袋和手电筒等）、易得材料（水杯、钢勺、醍料尺、硬币等）和废旧材料（易拉罐、饮料瓶、牙膏皮等）［2］。其主要的价值取向是实验教学的“经济最小化、价值最大化”，即“成本低而智慧不低、成本低而技术不低、成本低而价值不低”。在高

3、中物理教学中，我们积极开展低成本物理实验，有效开展探究式教学。下面以《力的平行四边形定则》一节为例，谈谈如何利用低成本实验开展探究式教学。1利用低成本物理实验创设情境，激起学生的探究热情为了理解合力与分力的概念，本节课用两个实验来引入。如图1,利用玩具纸飞机做实验，为了让飞机起飞，需要用橡胶弹射器。橡胶弹射器是利用橡胶对机翼的拉力将飞机弹出，橡胶两边的拉力是分力。如图2,老师拿出一块小木板（五层板），双手紧握木板的两侧，要求学生用手掌迅速击打木板中部，木板也断裂了。手掌对木板的力是合力，这个力可以产生较大的分力。通过这两个实验，学生不仅理解了合力与分力的概念，而

4、且探究热情一下被调动起来了。2利用低成本物理实验设计方案，培养学生的设计能力本节课的重点是学生设计实验，合作探究力的平行四边形定则。老师给每个小组提供以下器材：方木板、3个弹簧秤、一盒钩码、3根等长的橡皮筋、细线、一盒图钉、滑轮、刻度尺等。要求学生设计实验来探究力合成的平行四边形定则。同学们积极动手动脑，用这些简单物品设计了许多精彩的实验，比教材上的实验丰富得多。方案1采用教材上的实验方案。如图3所示，先用两个弹簧秤互成角度地将橡皮筋的结点拉到某一点，记录两个拉力的大小和方向，作出两个力的图示，以这两个力为邻边作一个平行四边形，并画出对角线F。然后,只用一个弹簧

5、秤将橡皮筋的结点拉到同一位置，记录拉力的大小和方向，作出力的图示卩'。最后，比较F和F'在误差允许范围内是否重合。方案2对实验方案进行了改进，如图4所示，在水平面用3个弹簧秤互成一定角度拉结点0,记录3个拉力Fl、F2、F3的大小和方向。作出3个力Fl、F2、F3的图示，然后以F1和F2为邻边作一个平行四边形，夹在F1和F2之间的对角线设为Fo在误差允许范围内比较F与F3的大小是否相等，方向是否相反。方案3对实验方案进行创新，如图5所示，用5细线拉住一个钩码,悬挂在弹簧称A的下面，读出弹簧秤A拉力F1的大小(卩1的大小等于钩码的重力F),然后用另一细线系在绳子上

6、的0点，用弹簧秤B水平向左拉细线Ob,使0且偏离竖直方向。测出此时弹簧秤A和B的拉力Fl、F2的大小和方向。作出力Fl、F2的图示，以Fl、F2为邻边作平行四边形，夹在F1和F2Z间的对角线设为F',比较和钩码的重力F的大小是否相等。方案4考虑弹簧秤称量过程有误差，有的小组用钩码和细线来做实验。如图6所示，在用图钉将橡皮筋固定在A点，然后用细线系在橡皮筋上面，在细线下面挂4个钩码，将橡皮筋结点拉伸到0点，如图6(a)所示。然后用两段细线系在0'点，用圆珠笔的笔芯和钉子做成两个小滑轮，小滑轮分别固定在B、C两处，在两段细线两边分别挂钩码，直至橡皮筋的结点拉伸到0点

7、，记录OB、0C两段绳所挂钩码的个数，如图6(b)所示。用类似的方法作出平行四边形，比较(a)图中绳子的拉力和(b)图中两段绳子的拉力的合力大小有何关系。这个实验将拉力大小的测量转化为对钩码个数的测量，显然方法更简单。为了减小摩擦，用圆珠笔芯和钉子做成滑轮，实验成本虽低，实验价值不低。方案5有的小组的实验方案比方案4更简化。如图7所示，将滑轮固定在A、B两处，一根细线的两段跨过A、B滑轮。在细线两段分别悬挂重物，记录所挂钩码的个数Nl、N2o在细线的中点0点用细线0C再悬挂钩码，当系统都处于平衡时记录所挂钩码的个数N3,用类似的方法作出平行四边形，比较A0和0B

8、两个力的合力和0C的拉力