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1、提高物理教学中自由探究效度的尝试的论文实验探究是高中物理教学的重点同时也是难点.任何一个探究未必都一定要包括完整的探究环节,有的只是涉及问题的提出,有的则只是建立科学的假说,有的只是设计实验方案,有的只是对信息的解读或问题的讨论. “探究功与速度变化的关系”是通过实验的方式探究不是直接正相关的物理量——功与速度变化之间的关系,在没有学习动能定理的前提下探究功与速度变化的关系,尽管明确探究的主题,但如何形成探究的方案、怎样实施探究、操作的技巧是什么、实验中观察什么、记录什么、如何分析、如何利用数据形成结论等,这些都涉及如何提高探究效度的问
2、题,因此它应当成为日常教学深入思考和研究的命题. 一、理清教材的逻辑结构,诊断学习基础力是形成有效教学的前提 探究功与速度变化的关系列出了三个二级标题,分别为“探究的思路”“操作的技巧”和“数据的处理”.它们分别从“制定计划和设计实验”“进行实验和收集数据”和“分析与论证”三个层面实施部分探究来实施教学计划. 教材开宗明义提出讨论物体的动能.通过特定物理场景的限定,指出“通过实验探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系”,从而减缓了w合=ekt-eko的学习难度.“探究的思路”中给出了“倍增法”如何量度橡皮筋变力功;间接测
3、定小车获得的速度;描点法做出w-v图象,分析这一曲线获得橡皮筋对小车做的功与小车获得的速度之间的定量关系. 尽管变力的功有多种探究形式,但选择橡皮筋做功来探究,不仅考虑到这样处理容易使学生产生新鲜感,激发学生探究的兴趣,也因为器材来源的方便性,情境的生活化和变通性易于让学生接受. 二、对探究部分环节的解读,是实施有效任务驱动的基础 探究活动的课题确定好了就需要实施操作,如何进行实验探究?教材并没有直接给出,而是给师生提供了一个相对广阔的自主空间,有意让学生通过合作性学习制定具体的实验方案.在探究过程中为了能使探究顺利进行,可以通过问
4、题链引领学生解决探究过程中遇到的问题. 探究的主题是功与速度变化之间的关系,实质上是探究变力功与动能变化量之间的关系,为此探究过程要注重程序性和渐进性,对探究过程要注重如下几个方面的问题. 1.创设物理情境,让学生真切感受做功会引起物体动能的变化 基于物体的动能与速度存在一定的关系这一知识层面的认识,理解研究对物体所做的功与速度之间也存在一定的关系,到底是什么关系,这是本节课探究的主题. 2.如何形成假设 功是什么样的功?恒力功还是变力功?如何量度不同物理过程下功的大小?“倍增法”思想的渗透是培养学科思维方法的关键.测定什么时刻
5、的速度?为什么非得测定该特定状态下的速度?这是理解橡皮筋通过做功转化成小车动能的根本.该探究主题涉及到选择点和如何测量这一知识点. 3.如何设计实验方案 这一环节需要考虑的因素很多,也非常重要,归纳起来有以下几个方面:(1)实验过程中需要什么仪器?(2)怎样保证实验条件?(3)哪些因素是自变量?(4)怎样控制变量和进行测量?(5)用什么仪器进行测量?(6)使用仪器时需要注意哪些问题?(7)记录数据的表格需要有哪些项目? 4.分析误差的来源 误差的来源之一是用多条橡皮筋时,橡皮筋的长度、粗细不一,使橡皮筋对小车的拉力与橡皮筋的条数不
6、成正比.其次,橡皮筋的弹性势能完全转化成小车的动能后,测量所选择的点从哪儿开始测量? 5.数据处理是该探究主题的难点 在不知道动能与速度之间的关系式,又不知道功与动能变化量之间的函数关系,自变量与因变量相关性不大,实验设计和实验操作离散型较高的探究主题下,寻求功与速度的关系无疑是教学的一个难点. 三、学科方法的教育与操作技巧的强化是培养学科能力的载体 1.强调实验操作的技巧 (1)制作斜面:为什么做成斜面?放置在倾斜面上的小车在平衡掉摩擦后,研究橡皮筋弹力对小车做的功即为合力功. (2)橡皮筋的选择:让学生一同选择相同规格的橡
7、皮筋是获得w倍数的前提. (3)实验装置的安装:先固定好电火花计时器,将几根等长且长度一致的同规格橡皮筋固定于斜轨道一端两侧呈对称分布的铁夹子a、a’上. (4)实验操作情况的控制:由于橡皮筋条数的增加,对小车的弹力增大往往使小车的运动偏离中央轴线,选择前面带小钩且质量大的四轮小车最佳. 2.突出学科思维的方法 (1)如何理解“倍增法”定量计算不同物理过程下的变力功?橡皮筋的弹力随其改变量间是非线性关系,拉动小车的变力功无法定量计算.选择完全相同的橡皮筋,保证各次实验中橡皮筋对小车的功都是的w倍数. (2)选择哪些点测量小车获得
8、的最大速度是表征功与动能变化量关系的前提. (3)如何使描出的w-v关系比较真实?在w-v坐标系中描绘出w和v各对应点后,既要观察各点的位置关系,又要考虑这些点间应有的函数关系.作图象时要加
