拼拼凑凑巧组合 演示实验效果好——《力的分解》实验创新设计

李艳军 张转利

(1. 江苏省江阴市华士高级中学，江苏 无锡 214421;2.江苏省江阴市敔山湾实验学校，江苏 无锡 214422)

拼拼凑凑巧组合 演示实验效果好
——《力的分解》实验创新设计

李艳军1张转利2

(1. 江苏省江阴市华士高级中学，江苏 无锡 214421;2.江苏省江阴市敔山湾实验学校，江苏 无锡 214422)

力学部分是整个高中物理的重要内容,力的分解在其中占据非常重要的地位.笔者在本节的教学过程中,采用演示实验手段,并有效地利用身边器材设计实验,一方面提高学生学习兴趣,促进学生有效突破学习难点,掌握相关知识；另一方面有效补充和完善中学物理实验资源,提高了实验教学的有效性.

力的分解;演示实验;创新

力学部分是整个高中物理学的核心，也是高中物理教学的中心环节，《力的分解》安排在《力》、《力的合成》之后，为后面学习、解决涉及力学、运动学的问题奠定基础，同时也为其它矢量如位移、速度、加速度等的分解提供可以借鉴的思想方法.因此无论从知识的掌握还是物理思想方法的学习而言，该节课在力学部分占据非常重要的地位，但对于刚进入高中的学生来讲，也是从初中物理到高中物理过渡过程中一个较大的台阶，如何让学生顺利踏上这一台阶成为本节课教学的重、难点.

为了让学生直观理解力的作用效果，在教学过程中都会采用演示实验的手段，笔者将几种常用的实验器材进行了有效组合，将一般的只可定性观察的实验，改为既可定性观察又可定量分析装置.笔者针对引入新课、新课讲授、学生体验几个环节设计了相关实验，对于提高学生学习兴趣，帮助学生突破重、难点起到了积极的作用.

1 引入新课环节的实验设计

实验器材如图1所示，将常用的滑轮小车、一根铁棒和小纸板进行组合，用电吹风作为风源来演示小船的“逆风行驶”过程.演示时将小车放到比较光滑的桌面上，电吹风如图2所示对着纸片吹风，小车将会向左“逆风行驶”，演示效果直观，对于引起学生质疑和兴趣能起到较好效果.

该装置与使用气垫导轨和滑块进行演示相比较，具有以下优点：(1) 器材的选取比较容易，没有气垫导轨的学校也可以进行；(2) 实验装置便于携带；(3) 演示平台的高低可以根据授课环境随意改变，实验的可视性大大提高，实验演示效果与气垫导轨装置相比没有差异.

2 新课讲授环节的实验设计

为了演示拉力和斜面上物体重力的作用效果，笔者将圆盘测力计、台秤、小车(含钩码)、两块三夹板(上面一块三夹板一端可以抬高，改装成不同角度的斜面)进行了有效组合，其中台秤的托盘用一块玻璃替代,采用带滑轮的小车都是为了实验时减小摩擦,提高数据的准确性.该装置不但器材易得，而且操作简单方便，具体实验设计如下.

2.1 斜向上拉力的作用效果

(1) 在台秤上面放上装有砝码的滑轮小车，物体对台秤有压力,大小等于物体所受的重力大小(如图3).

(2) 用一个与水平方向成一定夹角的拉力向右上方拉小车，台秤示数减小，小车向前运动(如图4).

(3) 总结：台秤示数减小，斜向上的拉力产生了沿竖直方向向上拉小车的效果；小车向前运动，斜向上的拉力产生了沿水平方向拉小车的效果.

与用软木板观察其形变相比，该实验现象更加明显，教师也可以用弹簧秤以一定的角度斜向上拉小车，让学生根据相关数据进行计算，然后实验验证计算结果的正确性，吻合度相当好.

2.2 斜面上物体重力的作用效果

(1) 如图3所示，台秤、圆盘测力计调零后，将小车放在台秤上读出台秤示数.

(2) 将图3中的实验装置一端抬高，用三角板垫起一定的夹角(约30°)，就形成了一个斜面.

(3) 在台秤上面放上小车，小车的一端通过轻绳系在圆盘测力计上，观察台秤和测力计的示数(如图5).在该步骤中应注意使拉小车的细线与玻璃板平行，这可以通过圆盘测力计的高度来实现.

图5

(4)总结：测力计有示数，说明小车沿斜面向下拉，即在重力作用下，小车有沿斜面下滑的趋势；台秤有示数且示数小于其重力，说明小车向下压台秤，但台秤示数比其重力小.

本实验装置一改传统的定性观察的方法，从定量分析的角度出发，使重力的作用效果一目了然，既有助于学生对作用效果的理解，也为学生提供了一种定量验证的方案.若台秤和圆盘测力计、斜面角度调节准确，实验数据和计算结果吻合.

3 学生体验实验设计

这一环节重在让学生切身体验感受，所以器材的需求量很大，注意到这一点，笔者选取了一个简单易操作的实验.实验器材包括筷子一根、细线一根、钩码一个，具体的器材组合和学生操作如图6所示.

图6

该体验实验中，学生感受到绳斜向下拉手指，同时筷子挤压手掌，从而说明钩码向下拉细线产生的作用效果.

实验是物理学的重要研究方法,也是提高物理教学的有效手段之一,如何有效利用身边器材提高实验的有效性,是值得每一个物理教师思考的问题.

[1] 刘炳昇.基于“随手取材”物理实验的课堂教学设计——评“力的作用是相互的”教学设计与实施[J].物理之友,2014,30(7).

[2] 吴长林.《力的分解》教学设计[J].新课程学习(中).2011，(2).

[3] 赵莹.一“手”突破“力的分解”[J].物理教师.2010，(2).