谈《验证机械能守恒定律》实验原理的逻辑可行性

王冬梅

(浙江省桐庐中学,浙江 杭州 311500)



谈《验证机械能守恒定律》实验原理的逻辑可行性

王冬梅

(浙江省桐庐中学,浙江 杭州 311500)

本文以《验证机械能守恒定律》的实验为例，对教学中实验原理设计的逻辑性进行探讨，希望能从实验原理的逻辑性出发进行研究，从而提高实验教学的有效性.

验证机械能定律;逻辑性;有效性

一、问题提出

实验是高中物理教学中的重要内容，从《新课标》中我们可以看出新课改对实验有了更高的要求:学生不但要掌握实验现象，更要掌握原理，也就是实验的实质是什么，这个实验是为了说明什么问题又是如何说明的.每个实验都有内在逻辑性，特别是验证性实验，它对原理的要求更高，逻辑性要求更强.而由于传统课堂的限制，教师往往忽略了实验原理的重要性，学生常常也是按部就班，只知其然不知其所以然.如何能够在教学中突出实验的本质，引发学生思考，从而提高教学的有效性是笔者一直在思考的.

二、实验设计原理的逻辑可行性的探讨

通过研究笔者发现在《验证机械能守恒定律》实验中，有些方案由于其设计存在逻辑性缺陷是不可行的.具体归纳总结如下：

(一)以重物为研究对象进行研究

1.不可以用同一条纸带的前半段求当地的重力加速度g后半段求v与h，再用这些数据来验证此定律.

图1 图2

2.不可以用v=gt这一公式来求纸带的瞬时速度.

图3

从实际操作来讲，如果将纸带用夹子夹住，先开启打点计时器再释放纸带，会发现在最初的位置由于反复打点，点迹异常清晰.则可以直接取该点为计时起点，速度为零，无需进行判断；从原理上来讲，实验用的纸带一般在300 mm左右，相对于整条纸带的长度，这点误差是在允许范围之内的，所以根本不需要有这样的要求.

(二)以摆球为研究对象进行研究

这个实验在原理中也存在逻辑性错误，具体如下：

1.从实际操作来说，很难做到让绳子马上断掉且不改变速度的大小与方向，所以从原理上就可以看出这个实验很难实现.

2.从原理上看，这是个典型的由计算题改编而来的实验设计.作为计算题它没有任何问题，但作为实验设计，就存在一个逻辑性是否合理的问题.如果以平抛运动为模型求速度，就一定要忽略空气阻力.既然下半段没有空气阻力上半段自然也没有空气阻力，那么机械能就一定守恒，根本不需要证明.这和用一条纸带的前半段求g，用后半段验证机械能守恒定律如出一辙，都是不可行的.

3.在教学中应注意实验设计的逻辑性

教学中对于实验的逻辑性是要求非常高的.教师在平时教学中应引起足够的重视，每一个实验原理都应先进行推理论证，千万不要出现类似于“用机械能守恒定律验证机械能守恒定律的情况”.

实验设计是提高学生思维能力的重要途径，学生明白了实验原理也就明白了实验的本质，对所要探究的本源也就有了清楚的认识.教师在教学中可巧设问题，让学生充分展开思考，这样可以培养学生的逻辑思维能力、辨析能力和推理能力，使学生的水平得到进一步的提高.

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[责任编辑：闫久毅]

2017-05-01

王冬梅(1982.10月- )，女，吉林长春，中学一级，本科，从事高中物理教学研究.

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1008-0333(2017)18-0054-02