物理实验教学不能“忽悠”

王庆伟

【摘要】物理是一门以实验为基础的学科，实验教学在整个物理教学中具有十分重要的作用，随着对学生核心素养的关注不断深入和新课程不断走向深蓝，我们不仅要告诉学生探究问题方法，提升他们探究问题的能力，还必须培养他们的科学精神。初中物理这门以探究为基础的课程，恰好就能胜任这种教育。为了使物理探究实验能更好地发挥它的作用，有效地激发学生的学习兴趣，培养学生多方面的能力，作为物理教师必须具备新的、先进的实验教学观念和方法，对那些传统的、落后的教学观念和方法要进行改进，同时对教材中存在不足的实验操作进行改进。

【关键词】物理实验 教学 匀速运动 实验改进

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）32-0161-02

由于初中生认知能力的限制，物理教材中的许多实验只能是通过实验现象进行定性研究，通过多次类似实验推导出物理规律，而不能通过准确数据进行定量研究。这样的实验教学能够较容易的让学生掌握物理规律和物理探究的方法，但是相对而言缺乏科学研究的严谨性，在一定程度上会影响学生对物理探究方法的错误认识。甚至于在一些实验中的物理现象，由于缺乏有效的科学数据分析，很多老师只能通过含糊其辞的“忽悠”来完成课堂教学，使学生对物理规律一知半解，引发学生的质疑。笔者在教学实践中就有过这样的经历。

人教版八年级下册物理教材第九章第四节《流体压强与流速关系》一课，整体教学内容是比较单一而简单的。笔者在教学时，引导学生做了大量的实验来发现物理规律。比如：对着漏斗吹乒乓球，乒乓球不会掉下来；向两艘并排放置的纸船中间喷水，两艘纸船向中间靠拢；对着小烧杯杯口水平方向猛的吹气，里面的乒乓球会跳出来……通过一系列实验，推导出“流体流速越快的地方压强越小”的规律，接下来笔者利用课本器材做实验对结论进行验证，结果引出了几位学生的质疑“老师，为什么粗管子的压强大，细管子的压强小啊？”“因为粗管子里面水的流速慢，所以压强大，细管子流速快，所以压强小啊！正好验证了我们刚刚得出的结论！”我“忽悠”道。可是学生继续问道“为什么粗管子流速慢些？为什么细管子流速快些？”……我突然间不知道该怎样回答了？大家都知道，这是高中物理中的连续性原理，当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管子，由于管中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来，因此在同一时间内，流进任意切面的流体质量和从另一切面流出的流体质量应该相等。但是笔者却不能对着一群初中生去讲高中物理中的连续性原理吧？没法子。

在后面讲解“飞机的升力”原理时，针对机翼模型，有学生又提出问题“为什么飞机上表面空气流速快，下表面空气流速慢？”“有什么数据能够说明流体流速越快的地方压强越小？”这时候我突然意识到一个问题，学生对通过实验表象推导出的实验结论产生了质疑！于是，笔者大量搜索相关资料和实验，最终联系到某公司制作如图的实验器材。

鼓风机连接红绿蓝三根粗细不同的塑料管，管中分別连接三个压强传感器，传感器与电脑相连，电脑软件能够实时地将管中压强变化准确的通过数据在电脑上显示出来。通过科学数据的显示可以充分的证明“流体压强与流速关系”，由定性分析转变为定量分析，增加了实验结论的可信度。但是依然存在问题：如何说明“粗管流速慢，细管流速快”呢？我一直在想，既然不能讲“连续性原理”，又不能”忽悠”学生，我该怎么办？唯一的方法，就是用数据来证明你看。于是与学生一起，又将三根管子分别开了口子，利用风速测定仪分别测定三个管中的空气流速，并实时展现在投影上，结果，大家都满意了。在讲到“飞机升力”时，同样利用风速测定仪分别测出上下表面的空气流速，解决学生的疑问，并同时利用微型压强计测出机翼上下表面的压强，使学生充分理解飞机升力产生的原因。

初中物理教学中有许多测定性实验，由于学生是初学物理，一些基本的实验器材需要训练学生的使用，但实验器材本身的精确程度以及使用方法的局限性，导致许多实验结论很难与实际规律吻合，这时候我们许多老师就开始“忽悠”学生了，甚至直接下结论——“你们做得不对，老师做的就是这样的，看！与书上的结论一致吧？”

然而真的是这样吗？

人教版八年级物理第八章第3节《测量滑动摩擦力》就是非常典型的例子，书本上的实验如图所示。

利用弹簧测力计拉动木块做匀速直线运动，根据二力平衡的原理，拉力大小等于摩擦力大小。但是做过实验的人都知道，这个实验是很难成功的！因为人的手很难通过主观判断，拉动木块做匀速直线运动，因而弹簧测力计的示数很难稳定下来，这时候大部分人只能随便读个数据“忽悠”一下学生。然而，具有探究意识的学生是那样好忽悠的？笔者在讲这节课时，让学生分组实验，结果出现了同样的器材同一小组不同学生测出数据不同的现象。是回避矛盾还是承认事实？我选择了后者。因为这样不仅可以引发学生探讨成因，还能引导学生践行实事求是的科学精神。然而，如何加深学生对二力平衡条件的深刻理解如何准确测量数据呢？

首先，针对“如何控制木块做匀速直线运动”的问题，我开始想到了使用匀速电机拉动木块。实际操作中发现，虽然匀速电机控制了木块做匀速运动，但是木块在运动过程中很难保证做直线运动。从火车在铁轨上运行受到启发，我将木块固定，制作了一段滑轨，用匀速电机拉动木板在滑轨上做匀速直线运动，根据运动相对性，木块相对木板在做匀速直线运动，完美解决第一个问题。

其次，对于弹簧测力计读数难的问题，笔者尝试了用电子测力计代替、将测力计竖直固定等方式改进，结果都不是很理想。如何让测量数据直观而准确的显示出来呢？笔者在研究教材过程中发现，教材多处“扩展性实验”中用到了传感器，那么我们何不用拉力传感器来代替弹簧测力计呢？于是，笔者将拉力传感器固定在基座上，一端与木块相连，另一端与数据采集器相连，数据采集器再与电脑相连，木块所受摩擦力通过电脑上的相关软件处理，以图像和数据直观展示出来，通过实验验证，效果良好。

根据以上的实验改进，最终我们就得到了一整套探究“影响滑动摩擦力大小因素”的实验器材。按照实验要求完成相关实验，我们最终可以在电脑上得到如下的数据。（如下图）

将每一次实验的数据收集起来，绘制表格。根据控制变量法，对比数据，学生可以很容易的得出结论：滑动摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度有关，压力越大，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

参考文献：

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[2]於黄忠，刘雪梅. 加强物理实验管理 提高实验教学效果[J]. 实验室研究与探索，2013，（10）：135-137+145.

[3]汪海. 中学物理实验教学的价值及策略[J]. 教育理论与实践，2012，（35）：59-61.endprint