力学教材中重要的演示实验剖析

张凌明

高中物理课程标准中实验教学占有重要位置，教材中把实验与其他教学内容紧密结合在一起.教材中“演示”栏目中的“演示实验”，往往由于器材等原因，只能由教师做给学生看，但是有条件的应该努力让学生动手操作，更好地体会物理学科特点，养成较高的物理学科素养.“演示实验”可以把抽象的物理本质规律，简单而直观地表现出来，让学生获得丰富而深刻的感性认识，更好地掌握知识、培养能力，现将人教版力学教材中的重要“演示实验”剖析如下：

1.“观察微型形变”演示实验

在“弹力”教学中，可以用小激光器作光源，在普通教室就有很好的效果.墙上光点变化了，说明反射光线发生了偏转;偏转的原因在于垂直于镜面的法线发生的偏转，而法线偏转的原因在于镜子平面在空间的位置发生了变化，即可以得出镜架发生倾斜;之所以倾斜是由于桌面发生了形变.在明白以上因果关系的基础上，也可以从光的反射原理思考墙上反射光斑的位置是如何变化的.

2.“曲线运动速度方向”演示实验

在“曲线运动”教学中，实验之所以将轨道分割成多段，体现了对实验条件的控制思想.本演示实验能够演示曲线运动过程中多个位置的速度方向都沿切线方向，而不仅仅是轨道出口处的速度方向.本实验也可以作些改进：例如把钢球改用普通鼠标球（内有磁性），以增加吸墨水性;用冰箱门的磁封条做軌道，因有一定的磁性吸力，可使各段轨道上运动球接触良好.

3.“蜡块运动的合成”演示实验

在“运动的合成与分解”教学中，做实验时要明白实验情景，有层次的去理解实验现象和原因.演示实验分几步进行：首先让玻璃管倒置保持竖直不动，看到蜡块沿玻璃管匀速上升;然后让竖直、倒置的玻璃管水平匀速运动，以便更容易区分两个方向的运动情景，最后再演示：玻璃管水平匀速运动的同时，蜡块沿玻璃管匀速上升.考虑到观察时注意力只能集中在某一处，而分析合运动与分运动的关系时需要不断变换观察的对象，观察的过程又是思考的过程，所以最后的演示时应该多做几遍.在观察实验时，我们要注意这里的研究对象是蜡块，我们观察到的蜡块运动是合运动.而观察的同时要明确观察什么，思考什么，例如要观察蜡块的运动方向，蜡块的运动轨迹，思考蜡块的运动性质，思考合运动与分运动之间的关系等.

4.“物体做曲线运动的条件”演示实验

在“曲线运动”教学中，该实验可以分几步进行：让钢球从斜槽上滚下（用斜槽的目的是为了控制钢球运动的方向），它将在水平桌面上做直线运动;然后在斜槽的正前方放上条形磁铁，让钢球再次从斜槽上滚下，它仍然在水平桌面上做直线运动，结合牛顿运动定律，分析物体做直线运动的条件.再做教材中的实验，分析钢球的运动和受力情况，总结物体做曲线运动的条件.

5.“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”演示实验

在“向心力”的教学中，该实验中的器材最好用生活中常见的物品来做会更好，一方面可以减少由于器材引起的困难，确保实验的开展;另一方面用生活中常见的物品做实验会拉近科学与现实的距离，是我们感到科学就在我们身边，对科学产生亲近感.本教材没有采用向心力演示器，因为条件的限制，向心力演示器不能做学生实验.用圆锥摆来验证向心力的表达式，很容易让学生分组实验.这个实验设置的优点除了器材易得外，摆球受力的分析方法也是以后常用的.这个实验的难点在于不易保持摆球的网周运动，但由于是估测，小球能转一两周也就可以了.