基于物理习题的研究性学习初探

顾永健

(江苏省苏州工业园区星澄学校 215122)

“研究性学习”是指学生在教师的指导下，确定研究内容，用类似科学研究的方式，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动.通过“研究性学习”既可以培养学生善于发现、勇于探索、勤奋钻研、求真务实的科学态度，又可以培养学生不畏艰辛、百折不挠的优良品质，从而提高学生的科学素养.

初中物理教学中，供学生进行研究性学习的内容可以是课内的，也可以是课外的；可以与学生生活密切相关，也可以来自社会现实生活.笔者认为，虽然进行生产生活内容的研究比较贴近学生实际，符合学生兴趣、爱好，但由于学生自身的知识结构、研究能力等各种条件的限制，研究往往浮于表面，不能深入.而学生通过对课本知识的学习，具备了继续研究物理问题的条件，能够对研究性性学习深入开展下去.因此，在物理教学中我们进行以物理习题为载体，引导学生进行研究性学习体验的探索，以期能更广泛地促进学生自主学习能力，并逐渐达到将研究性学习固化为学生重要学习方式的目的.

一、选好课题，进行研究性学习的开始

课题的选择，是研究性学习的起点.有些内容，在教师眼里很简单，但学生都是第一次接触，第一次将自己置身于陌生的情境中，他们的研究过程将显得非常有价值.教学中我们只要对相关的学习内容进行挖掘, 就能提出一些较有价值的研究课题，学生很容易进入研究的氛围中.

例1 使用托盘天平时，必须左盘放物体，右盘放砝码.如果放错了，是否还能测出物体的质量？如何测量？

研究思路：可以通过验证把被测物体放右盘，砝码放左盘，天平平衡时，存在m物=m砝+m游示呢？还是有新的关系？

方法：①在调节天平横梁平衡后，把物体放在左盘，在右盘增减砝码并移动游码，使天平重新平衡，测出某一物体的质量m1(把这一质量视为该物体的标准质量)；②移动游码到其标尺最左端的“0”刻度处，再把物体放右盘，在左盘增减砝码并移动游码，使天平又一次平衡，并记录右盘中所有砝码的质量m2与标尺上游码所指示的质量m3；③从数量的角度考查m1和m2、m3之间的关系.

现象：m1=m2-m3.

结论：把被测物体放右盘，砝码放左盘，天平平衡时存在m物=m砝-m游示.把两种放置被测物体的测量方法进行一下对比，不难发现课本上使用说明书所规定方法的 “高明”之处，因为绝大多数人习惯使用右手，测量时物体只要放一次，而频繁地增减砝码，从而导致“右撇子”更顺手，更方便.

二、研究内容要和学生的知识水平相适应

研究性学习的内容必须让学生看得懂、经过努力做得出，即要让大多数学生“跳一跳摘果子”.在所学知识的基础上，学生通过对问题的深入研究，能够体验科学家的思维过程，从而更扎实地掌握所学知识.同时，由于研究性学习是问题解决的学习，学生面临复杂的问题时, 可以通过同学间的合作和研究，取长补短，共同提高.

例2 “用天平、量筒测定水密度”的实验中，先用天平测出空烧杯的质量，然后在杯中放入适量水，测出它们的总质量，再将水倒入量筒测出体积，计算出水的密度.实验的方案有什么不足？如何改进？

研究思路操作过程中，将水倒入量筒时，烧杯中的水会有剩余，测得的体积偏小.因此可以改进方案，尽可能减小误差.

三、研究过程要能聚集学习内容

获取知识的目的是为了应用知识，进行研究性学习的目的是要培养学生基本的研究方法，这包括学习如何收集、处理和提取信息、如何运用知识来解决问题等.研究性学习的过程是学生不断消化新知识、构建新知识的过程，学生可以深入地了解知识的产生与发展，掌握研究问题的一般方法，达到以解决问题来聚集学习内容的目的.

例3 用电压表测电压，用电流表测电流，然后用欧姆定律算出电阻的方法，称为“伏安法”测电阻.若只给其中的一个表，在可以选择别的器材的条件下，如何测出未知电阻的阻值？

研究思路除了一般的用电流表与电阻串联测算电压，或电压表与电阻并联测算电流外，利用电路的特殊变化，可以找到巧妙的方法.

方法1 选取电压表、待测电阻RX、定值电阻R0、开关、导线若干、电源.如图1，利用串联电路中闭合开关可以将某一部分电路发生局部短路，使电压表的测量范围发生变化.

方法2 选取电压表、待测电阻RX、最大阻值为R0的滑动变阻器、开关、导线若干、电源.如图2，利用电路中滑动变阻器的滑片P处于阻值最大与最小时，电压表的测量范围发生变化.

方法3 选取电流表、待测电阻RX、最大阻值为R0的滑动变阻器、开关、导线若干、电源.如图3，利用电路中滑动变阻器的滑片P处于阻值最大与最小时，电流表的测量对象发生变化.

方法4 选取电流表、待测电阻RX、最大阻值为R0的电阻箱、单刀双掷开关、导线若干、电源.如图4，利用替代法，当S合向A，读出电流表的示数；然后S合向B，调节R0使两次电流表的示数相同，则RX与电阻箱阻值R0相同.

四、研究范围从课内走向课外，解决生活中的问题

研究性学习强调的是学生把学到的基础知识、掌握的基本技能应用到实际问题的解决中去.它特别关注人类生存的环保问题、能源问题、人与自然的关系问题、科技术问题等等.这些有利于引导学生走出课堂、走向社会、关心社会,从而培养学生的喜欢质疑、乐于探究、努力求知的品质，使学生获得持续发展的能力.

例4 夜间摸黑找开关非常不便，小明在学习简单电路后，进行了设计.开关断开时，指示灯L1亮而房间灯L2不亮；开关闭合时，指示灯L1不亮而房间灯L2亮.试画出小明设计的电路图？

研究思路小明的设计电路如图5所示.前几年，这种带夜间指示灯的开关在家庭电路中曾备受“宠爱”，然而在市场上已找不到它的踪迹它已经退出了市场，什么原因？

原来，不管开关闭合与否，电路中都有电流通过，即电路或多或少地在消耗电能.若L2为标有“220V 40W”的灯泡，L1是一个20kΩ的发光小灯泡.L2每天平均工作4h，则当L2不发光时，此电路每天将浪费的电能：

每天多消耗的电能

W=Pt=2.28W×20h=0.046kWh，

则使用此类开关每年浪费的电能W总=0.046kWh×365=16.79 kWh.若市场上都是此类开关的话，则一年将浪费大量电能！

另外，由于电路一直处于接通状态，所以当更换灯泡时，存在不安全因素.如果人体不小心接触灯泡、灯座中的导体部分，很容易引起触电.浪费电能加上不安全，正是带指示灯的开关被带有荧光指示条的开关代替的原因.

古人云：“授之于鱼，不如授之于渔”，我们给学生知识，学生只能用一时，而我们多给学生一种方法，学生就会一生受用.以物理习题为载体，引导学生进行研究性学习，促成知识与学生的发展“相遇”，实现知识意义和力量的增加.我们的教学实践也仅仅处于起步阶段，物理教学中，可供学生进行研究性学习的方面还很多，值得我们去进行更广、更深的研究.