在测量速度的创新实验中落实学科素养

吴秀银

摘   要：学生通过平均速度的测量实验加深对平均速度的理解。用原有的实验器材和测量方法在测量路程和时间时存在较大误差，本文探讨对原实验器材和测量方法进行改进和创新。

关键词：测量速度;创新;落实;学科素养

物理是一门以实验为基础的学科，实验在物理教学中的地位不言而喻。物理实验是学生学习物理的有效实践活动，是物理学科最形象、最生动的教学载体，更是物理学科素养最好的落脚点。平均速度的测量在教材中起到承上启下的作用，因为速度是本章的核心知识，学生通过实验加深对平均速度的理解。原有的实验器材在测量路程和时间时存在较大误差，对原实验器材和测量方法进行改进和创新。在设计实验、进行实验、收集数据和分析论证等这些自主活动中落实物理学科素养。

1  巧创情境，形成物理观念

物理观念是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华[ 1 ]。它是对物理现象、物理过程和物理规律的理论认识，物理观念比较抽象，不容易理解。如果按灌输式的模式直接给学生介绍物理概念和规律，学生缺乏知识生成的过程，只能靠死记硬背，久而久之，学生定会丧失学习物理的兴趣，学习效果大打折扣。物理观念应该在一个生成的过程中形成。本实验通过演示让小车从斜面上滑下来这样一个情境激发学生的学习兴趣。提出问题：小车的运动过程是匀速还是变速的呢？引发学生进行思考。学生提出猜想，比如：小车的运动过程是先慢后快？先快后慢？还是全程一样快？引导学生进行合理猜想。要知道小车在哪一段运动的快慢程度，就要比较平均速度。进一步设问：实验室没有直接测量速度的仪器，怎么办？引导学生分析讨论得出可以分别测量路程和所对应的时间，再利用公式v=s/t进行计算。

2  巧設实验，提升思维能力

如何测量路程和时间？笔者没有直接告诉学生怎样做，而是转变角色，与他们一起设计、修改和确定实验方案。层层设疑，适当引导分析，增加学生的思维密度，提升学生的思维能力，使学生敢于思考、敢于探究、敢于创新。

各小组设计实验方案，选择实验器材有：斜面、小车，刻度尺、秒表。

学生利用自己所选取的实验器材进行实验，在实验中发现有以下几个方面的不足：

（1）测量路程时存在较大误差。

（2）刻度尺本身有一定厚度，部分学生不能正确使用刻度尺测量斜面长度。

（3）用秒表不能准确测量时间。且斜面不够长，也增加了时间测量的误差。

笔者并没有直接否定他们的实验方案，而是与学生一同分析他们所选择的实验器材。引导学生进行分析，共同讨论，对实验器材和测量方法进行改进（如图1所示）。

主要的创新点有：

（1）给斜面带上刻度，代替原来的斜面和刻度尺，这样能比较准确地测出路程。

（2）在小车车头上做上标记，可以准确标示出某一时刻小车在斜面上所处的位置。

（3）用手机里的拍照和自动连点器的定时拍照功能结合使用（相当于频闪拍照），准确测出小车运动的路程和时间。（每一张照片间的拍摄时间间隔可由自动连点器进行设置）

（4）利用手机snapseed软件对照片多重曝光，直观显示出小车变速运动的过程。

引导学生设计出实验数据记录表格，如表1（时间间隔可由自动连点器进行设置）。

时间间隔t=0.25 s

3  进行实验，增强探究能力

组内分工建议：一人释放小车，一人负责拍照，一人负责记录数据。

从拍摄到的照片中选取连续的三张照片（图2所示）

由所拍到的第一张，第二张和第三张照片中小车所处的位置可以算出小车在第一个时间间隔（0.25 s）内通过的路程为7.25 cm，小车在第二个时间间隔（0.25 s）内通过的路程为14.25 cm，小车在这两个连续的时间间隔内通过的路程为21.50 cm。将这些数据填入表2中。

时间间隔：t=0.25 s

利用手机里的snapseed应用软件对所拍到的照片进行多重曝光处理，从照片及数据分析中可以得知小车在连续两个相同的时间间隔内通过的路程s23大于s12，能反映出小车是做加速运动。

4  分析论证，端正科学态度

引导学生分析实验数据可得出小车从斜面下滑是一个变速运动的过程。同样从snapseed 软件多重曝光处理后的照片上可以很直观地显示出小车的运动是一个变速运动的过程。引导学生分析在实验过程中存在哪些误差和如何改进。

5  结束语

在制定实验计划时应积极引导学生突破难点。使学生形成的物理观念和科学思维便于分析和解决问题[ 2 ]。在实验中提高学生的探究能力，掊养科学态度，促进物理学科核心素养在实验课上的落实。在设计上要注重体现学生的主体地位，注意不同层次学生对实验能力的发展有不同的需求。力求让每个学生在实验课上都能有所收获。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年

版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2] 陈丽琴.创新实验教学 落实学科素养[J].中学理科园地，2019（1）：54.