新形势下物理实验的开发与创新

·实验研究·

新形势下物理实验的开发与创新

许

锋

张飞翔

江苏

无锡214031）

（无锡市第一中学

摘

要：从实验手段、实验内容、实验器材、实验数据采集几个方面，通过案例说明如何在新形势下开发和创新物理

实验，促进物理实验教学与信息技术的整合．

关键词：物理实验;信息技术;整合文章编号：1008－4134(2019)19－0058

中图分类号：G633.7

文献标识码：B

随着时代的发展科学技术日新月异，当今社会信息技术越来越多地应用于我们的生产生活

「1」

A．不变B．先变小，后变大

．物理教C．先变大、后变小D．不断变小

如果在学习完力的平衡后让学同学中选B或C同生讨论这一问题，

选A的同学最少．教学中也学较多，

开发一个如图5所示的可借助DIS数字化实验系统，

为简单起见，实验．考虑到图中两边绳拉力应该相等，

用一个传感器测绳中拉力．实验中有传感器的一端保另一端沿着框架边逐渐下移，每下移一个位持不动，

如图6，通过电脑读出绳中拉力，如图7、图8所示．置，

适应新时代要求．在新形势下物学也需要与时俱进，

可从以下几理实验教学也面临着开发与创新的机遇，个方面实施．1

实验手段与信息技术整合

教学手段也走向信息化、现代随着时代的发展，

实验手段也应与时俱进．数字化实验在当下已经化，

具有被广泛用于课堂．数字化实验与传统实验相比，测量更便捷、采集更细密、数据更精确、传输更方便、

显示更直观等优点，在物理教学中应用往往收到很独特的教学效果．

案例分析1：探究作用力与反作用力的关系实验．

相比用弹簧秤做实验，如图1所示，用传感器做如图2和图3，具有调零便捷、读数精确、动态显实验，

结论直观等优点．示、

案例分析2：如图4所示，穿过挂有重物的动滑轮B两点，已的绳子两端分别固定于两个竖直墙上的A，

知B点在A点之上．当把B端缓慢向下移动的过程绳上拉力如何变化？中，

“十二五”“基于课程基地的高中物理实验教学创新的实践研究”(项目编号:D/2013/02/208)．基金项目：江苏省教育科学规划课题作者简介：许锋(1978－)，男，江苏无锡人，本科，中学一级教师，研究方向:中学物理学科教学;

张飞翔(1963－)，男，江苏无锡人，本科，江苏省特级教师，研究方向:中学物理学科教学．

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中学物理Vol．37No．19实验非常明显地显示绳中的拉力几乎不变．对这个结果学生会感到惊讶，确实直观感觉不应该这样．然后再来进行理论分析，

学生恍然大悟，对力的动态变化规律有了深刻的理解，学生的思维品质得到了较大提升．2

实验内容与教学需要整合

实验应贯穿于课堂教学之中，

要不要演示、演示什么样的内容，

应有机地与教学内容相结合，教材中没有的也可以创设，

习题课有时也需要做实验．在习题课上对一些习题中涉及到的结论也可以用实验辅助验证，

起到强化理解的作用．案例分析3：如在高一必修牛顿运动定律应用一节教学中，

要遇到对光滑斜面上物体下滑时间的讨论，

如果对这样的内容采用以下形式，教学会更精彩．题目1：如图9，一竖直圆内有若干光滑轨道OA、OB、OC、OD，将一小物体从最高点O点沿不同轨道下滑，

到达圆周时哪个轨道用时最短？哪个最长？先让学生讨论，再通过理论分析得出到达圆周的时间相等．

用一废旧自行车车圈，自制一个类似轨道的钢丝，

让每个钢丝上套上相同的小环，实验观察同时从O点下滑的小环，同时到达圆周（如图10）．

3实验器材制作与3D打印技术整合

早在上世纪50年代，苏州大学朱正元教授就提

出

“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”，这一思想现今仍然需要继承，

同时新时代下我们开发实验器材如果借助3D打印技术，可以使教具的制作更方便，更有质地．

如图11用3D打印制作的火车车轮模型

「2」

，把这个模

型展示给学生看，

使学生对火车运行的轮轨力学原理有了感性的认识，

学生对火车转弯问题不再感到难度那么大了．

2019年10月

图12是根据3D打印制作的车球摆动模型，

这个模型可以比较好地帮助学生理解内力不改变系统运动状态，对相关问题的讨论变得有理有据，说服力强．4

实验数据采集与软件工具整合最新人民教育出版社物理教材在编写过程中已经介绍了一些有利于物理教学或实验的软件工具，实际教学中利用这些实验软件可方便地做出实验．

案例分析4：在高三教学中有这样一道题目：如图13所示，

A物体用板托着，位于离地h=1.0m处，

轻质细绳通过光滑定滑轮与A、

B相连，绳子处于绷直状态，已知A物体质量M=1.5kg，

B物体质量m=1.0kg，现将板抽走，A将拉动B上升，设A

与地面碰后不反弹，

B上升过程中不会碰到定滑轮，问：B物体在上升过程中离地的最大高度为多大？取g=10m/s2．

这道题与2008年普通高校招生统一考试全国卷理综卷一道试题相似，

旨在考察学生对系统机械能守恒的理解．但这道题不少同学给出的答案是错误的，其中一种最典型的错误是：

对A拖着B下落的全过程，对系统运用机械能守恒定律，

A的机械能减少等于B的机械能增加，即有：Mgh=mgH，解得：H=1.5m．

当然还有其他错误．但这个错误，每次测试考到这样问题，

每届同学都会有类似问题产生，而且多数还是成绩相对较好的学生．

在教学中，先引导学生思考：A与地面碰撞的过程中，

连接A、B间的绳子是松弛的，那A的动能到哪里去了？通过讨论学生能明白A撞地过程，是非弹性碰撞，

A的动能应该是转化为内能．但学生对这个问题的认识并不理解，

时间一长学生又回到原来的认知水平上．于是为了使学生对这个问题有感性认识，笔者用实验室重锤做了一个类似打夯这样的劳动工具，让学生课后轮流动手做实验，在重锤与地面碰撞多次后，用手摸一摸物件与地面，学生会感到震惊，因为确实很烫．

同时借助计算机辅助运用solidwork软件可以展

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2019年10月Vol．37No．19中学物理

·解题指南·

“物理范”一道实验题的成题依据分析及反思

黄正玉

（1．深圳市第二实验学校

摘

1

姚中化

2

广东深圳518000；2．深圳市教育科学研究院广州深圳518000）

．“范”“fun”，“有趣”“物理范”“物理范”者亦为也应表现为的，让人愉悦要：模拟考试实验题的编制需要体现

，的．“物理范”首先是指物理学科教学需要遵循的法则和规律，也可以指具有物理风采、物理气质和物理风格．

关键词：物理范;核心素养;大规模考试;实验题文章编号：1008－4134(2019)19－0060

中图分类号：G633.7

文献标识码：B

新课程标准首次凝练了物理学科核心素养．然

有些素养在笔纸考试中而，有些素养是可以考核的，

还是不方便考核的．因而怎样较好地考核学生的核心

素养，是大规模考试命题中必须考虑的核心问题．1

模拟原题再现

［22．某同学从实深圳2018第二次模拟试题］验室天花板处自由释放一钢球，用频闪摄影手段验证

O的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，及钢球直径，重力

机械能守恒，频闪仪每隔相等的时间短暂闪光一次，照片上记录了钢球在各个时刻的位置．

（1）操作时比较合理的做法是A．先打开频闪仪再释放钢球

B．先释放钢球再

打开频闪仪

（2）频闪仪闪光频率为f，拍到整个下落过程中的频闪照片如图1（a）所示，结合实验场景估算f的可能值为

A．0.1Hz

B．1Hz

C．10Hz

D．100Hz

加速度为g．用游标卡尺测出钢球实际直径D，如图1

（b）所示，则

D=径之比为k．

cm．计算出实际直径与照片上钢球直

（4）选用以上各物理量符号，验证从O到A的过

（3）用刻度尺在照片上测量钢球各位置到释放点

程中钢球机械能守恒成立的关系式为

“新高考体系下的高中物理试题命制研究”(项目编号:zdfz17048)．基金项目：深圳市教育规划重点课题

硕士，中学高级教师，研究员，兼职硕士生导师，研究方向:物理学科教学;作者简介：黄正玉(1971－)，江西上饶人，

姚中化(1970－)，本科，中学高级教师，研究方向:教育科学研究．男，河南信阳人，

櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌物体内部温度的变化视频，图示物体与地面撞击时，

14和图15是两帧视频，代表该物体刚碰地面不久和碰撞将要结束瞬间，通过视频播放，学生对物体撞击地面生热有了更深刻的印象，今后再遇到类似问题时，学生便难以忘怀．

5结束语

还原物理课的特征本质属性，让物理实验成为物

理课上一道亮丽的风景线，不拘泥于教材，不惧权威，大胆先行先试，让我们的物理课也魅力四射，让学生永远想念我们的课堂．

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.普通物理课程标准（2017年2018．M］．北京：人民教育出版社，版）［

［2］张飞翔，许锋．高中物理课外学生实验的创新研究［J］．实验教学与仪器，2018（11）：6－7+12．

(收稿日期:2019－02－23)

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