關(guān)于高中物理力學實驗改進的實踐 論文

關(guān)于高中物理力學實驗改進的實踐

摘要：力學是高中物理的重要構(gòu)成部分。力學實驗在力學中占有重要地位。教學中為提高力學實驗教學效果，促進學生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的提升，教學中

應(yīng)在把握實驗原理的基礎(chǔ)上，對力學實驗的相關(guān)細節(jié)進行改進。本文圍繞“小車速度隨時間變化的規(guī)律”、“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”、“探究兩個互成角度

的力的合成規(guī)律”、“探究平拋運動的特點”四個力學實驗進行探討，以供參考。關(guān)鍵詞：高中物理力學實驗

改進

實踐

引言：高中物理課本中涉及有很多的力學實驗。部分力學實驗只是強調(diào)實驗結(jié)論，因此在實驗器材的選取、實驗步驟的安排上存在一定的不足，一定程度

上影響實驗效果。實踐中應(yīng)注重結(jié)合自身教學經(jīng)驗，對于相關(guān)的實驗環(huán)節(jié)進行改進，進一步提高實驗效果，高效的完成力學實驗教學目標。

一、“小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗的改進“小車速度隨時間變化的規(guī)律”是高中物理的重要實驗。該實驗起著承上啟下

的重要作用，既能加深學生對“加速度”這一概念的理解，又能為勻變速直線運動知識的教學做好鋪墊。教學中在組織學生整改實驗后，應(yīng)引導學生一起分析課本

中該實驗的不足，更好的提高學生的改進意識。課本中探究“小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗使用的器材有：長鋁板、小車、

打點計時器、細繩、打點計時器等。該實驗雖然能夠探究出小車的加速度，但是因紙帶和打點計時器之間均存在摩擦，因此，得出的結(jié)果誤差較大。為降低實驗

誤差，可從實驗器材入手對其進行優(yōu)化，即，使用現(xiàn)代信息技術(shù)進行小車速度以及運動時間的測量。

實驗改進后使用的器材有：長鋁板，小車、遮光條、光電門、數(shù)字計時器、刻度尺。實驗操作步驟為：（1）將長鋁板水平放置在桌面上，使用刻度尺測量

出遮光條的寬度d，將遮光條豎直固定在小車上。（2）將兩個光電門豎直固定在長鋁板外側(cè)，將其和數(shù)字計時器相連。（3）將小車放在長鋁板上，使用細線一端

與小車相連，一段和槽碼相連，使小車能夠在長鋁板上運動。其四，釋放小車使其先后通過兩個光電門。從計時器中獲得遮光條先后通過兩個光電門經(jīng)歷的時

間，以及遮光條從開始遮住第一個光電門到開始折住第二光電門的時間。由遮光條通過兩光電門經(jīng)歷的時間，可以計算出小車的速度差v。由開始

遮住第一個光電門到開始折住第二光電門的時間，可以計算出小車經(jīng)過兩個光電門的時間差

t。并多次實驗求出平均值。同時，運用

WPS

表格軟件處理實驗數(shù)

據(jù)，便可得到小車速度隨時間變化的規(guī)律，即，小車隨著時間以恒定的加速度變

大。改進后實驗的優(yōu)點有：采用遮光條、光電門、計時器替代打點器時器避免了

紙帶與打點計時器之間的誤差。同時，現(xiàn)在技術(shù)靈敏度較高，大大提高小車運動過程中時間記錄精度。另外在數(shù)據(jù)處理時運用信息技術(shù)，能很好的調(diào)動學生的實

驗積極性，提高實驗數(shù)據(jù)處理效率，保證了整個實驗保質(zhì)保量的完成。二、“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”實驗的改進

“彈力”是高中物理中非常重要的力。教學中為加深學生對彈力的理解，使其

更好的掌握彈簧彈力的相關(guān)規(guī)律與特點，應(yīng)認識到課本中“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”實驗中存在的問題，對實驗進行適當?shù)母倪M，進一步提升實驗教學效

果。課本中“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”使用的實驗器材有：鐵架臺、彈簧、

刻度尺、鉤碼。該實驗存在兩個缺點：缺點一，實驗過程中難免會受到彈簧自身重力的影響，導致彈簧伸長量的測量不夠準確；缺點二，實驗只是測出了彈簧伸

長時的情況，為測量彈簧壓縮時的情況，因此為進一步提高實驗測量精度，完善實驗內(nèi)容，現(xiàn)按照如下方案對該實驗進行改進：

改進后的實驗器材為有：長木板，兩個定滑輪、短木板、彈簧，細線、鉤碼、刻度值等。改進后的實驗步驟如下：（1）將兩個定滑輪分別固定在長木板的左

右兩側(cè)，固定在水平桌面上。同時，將短木板打一個孔洞。將彈簧的左端和短木板固定在一起，而后將短木板豎直固定在長木板稍微靠左的位置，彈簧不能和長

木板的面接觸。（2）記錄彈簧處于自然狀態(tài)下的長度。（3）使用細線和彈簧的右端連接，穿過短木板上的孔洞經(jīng)過左側(cè)定滑輪。而后在細線的一端掛上鉤碼，使

彈簧壓縮，記錄彈簧的長度。（4）將細繩解開后取出，而后和彈簧右側(cè)相連，向右經(jīng)過右側(cè)的動滑輪，在細線的一端連接鉤碼，使彈簧伸長記錄彈簧的形變量。

上述實驗過程進行多次，以降低誤差。通過步驟（2）（3）和可計算出彈簧的壓縮量x1，探究彈簧壓縮量和彈簧

彈力的關(guān)系。通過步驟（2）（4）可計算出彈簧的伸長量x2，探究彈簧伸長量

和彈簧彈力的關(guān)系。改進后實驗的優(yōu)點有：實驗過程中彈簧處于水平狀態(tài)，其伸長和壓縮量不會

受到其自身重力的影響；實驗裝置能夠完成彈簧壓縮和伸長狀態(tài)下的研究活動，實驗內(nèi)容更加全面，實驗結(jié)論更具有說服力。

三、“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗的改進“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗不僅能夠增加學生學習的興趣，而

且能加深學生印象，使其更好的理解力的“平行四邊形定則”。教學中應(yīng)認識到課本中實驗的弊端，對該實驗加以針對性的改進，最大限度的降低實驗誤差。

課本中“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”中，使用的器材有：橡皮條、彈簧測力計、小圓環(huán)。該實驗存在以下缺點：其一，需要使用兩個彈簧測力計，對

彈簧測力計的精度要求較高，而且彈簧測力計內(nèi)部存在摩擦；其二，因彈簧測力計外殼的存在，使得橡皮條、彈簧測力計不在同一平面上。最終導致實驗結(jié)果精

度的降低。為提高實驗精度，采用以下方案對實驗進行改進：實驗器材：橡皮條、三個動滑輪、細線、若干砝碼、彈簧測力計，一定厚度

的木板、小桶、細沙，表面光滑的白紙。實驗步驟：（1）將木板固定在桌面上鋪好白紙，將橡皮條伸直，一端固定在木板上，記錄另一端的位置。（2）在桌邊

固定三個定滑輪，其中中間定滑輪處在橡皮條一端的沿長線上。左右兩個定滑輪和橡皮條一端延長線均呈一定角度。調(diào)節(jié)三個定滑輪的高度，使其和橡皮條處在

同一平面。（3）分別使用兩根細線和橡皮條一端相連，跨過左右兩個定滑輪，繩子的另一端分別連接砝碼，借助自身重力拉橡皮條，記錄兩個繩子的方向，橡皮

條伸長后的位置。而后使用彈簧測力計分別測量出兩段繩子下砝碼的重力

F

、F

。1（4）解開兩個繩子，使用一根繩子和紗桶相連，而后向紗桶中逐漸加入細沙，

至橡皮條達到上次拉伸的位置，使用彈簧測力計出小桶和沙子的重力F。從大小和方向兩個方面分析，分力

F

、F

和

F

的關(guān)系。

12通過畫出兩個拉力

F

、F

的大小和方向，對比

F

的大小和關(guān)系，可得到其

12遵循平行四邊形定則。

該實驗的優(yōu)點有：不用考慮彈簧測力計內(nèi)部的摩擦；在兩次橡皮條拉伸的過程中，保證細繩和橡皮條處在同一平面，實驗結(jié)果精度大大提升。

四、“探究平拋運動的特點”實驗的改進“平拋運動”是高中物理中非常重要的一種運動類型。為使學生更好的理解與

掌握平拋運動的規(guī)律與特點，應(yīng)不折不扣的做好“探究平拋運動的特點”實驗教學活動，尤其注重相關(guān)細節(jié)上的優(yōu)化，提升實驗效果以及學生的實驗體驗，使學生

更好的把握平拋運動的本質(zhì)。課本中“探究平拋運動的特點”實驗中，課本中給出中了三種實驗思路。思路

一，使用頻閃照片進行研究；思路二，在“參考案例”中給出；思路三，在“拓展學習”中給出。課本中對思路一的描述不夠相近。思路二進行實驗時需要多次改

變“傾斜擋板N”的位置，較為繁瑣。思路三，應(yīng)用的儀器雖然較為先進，但是對多數(shù)學校而言容易受到實驗儀器的限制。針對課本中上述思路中的不足，準備使

用生活中的一些物品，對該實驗進行改進：實驗器材：鐵架臺、吊瓶、輸液器、紅墨水、水盆、玻璃板、半透明方格紙。

實驗步驟：（1）將紅墨水裝入到吊瓶中，固定在鐵架臺的某一高度。（2）將半透明方格紙鐵在玻璃板的背面，而后豎直固定好玻璃板。（3）將輸液器和吊瓶相

連，確保出水口和吊瓶的高度差不變，調(diào)節(jié)輸液器的出水口，使其處在玻璃板的左上角位置，且水能穩(wěn)定水平的噴出。（4）噴水的過程中在玻璃板背面使用鉛筆

描繪出水的運動軌跡。借助方格紙分析水流在水平和豎直方向上的運動特點。因墨水噴出后水平方向上的速度可看成是不變的，因此，借助方格紙可確定

其噴出的時間，而后做出相關(guān)的輔助線，便可得出在豎直方向上水流的運動規(guī)律，即，在水平方向物體做勻速運動，在豎直方向上物體做勻加速運動。

該改進后的實驗具有以下優(yōu)點：部分實驗器材來源于生活，而且實驗操作較為簡單。能很好的激發(fā)學生學習的熱情；實驗采用等效替代的思想，有助于學生

能夠清晰的看到物體運動的軌跡，降低學生描繪軌跡的難度。五、總結(jié)

高中物理力學實驗教學中不能照本宣科，應(yīng)具備良好的優(yōu)化意識，認真分析力學實驗的各個環(huán)節(jié)，找到課本中實驗的不足，把握可改進的內(nèi)容，積極尋找可

行的改進方案與舉措進行適當?shù)母倪M，更好的展現(xiàn)力學實驗效果，進一步提升力學實驗教學質(zhì)量與效率。

參考文獻：[1]常國宇.高中物理力學實