基于實驗情境的物理習題教學探索

馬 煒

(浙江省桐鄉市高級中學 314500)

習題教學是物理教學的重要環節之一,習題教學的質量直接影響著學生對物理知識的掌握,影響物理教學的有效性.學生覺得物理很難，課上學的東西，課下做題都用不上，感覺物理距離實際生活很是遙遠，開始對物理產生恐懼心理.不少老師常常無奈地這樣抱怨：這道題已經講了好幾遍了，學生怎么還是做錯呢？要打破這種現有模式的習題教學，提高習題教學的有效性，我覺得要將文字敘述轉化為物理圖景或者物理情景，將“生活世界”納入課程內容的范疇，把間接經驗真正轉化為學生的直接經驗.

筆者根據新課程的教學理念，創設學生獲取直接經驗的條件和情景——做實驗.將抽象的物理情景變為形象的實物，最好可以自制教具，達到每小組一副教具，讓學生帶著問題仔細觀察，動手操作，通過實物觸摸、感受，調動他們學習的熱情，激發學生主動求知的欲望，變“被動”為“主動”，變“要我學”為“我要學”，使學生的學習由被動的接受到主動的獲取.

通過物理小實驗創設物理情景，使學生獲取直接經驗，在獲取直接經驗的過程中體驗物理，使學生在實驗過程中邊做邊學；在做中領悟書本上間接經驗，即物理概念和物理規律的實質；在實驗過程中體驗探索的艱辛與樂趣，學會學習，學會創新……下面結合幾個具體的案例，談談自己在這方面的一些探索.

一、借助實驗，幫助學生形成空間立體感

由于高二學生剛接觸到立體幾何，學生的空間立體感很差，空間想象能力、分析能力明顯薄弱.立體的情境圖怎么看都是平面圖，想象不出立體的運動情景.在本學年的物理學習中，有很多立體運動，如磁場中帶電粒子的運動，宇宙中天體的運動等等.針對這一情況，我在教學中盡量通過簡單實驗解決這一問題，使學生能夠在體驗中學習.

例1如圖1所示，一束帶電粒子平行于小磁針沿水平方向飛過小磁針的上方時，發現小磁針的N極向紙里轉.這束帶電粒子可能是( ).

圖1

A．向右飛行的正離子

B．向左飛行的正離子

C．向右飛行的負離子

D．向左飛行的負離子

1.學生的解

(1)無從下手，不知道哪個正確.

(2)感覺都不是正確答案.由題意知道，虛線是磁場線的方向，利用右手螺旋定則，應該是通電螺線圈才對.

本題中小磁針的運動是立體的，“向紙里轉”，體現了三維的立體坐標，同時，也是本題的隱含條件——小磁針所處的空間位置有指向紙里的磁場.可即使是提示了學生，仍然達不到預期的效果.為了幫助學生在頭腦中呈現正確的物理情景，形成空間立體感，我有針對性地設計了下面的探究活動.

2.學生實驗

兩人一組，所需器材為：小磁針一個，通電金屬棒一根，通電螺線管一個，直流電源一個，導線若干.實驗時，一人負責觀察小磁針的運動情況；一人負責改變金屬棒或螺線管的電流方向，將實驗結果填入準備好的表格.

情況分類通電瞬間小磁針的N極運動情況小磁針在導線(管)上方小磁針在導線(管)下方通電金屬棒垂直棒與磁針所在平面向外垂直棒與磁針所在平面向里垂直棒與磁針所在平面向里垂直棒與磁針所在平面向外通電螺線管沿螺線管向右沿螺線管向右沿螺線管向左沿螺線管向左

通過實驗，學生很快就能總結出，(1)小磁針的N極的運動情況是“順從于”小磁針所處空間位置的磁場線的走向的.(2)小磁針的N極在空間某一位置上的運動情況，說明了這個位置的磁場的有無和磁場線的方向.簡單的一個探究實驗，卻十分有效的使學生形成自己的空間立體感，提取出這類題目中的隱含條件，輕松地解決這一類問題，有效地消除了學生對“場”中問題的恐懼感.

二、借助實驗，引導學生走出思維定勢

例2如圖2所示，在傾角θ=30°的粗糙斜面上放一物體，重力為G，現用與斜面底邊平行的力F推物體，物體恰能在斜面上做勻速直線運動，求物體與斜面間的動摩擦因數.

圖2

學生的解

(1)物體做勻速直線運動，受力平衡，故而有F=f=μmgcosθ.

(2)物體受到兩個摩擦力作用，一個是滑動摩擦力，與F平衡，即(1)中的f；另一個是靜摩擦力，與重量的下滑分量mgsinθ平衡.

本題中物體的受力是三維的，并非是常見的在某一直線上或某一平面上的受力平衡，上面兩種解法本質是相同的，那就是他們都已認定原先靜止的這個物體在受到力F后，必定是沿著F的方向做勻速直線運動的，這是學生的思維定勢在作怪.

筆者認為在教學中要認真糾正學生的這種錯誤的思維定勢，只是各種方法效果都不是很好，筆者嘗試著通過實驗，讓學生動手操作，真正體驗，效果顯著.

三、借助實驗，指導學生轉變學習方式

例3高速公路邊的導向牌用鋼管a,b固定在立柱上,如圖3所示,對鋼管a,b受力分析正確的是( ).

A.a被拉伸,b被壓縮 B.a被拉伸,b被拉伸

C.a被壓縮,b被壓縮 D.a被壓縮,b被拉伸

課堂上，我請每位同學拿出物理課本3-1，站起來做兩件事：

(1)用右手的食指和中指夾住課本的上半部分，觀察課本的狀態.感受手指用力的部位.得到圖4.

(2)同時用左右手的食指和中指分別夾住課本的上半部分和下半部分，觀察課本的狀態，感受作用手分別用力的部位.得到圖5.

例4如圖6甲所示，用一根細繩和一根輕直桿組成三角支架，繩的一端吊在手指上，桿的一端頂在掌心.當在A處掛上重物時，繩與桿對手指和手掌均有作用力，對這兩個作用力方向的判斷完全正確的示意圖是圖6乙中( ).

學生實驗：每人一根繩子，一把直尺，一塊橡皮，如圖6丙所示.接下來，我不用多說什么，學生自己就能做出正確的選擇.

兩個實驗，不過用時七八分鐘，但可以讓學生充分體驗.實驗過程中學生的大腦已知處于興奮狀態，思維積極的活動起來.

從單純的間接經驗的學習中，轉向在直接經驗的獲取中，培養學生觀察、探究的能力，理解物理概念，掌握物理規律，消除學生對物理產生的神秘感和恐懼感，為學生進入體驗性學習做好鋪墊.

上好習題教學課是提高有效教學的重要途徑，因為每一次習題課教學，實際上都是一次發現問題、解決問題的過程，既是學生發現問題、解決問題的過程，又是教師發現教學問題、改進教學問題的過程.在習題教學中增加實驗，不僅可以使學生了解實驗在物理教學中的重要地位，使學生加深對物理概念和規律的理解；同時也是鞏固和深化所學的理論，發展邏輯思維和綜合思考能力，培養學生認真嚴密的科學態度的重要方法.習題教學中增加實驗，不失為提高習題課教學甚至是提高教學有效性的有益嘗試.