论文部分内容阅读
摘要：本文提出了演示实验在中学物理教学中的作用及功能，指出了目前物理实验教学中存在的不足，重点探讨对物理演示实验改进和创新设计，选取高中物理实验中静摩擦力的演示实验和探究影响滑动摩擦力大小因素的实验进行创新性设计，结合中学物理演示实验教学，从实践角度出发自制物理演示实验教具，得出实验结果，促进学生掌握相关物理知识。
关键词：物理演示实验；静摩擦力；滑动摩擦力；改进
1中学物理实验教学的重要性及现状分析
1.1中学物理实验教学的重要性
物理作为一门以实验为基础的学科，也就是大量的物理定义、定理、规律、定律的得出都建立在大量的实验和实践中，说明物理教学若离开了观察和实验，就成了无源之水，无本之木，就如同空中楼阁[1]。教师进行物理实验教学可用实验室配备的器材，也可以自备自制教具，甚至可以使用学生学习生活中的现有物品。既贴近于学生的生活，又能解决缺乏实验器材的难题，更有利于使学生明白物理就在我们身边。常说“百闻不如一见，百看不如一做”，在物理教学中开展实验教学，可以加深学生对物理概念和规律理解，是学生获得直观感性认识的重要手段，是物理教学中将理论与实际相结合的重要方法，是物理教学中的一个重要组成部分[2]。
1.2中学物理实验教学的现状分析
在目前的物理实验教学中，演示实验仍是极其薄弱的环节，部分演示实验现象不明显，演示功能受到限制等不足之处，这种状况将影响学生的知识结构的建立。因此必须强化演示实验教学，提升演示效果。对于不好讲解、内容不新、不易操作的实验应加以改进，使得教师易讲，学生易听。下面我就选取中学物理中比较典型的摩擦力演示实验进行改进，力求器材简易，展示出最明显的实验现象。
2.教材中摩擦力演示实验的不足分析
普通高中课程标准实验教科书必修一中在对静摩擦力的教学有一个演示实验，木块放于桌面上，用手拉动弹簧测力计观察示数和木块的运动情况，得出静摩擦力的相关结论。而课本放于桌面上，用手拉动弹簧测力计观察示数和木块的运动情况，得出静摩擦力的相关结论。尽管这个实验非常普及，但还存在一定的缺陷，主要表现在：
用手拉弹簧测力计读数时不可避免的要有抖动，影响学生的分析判断，也很难保证施加的拉力方向不变，实验内容都不够新颖，不足以提高学生兴趣，难以引发学生思考，探究实验虽然简便直观、但是难以控制变量，没有定量的科学数据加以证明，说服力不够，科学性不强。
3.摩擦力演示实验装置的创新设计
3.1实验器材：
底板较光滑的带有滑轮的支架、弹簧秤、可以调节高度的定滑轮、木块、两辆带轮子相同小车和木板（斗八轮小车）、水和水桶。
3.2实验装置的介绍：
两辆小车加薄木板自制成一辆带斗的八轮小车，小车置于有滑轮底面较光滑的水平长木板上，水平长木板上固定有弹簧测力计，木块至于小车上，在长木板、小车、木块上分别贴有红色的标记，用来判断它们的相对位置。用手缓慢的拉动小车，可以看到木块和小车相对于长木板一起运动，但木块和小车保持相对静止，弹簧测力计有了示数，根据水平方向上的二力平衡，可得到静摩擦力的大小。继续拉动小车，弹簧測力计的示数增大到某一个数值时，弹簧测力计指针突然缩回，木块相对于小车滑动，之后的摩擦力就是滑动摩擦力。
4.教学探讨——自制摩擦力演示仪的应用
4.1静摩擦力的定性认识
在摩擦力这一节的教学中，基于学生在初中重点对滑动摩擦力进行了学习，对滑动摩擦力的定义及其产生条件等都已经掌握，但对于静摩擦学生还是一个相对陌生的概念，通过施加水平推力却没推动的物体推进行受力分析，学生容易产生以下三种错误的认识：（1）运动的物体不会受到静摩擦的作用；（2）静摩擦力一定阻力；（3）正压力越大，静摩擦力越大。
将长木板、小车、木块上分别贴有的红色标记对齐，调节弹簧测力计示数为零，教师用手缓慢的向右拉动与小车相连的细绳，请学生注意观察木块的运动情况，并做以下记录
木块相对于长
木板运动情况
木块相对于小
车运动情况
木块受到静
摩擦力方向
向右运动
保持静止
方向向右
根据表格分析学生容易发现：相对于水平长木板运动的木块受到了静摩擦力的作用，即运动的物体也会受到静摩擦力的作用；木块相对于水平长木板向右运动，静摩擦力的方向也是向右的，在运动过程中静摩擦力提供了木块运动的动力，说明静摩擦力不一定是阻力。在此基础上教师稍作引导增加所受正压力的大小，受力分析便知静摩擦力的大小与正压力无关。
通过这样一个实验装置的演示来改正学生的错误认识就比直接告诉学生来得更有说服力，同时解决学生的最大疑点：运动的物体也会受到静摩擦力的作用，对“动中有静”、“相对静止”也有了更深刻的认识。
4.2探究静摩擦大小的特点以及影响最大静摩擦力大小的因素
在上述实验的基础上，继续拉动小车向右运动，引导学生观察弹簧测力计示数在逐渐增大，但小车和木块仍保持相对静止，学生根据二力平衡易得出静摩擦力大小随拉力增大在逐渐增大。教师继续引导提出问题：静摩擦力的大小可无限制的增大吗？继续给小车施加力的作用，学生会观察到弹簧测力计的示数增大到某一个数值时，弹簧测力计指针突然缩回变小到某一个值，此时木块和小车的两个标记刚好错开，即木块相对于小车滑动。说明静摩擦力大小随着木块所受的拉力增大而增大，但有一最大值，教师给出最大静摩擦力这一概念。
5.实验装置改进的优点及可行性分析
5.1实验装置改进的优点
该实验装置在实习期间已用于课堂教学，由于仪器不在是初中摩擦力探究实验中的木板加木块，自制八轮小车的引入解决内容不够新颖、难以引发学生思考这一问题，大大地提高了学生的探究兴趣；弹簧测力计被竖直固定，没了自身自重下垂所带来的误差，学生度数变得容易，提高了学生的参与度，探究摩擦力大小时容易控制变量，有了定量的科学数据加以证明，增强了理论的说服力，提高了课堂效率；三个红色标记方便判断长木板、小车、木块三者之间的相对位置，特别是木块相对于小车滑动的瞬间的位置变化，即静摩擦力存在最大值且比滑动摩擦力略大这一特点。
5.2改进实验装置的可行性分析
可行性分析：本实验中使用到的小车、定滑轮、弹簧测力计、木板、木块等都是中学物理实验中常用的，只需做个支架固定弹簧测力计，方便学生读数即可；弹簧测力计选择较大的那种，增大实验的可见度；实验简单，易于操作，教师在课前只要训练一下，就能保证实验的成功。
6结束语
在物理教学的过程中，演示实验可以充当很多的角色，可以作为问题实验引入新课，可以作为教学实验放于新知识的讲解过程中，本文的摩擦力实验就是非常典型的教学实验，又可以作为兴趣实验放在学习新知识以后来完成，旨在提高学生学习兴趣和学以致用的能力。
参考文献
[1]
程彧.演示实验在物理教学中的作用[J].射阳县四明初级中学，考试周刊，2008（45）：160
[2]李新峰.浅谈初中物理实验教学的重要性[J].《学月刊》，2012（16）：73-74.
关键词：物理演示实验；静摩擦力；滑动摩擦力；改进
1中学物理实验教学的重要性及现状分析
1.1中学物理实验教学的重要性
物理作为一门以实验为基础的学科，也就是大量的物理定义、定理、规律、定律的得出都建立在大量的实验和实践中，说明物理教学若离开了观察和实验，就成了无源之水，无本之木，就如同空中楼阁[1]。教师进行物理实验教学可用实验室配备的器材，也可以自备自制教具，甚至可以使用学生学习生活中的现有物品。既贴近于学生的生活，又能解决缺乏实验器材的难题，更有利于使学生明白物理就在我们身边。常说“百闻不如一见，百看不如一做”，在物理教学中开展实验教学，可以加深学生对物理概念和规律理解，是学生获得直观感性认识的重要手段，是物理教学中将理论与实际相结合的重要方法，是物理教学中的一个重要组成部分[2]。
1.2中学物理实验教学的现状分析
在目前的物理实验教学中，演示实验仍是极其薄弱的环节，部分演示实验现象不明显，演示功能受到限制等不足之处，这种状况将影响学生的知识结构的建立。因此必须强化演示实验教学，提升演示效果。对于不好讲解、内容不新、不易操作的实验应加以改进，使得教师易讲，学生易听。下面我就选取中学物理中比较典型的摩擦力演示实验进行改进，力求器材简易，展示出最明显的实验现象。
2.教材中摩擦力演示实验的不足分析
普通高中课程标准实验教科书必修一中在对静摩擦力的教学有一个演示实验，木块放于桌面上，用手拉动弹簧测力计观察示数和木块的运动情况，得出静摩擦力的相关结论。而课本放于桌面上，用手拉动弹簧测力计观察示数和木块的运动情况，得出静摩擦力的相关结论。尽管这个实验非常普及，但还存在一定的缺陷，主要表现在：
用手拉弹簧测力计读数时不可避免的要有抖动，影响学生的分析判断，也很难保证施加的拉力方向不变，实验内容都不够新颖，不足以提高学生兴趣，难以引发学生思考，探究实验虽然简便直观、但是难以控制变量，没有定量的科学数据加以证明，说服力不够，科学性不强。
3.摩擦力演示实验装置的创新设计
3.1实验器材：
底板较光滑的带有滑轮的支架、弹簧秤、可以调节高度的定滑轮、木块、两辆带轮子相同小车和木板（斗八轮小车）、水和水桶。
3.2实验装置的介绍：
两辆小车加薄木板自制成一辆带斗的八轮小车，小车置于有滑轮底面较光滑的水平长木板上，水平长木板上固定有弹簧测力计，木块至于小车上，在长木板、小车、木块上分别贴有红色的标记，用来判断它们的相对位置。用手缓慢的拉动小车，可以看到木块和小车相对于长木板一起运动，但木块和小车保持相对静止，弹簧测力计有了示数，根据水平方向上的二力平衡，可得到静摩擦力的大小。继续拉动小车，弹簧測力计的示数增大到某一个数值时，弹簧测力计指针突然缩回，木块相对于小车滑动，之后的摩擦力就是滑动摩擦力。
4.教学探讨——自制摩擦力演示仪的应用
4.1静摩擦力的定性认识
在摩擦力这一节的教学中，基于学生在初中重点对滑动摩擦力进行了学习，对滑动摩擦力的定义及其产生条件等都已经掌握，但对于静摩擦学生还是一个相对陌生的概念，通过施加水平推力却没推动的物体推进行受力分析，学生容易产生以下三种错误的认识：（1）运动的物体不会受到静摩擦的作用；（2）静摩擦力一定阻力；（3）正压力越大，静摩擦力越大。
将长木板、小车、木块上分别贴有的红色标记对齐，调节弹簧测力计示数为零，教师用手缓慢的向右拉动与小车相连的细绳，请学生注意观察木块的运动情况，并做以下记录
木块相对于长
木板运动情况
木块相对于小
车运动情况
木块受到静
摩擦力方向
向右运动
保持静止
方向向右
根据表格分析学生容易发现：相对于水平长木板运动的木块受到了静摩擦力的作用，即运动的物体也会受到静摩擦力的作用；木块相对于水平长木板向右运动，静摩擦力的方向也是向右的，在运动过程中静摩擦力提供了木块运动的动力，说明静摩擦力不一定是阻力。在此基础上教师稍作引导增加所受正压力的大小，受力分析便知静摩擦力的大小与正压力无关。
通过这样一个实验装置的演示来改正学生的错误认识就比直接告诉学生来得更有说服力，同时解决学生的最大疑点：运动的物体也会受到静摩擦力的作用，对“动中有静”、“相对静止”也有了更深刻的认识。
4.2探究静摩擦大小的特点以及影响最大静摩擦力大小的因素
在上述实验的基础上，继续拉动小车向右运动，引导学生观察弹簧测力计示数在逐渐增大，但小车和木块仍保持相对静止，学生根据二力平衡易得出静摩擦力大小随拉力增大在逐渐增大。教师继续引导提出问题：静摩擦力的大小可无限制的增大吗？继续给小车施加力的作用，学生会观察到弹簧测力计的示数增大到某一个数值时，弹簧测力计指针突然缩回变小到某一个值，此时木块和小车的两个标记刚好错开，即木块相对于小车滑动。说明静摩擦力大小随着木块所受的拉力增大而增大，但有一最大值，教师给出最大静摩擦力这一概念。
5.实验装置改进的优点及可行性分析
5.1实验装置改进的优点
该实验装置在实习期间已用于课堂教学，由于仪器不在是初中摩擦力探究实验中的木板加木块，自制八轮小车的引入解决内容不够新颖、难以引发学生思考这一问题，大大地提高了学生的探究兴趣；弹簧测力计被竖直固定，没了自身自重下垂所带来的误差，学生度数变得容易，提高了学生的参与度，探究摩擦力大小时容易控制变量，有了定量的科学数据加以证明，增强了理论的说服力，提高了课堂效率；三个红色标记方便判断长木板、小车、木块三者之间的相对位置，特别是木块相对于小车滑动的瞬间的位置变化，即静摩擦力存在最大值且比滑动摩擦力略大这一特点。
5.2改进实验装置的可行性分析
可行性分析：本实验中使用到的小车、定滑轮、弹簧测力计、木板、木块等都是中学物理实验中常用的，只需做个支架固定弹簧测力计，方便学生读数即可；弹簧测力计选择较大的那种，增大实验的可见度；实验简单，易于操作，教师在课前只要训练一下，就能保证实验的成功。
6结束语
在物理教学的过程中，演示实验可以充当很多的角色，可以作为问题实验引入新课，可以作为教学实验放于新知识的讲解过程中，本文的摩擦力实验就是非常典型的教学实验，又可以作为兴趣实验放在学习新知识以后来完成，旨在提高学生学习兴趣和学以致用的能力。
参考文献
[1]
程彧.演示实验在物理教学中的作用[J].射阳县四明初级中学，考试周刊，2008（45）：160
[2]李新峰.浅谈初中物理实验教学的重要性[J].《学月刊》，2012（16）：73-74.