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分析曲線運(yùn)動(dòng)中兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的深層論文
1 儀器設(shè)計(jì)意圖
最新版本的人教版高中物理必修2第五章第一節(jié)《曲線運(yùn)動(dòng)》整合了原先版本第一和第二兩節(jié)的內(nèi)容，不計(jì)問題與練習(xí)，篇幅足有6頁(yè)之多。如何在有限的課堂時(shí)間內(nèi)完成三維教學(xué)目標(biāo)，特別是通過演示實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生驗(yàn)證物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度方向的猜想，提供物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件判定的感性素材，進(jìn)而掌握曲線運(yùn)動(dòng)的描述方法，是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)。為此，教材設(shè)計(jì)了兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，分別如圖1[1]和圖2所示。雖然這兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)取材方便，但需要較高的操作技巧。尤其是第二個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常發(fā)生的情況是小鐵球被磁性強(qiáng)的條形磁鐵吸住或者彎曲效果不明顯。筆者最近參加了幾次區(qū)、市級(jí)的公開課活動(dòng)，就極少看到精心測(cè)算和設(shè)置過的演示實(shí)驗(yàn)2能一次成功。
為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，綜合考慮課堂時(shí)間和學(xué)生參與兩方面因素，筆者利用生活中的器具對(duì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探索與改進(jìn)，經(jīng)過教學(xué)檢驗(yàn)，效果相當(dāng)好，以下是實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)情況。
2 對(duì)演示實(shí)驗(yàn)1的改進(jìn)
本實(shí)驗(yàn)選用器材有：直徑2厘米左右的小鋼球一只，兒童火車玩具中的弧形導(dǎo)軌一段（粗鋼絲難以在端點(diǎn)彎曲，且厚度難以達(dá)到要求），8K白紙一張，滴管（或針筒）一只，墨汁一瓶（墨水的粘稠度不佳，不容易粘附在快速通過的金屬球上），記號(hào)筆一只。
實(shí)驗(yàn)流程為：先沿著導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)用記號(hào)筆畫一段曲線，一直畫到導(dǎo)軌端點(diǎn)處。用滴管吸少量墨汁，滴在小鋼球沿導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)出導(dǎo)軌的端點(diǎn)處，滴5滴左右，呈細(xì)長(zhǎng)型。用手帶動(dòng)小鋼球（有點(diǎn)旋轉(zhuǎn)最理想），使其沿著軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，它通過墨汁區(qū)后，就在白紙上留下一條與曲線相切的直線（或間斷的點(diǎn)，可以用直線連接），用實(shí)物展臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)過程，直接驗(yàn)證了學(xué)生關(guān)于物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度方向切線方向的猜想。如圖3所示。
3 對(duì)演示實(shí)驗(yàn)2的改進(jìn)
實(shí)驗(yàn)器材為一個(gè)裝滿水的礦泉水瓶。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓水從瓶口流出，呈一條直線，如圖4。然后讓學(xué)生思考如何不與瓶子以及水流接觸，實(shí)現(xiàn)水流運(yùn)動(dòng)軌跡變?yōu)榍�。學(xué)生提出用嘴吹的設(shè)想后，請(qǐng)一個(gè)學(xué)生上前協(xié)助實(shí)驗(yàn)的演示，其他學(xué)生觀察并思考讓物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。如圖5。 [2]
這個(gè)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易做，效果明顯，容易激發(fā)學(xué)生的課堂參與和學(xué)習(xí)興趣，更能提升學(xué)生觀察生活，分析物理現(xiàn)象的思維能力，為教學(xué)目標(biāo)的完成節(jié)省了寶貴的課堂時(shí)間，可謂是一石三鳥。
此外，還可以對(duì)演示實(shí)驗(yàn)2做如下改進(jìn)：教師手拿一截粉筆，請(qǐng)學(xué)生思考，如何讓它在空中做直線運(yùn)動(dòng)。學(xué)生思考并提出方案，主要為豎直向下的直線運(yùn)動(dòng)和豎直向上的直線運(yùn)動(dòng)，教師按照方案演示，并將它的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖畫在黑板上。接著提出第二個(gè)問題，如何讓它在空中做曲線運(yùn)動(dòng)。學(xué)生思考并提出方案，教師按照學(xué)生的方案將粉筆頭斜拋出去，并將它運(yùn)動(dòng)的軌跡示意圖畫在黑板上。最后請(qǐng)學(xué)生結(jié)合兩種運(yùn)動(dòng)軌跡分析物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)取材極為簡(jiǎn)單，就是我們課堂上隨手可得的粉筆。但是，它的演示效果絲毫不比教材上的設(shè)計(jì)遜色。
4 一點(diǎn)思考
培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和遷移能力，教師首先就要具備創(chuàng)新思維。在教學(xué)環(huán)節(jié)上也就是體現(xiàn)為結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)教材進(jìn)行二次開發(fā)，合理取舍，本著最優(yōu)化的方案，使教材為教學(xué)服務(wù)。通常可以利用隨堂創(chuàng)新小實(shí)驗(yàn)來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和求知欲，提高課堂教學(xué)效果；利用生活中常用器具用于實(shí)驗(yàn)演示，拉近學(xué)生與物理現(xiàn)象的距離，更能激發(fā)學(xué)生的探究熱忱，優(yōu)化課堂教學(xué)效率。
參考文獻(xiàn)：
[1]李維兵。自制演示物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度方向的小實(shí)驗(yàn)[J]。中學(xué)物理，2010（11）：34
[2]王志剛。《曲線運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)析[J]。物理教學(xué)探討，2013（3）：62—63。
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