1、進步物理教學中自由探究效度的嘗試實驗探究是高中物理教學的重點同時也是難點.任何一個探究未必都一定要包括完好的探究環節,有的只是涉及問題的提出,有的那么只是建立科學的假說,有的只是設計實驗方案,有的只是對信息的解讀或問題的討論.“探究功與速度變化的關系是通過實驗的方式探究不是直接正相關的物理量功與速度變化之間的關系,在沒有學習動能定理的前提下探究功與速度變化的關系,盡管明確探究的主題,但如何形成探究的方案、怎樣施行探究、操作的技巧是什么、實驗中觀察什么、記錄什么、如何分析、如何利用數據形成結論等,這些都涉及如何進步探究效度的問題,因此它應當成為日常教學深化考慮和研究的命題.一、理清教材的邏輯構造

2、,診斷學習根底力是形成有效教學的前提探究功與速度變化的關系列出了三個二級標題,分別為“探究的思路“操作的技巧和“數據的處理.它們分別從“制定方案和設計實驗“進展實驗和搜集數據和“分析與論證三個層面施行局部探究來施行教學方案.教材開宗明義提出討論物體的動能.通過特定物理場景的限定,指出“通過實驗探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關系,從而減緩了合=ekt-ek的學習難度.“探究的思路中給出了“倍增法如何量度橡皮筋變力功;間接測定小車獲得的速度;描點法做出-v圖象,分析這一曲線獲得橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度之間的定量關系.盡管變力的功有多種探究形式,但選擇橡皮筋做功來探究,不僅

3、考慮到這樣處理容易使學消費生新穎感,激發學生探究的興趣,也因為器材來源的方便性,情境的生活化和變通性易于讓學生承受.二、對探究局部環節的解讀,是施行有效任務驅動的根底探究活動的課題確定好了就需要施行操作,如何進展實驗探究?教材并沒有直接給出,而是給師生提供了一個相對廣闊的自主空間,有意讓學生通過合作性學習制定詳細的實驗方案.在探究過程中為了能使探究順利進展,可以通過問題鏈引領學生解決探究過程中遇到的問題.探究的主題是功與速度變化之間的關系,本質上是探究變力功與動能變化量之間的關系,為此探究過程要注重程序性和漸進性,對探究過程要注重如下幾個方面的問題.1.創設物理情境,讓學生真切感受做功會引起物

4、體動能的變化基于物體的動能與速度存在一定的關系這一知識層面的認識,理解研究對物體所做的功與速度之間也存在一定的關系,到底是什么關系,這是本節課探究的主題.2.如何形成假設功是什么樣的功?恒力功還是變力功?如何量度不同物理過程下功的大小?“倍增法思想的浸透是培養學科思維方法的關鍵.測定什么時刻的速度?為什么非得測定該特定狀態下的速度?這是理解橡皮筋通過做功轉化成小車動能的根本.該探究主題涉及到選擇點和如何測量這一知識點.3.如何設計實驗方案這一環節需要考慮的因素很多,也非常重要,歸納起來有以下幾個方面:(1)實驗過程中需要什么儀器?(2)怎樣保證實驗條件?(3)哪些因素是自變量?(4)怎樣控制變

5、量和進展測量?(5)用什么儀器進展測量?(6)使用儀器時需要注意哪些問題?(7)記錄數據的表格需要有哪些工程?4.分析誤差的來源誤差的來源之一是用多條橡皮筋時,橡皮筋的長度、粗細不一,使橡皮筋對小車的拉力與橡皮筋的條數不成正比.其次,橡皮筋的彈性勢能完全轉化成小車的動能后,測量所選擇的點從哪兒開場測量?5.數據處理是該探究主題的難點在不知道動能與速度之間的關系式,又不知道功與動能變化量之間的函數關系,自變量與因變量相關性不大,實驗設計和實驗操作離散型較高的探究主題下,尋求功與速度的關系無疑是教學的一個難點.三、學科方法的教育與操作技巧的強化是培養學科才能的載體1.強調實驗操作的技巧(1)制作斜

6、面:為什么做成斜面?放置在傾斜面上的小車在平衡掉摩擦后,研究橡皮筋彈力對小車做的功即為合力功.(2)橡皮筋的選擇:讓學生一同選擇一樣規格的橡皮筋是獲得倍數的前提.(3)實驗裝置的安裝:先固定好電火花計時器,將幾根等長且長度一致的同規格橡皮筋固定于斜軌道一端兩側呈對稱分布的鐵夾子a、a上.(4)實驗操作情況的控制:由于橡皮筋條數的增加,對小車的彈力增大往往使小車的運動偏離中央軸線,選擇前面帶小鉤且質量大的四輪小車最正確.2.突出學科思維的方法(1)如何理解“倍增法定量計算不同物理過程下的變力功?橡皮筋的彈力隨其改變量間是非線性關系,拉動小車的變力功無法定量計算.選擇完全一樣的橡皮筋,保證各次實驗

7、中橡皮筋對小車的功都是的倍數.(2)選擇哪些點測量小車獲得的最大速度是表征功與動能變化量關系的前提.(3)如何使描出的-v關系比擬真實?在-v坐標系中描繪出和v各對應點后,既要觀察各點的位置關系,又要考慮這些點間應有的函數關系.作圖象時要加大縱坐標軸的單位長度.從原點開場描繪圖線也可以防止畫成直線.(4)從-v如何形成-v2圖象?盡管設計的表格明晰地記錄實驗的數據,但對于高一學生而言,很難從數據上直觀看出與v之間到底是什么樣的函數關系.像以下表格所羅列的-v的-v2關系所示那樣,只有通過描點法作圖才能看出與v之間存在什么“走勢,才能基于這種“走勢進展猜測因變量和自變量之間存在什么樣的函數關系.

8、為此采取描點法作出的-v圖象,是施行結論猜測的根本.四、精心設計教學程序是保證有序探究的根本從教學程序上采取如下方式:設景激疑任務驅動合作探究釋疑解惑深化創新物理課堂教學形式.這種安排比擬符合學生的認知規律.教學流程設計為如下環節(見圖1):【實驗方案的設計與選擇】老師:探究功與物體速度變化的關系,既可以從理論的層面通過邏輯推導進展研究,也可以通過實驗的方法進展探究.我們通過實驗的方法來探究功與物體速度變化的關系.必需要讓學生經過充分的合作性研究,討論并形成探究方案,這是施行有效教學的前提.老師也只有在巡回指導中發現學生優秀的實驗方案,才能引導學生施行定向探究.根據現實易得的實驗器材,聯絡拉弓

9、射箭的生活實例,采取橡皮筋拉動小車的方法就成為本節課探究方案的實驗形式.在設計實驗方案時,要根據實驗目的與現有的實驗條件進展選擇,當利弊共存時,要辯證地選擇適宜的方案,而不是一味地追求所謂的準確.老師引導學生觀察實驗器材,通過多媒體出示相關考慮問題:問題1:怎樣測量物體運動的速度?學生提出方案1:用打點計時器,也可以考慮用氣墊導軌配套的光電門測量速度,或用紅外線傳感器直接測量物體的速度.教學說明:在用各種不同的方法測量小車的速度時,老師應引導學生明確:首先要通過各種途徑理解實驗的原理.讓學生認識到,實驗的目的不僅僅是為了動手實驗,更是為了通過不斷地動腦和不斷地解決問題的過程中進步分析問題和解決

10、問題的才能.實驗的價值也表達在這里.在學生通過充分地考慮與討論形成較為明晰的思路的根底上,就教材中的實驗方案進展實驗探究.那么,我們在實驗探究前首先要明確哪些內容呢?老師組織學生進展交流,并通過師生的互動解決以下問題:(1)實驗中需要首先解決哪幾個關鍵的問題?(2)實驗裝置應怎么組裝?(3)實驗的程序?(4)怎樣進展實驗數據的采集、分析與處理?問題2:橡皮筋的彈力做的功是不是就是我們所探究的功?組織學生合作討論后,要讓他們知道實驗中除了橡皮筋的彈力做功,還有摩擦力做功,但實驗的前提是通過營造斜面,重力沿斜面的分力將摩擦力平衡掉,因此不再考慮摩擦力做的功.而且橡皮筋做的功完全轉化成小車最后的動能

11、.問題3:如何測定小車的速度?測定哪一點的速度?為什么選擇這樣的點?需要測量的是彈力做功完畢時小車的速度,即小車做勻速運動的速度.如圖2所示為一紙帶,在紙帶上測量的物理量是圖中a1、a3間的間隔 x,小車速度的表達式為v=x/27,其中t是打點計時器的振動周期.【實驗操作與相關數據的采集】老師要引導學生基于合作討論形成的認識,利用實驗桌上給出的實驗器材進展實驗.要提醒學生形成良好的實驗習慣:設計實驗步驟和設計實驗數據記錄的表格.問題4:設計實驗步驟.要通過合作性研討形成縝密有效的實驗方案.老師要強調實驗操作的技巧,針對問題不斷完善實驗方案.(1)觀察打點的紙帶,點距是如何變化的?點距是否均勻?

12、問題出在哪里?假設恰能平衡摩擦力,試分析小車會做何種運動?應該采用哪些點距來計算小車的速度?(2)如何標記小車運動的初始點和開場做勻速直線運動的起始點?(3)如何進展屢次實驗?使用一根橡皮筋時將小車的前(或后)端拉到點,接通電源,打點計時器打點,釋放小車,小車分開木板前適時使小車制動,斷開電源,取下紙帶.重復本項前面的過程,選出明晰的紙帶.換用材料、粗細、長度一樣的兩根、三根、六根橡皮筋分別進展實驗.記下各次實驗中點距相等t=0.1s的位移x2,x3,xn求出小車分別獲得的速度v2,v3,vn.以功為縱軸(用第一次橡皮筋做的功為縱軸的單位長度),以速度為橫軸(可以用適當的速度值為單位長度,也可

13、以用第一次小車的速度為橫軸的單位長度),建立坐標系,用描點法作出圖象,看看是否是正比例圖象,假設不是,功與速度的哪種相關量(的變化量)是正比的,功就與速度的這種相關量(的變化量)具有確定的函數關系.【實驗數據的分析與處理】老師選擇局部實驗小組的代表,通過視頻轉化裝置展示實驗數據的記錄和描點法作圖做出的圖象.老師組織各學習小組對展示的幾個成果進展研討,聽取局部學習小組的評價發言.同時老師要通過任務驅動的方式引導學生針對記錄的實驗數據進展探究.(1)應該用平滑的線連接-v坐標軸上的點,得到平滑的曲線.(2)在-v坐標系中描繪出、v的各對應點后,既要觀察各點的位置關系,又要考慮這些點間應有的函數關系

14、.由于存在實驗誤差,這些點的位置既可能表現為直線分布,也可能呈曲線分布.老師:在-v圖象中得到一條曲線說明什么問題?是否可以說明、v間呈雙曲線分布關系?為什么?我們是否試做一下-v2圖線來看看、v間的函數關系呢?老師:我們將這些數據錄入計算機,利用exel軟件進展數據處理.在“添加趨勢線選項中可以實現線性,2次、3次、n次等多種曲線性質的選擇,使坐標平面上作出的各離散點間擬合出來的曲線的性質更加直觀明確,如下圖.【交流與評價】以上我們通過橡皮筋對小車做的這一變力功與小車速度變化的探究,理解了探究的原理、過程和方法,針對實驗對其產生的誤差進展了初步的分析,尋找到了功與速度變化之間的關系,針對自我

15、探究的過程,就自己的認識請同學們交流!學生甲:我們使用橡皮筋、氣墊導軌和光電門探究變力做功和速度變化的關系.數據的處理在使用軟件后,圖象上顯示功和物體獲得的速度的平方成正比關系,這和我們猜測的結果一樣.學生乙:假設物體的初速度不為零,我們猜測橡皮筋做的功和速度的平方差成正比.我們利用氣墊導軌和兩個光電門來驗證我們的猜測.老師:請你們詳細談一下驗證新猜測時你們的實驗設計?學生丙:我們在橡皮筋伸長的狀態下,取兩個位置分別放上兩個光電門,只要橡皮筋每次的起點一樣,在兩個位置間橡皮筋做的功和橡皮筋的根數同樣成正比,我們只要測出兩個位置的速度就可以分析功和速度平方差間的關系了.老師:這一組同學做得非常好,得到功和速度的平方成正比后,還進一步探究了初速度不為零的情況下