谈拓展探究性实验内容提高学生探究能力

1、谈拓展探究性实验内容，提高学生探究能力实验：研究平抛运动的案例分析探究性物理实验因在培养学生的物理实验能力、探究能力、分析问题与解决问题的能力、组织能力上具有显著优势，在高中物理课 程标准及实际教学中受到高度重视。 高中物理教材是根据高中物 理课程标准编著的，它的内容、要求是所有学生都要达到的基本要 求，而各地区、各学校、各班级的具体情况是不同点，对知识内容的 需求是不一样的，所以我们就有必要对不能满足学生需求的内容做适 当的拓展。根据终身教育思想和强化能力培养的需要， 从科学探究七 要素及物理实验能力的基本要求来看， 就围绕实验方案的设计、数据 处理方法的选取、实验后的提高等几方面，我们对有

2、的实验内容进行 了拓展。 下面以“实验：研究平抛运动”为例进行说明。一、课程标准要求分别以物体在水平方向和竖直方向的位移为横坐标和纵坐标，描绘做抛体运动的物体的轨迹。二、教材分析2004年人教版教材这部分内容是 3探究平抛运动规律、4抛 体运动规律；2006年人教版这部分内容为3探究平抛运动规律、4 实验：研究平抛运动。原版是根据描绘的平抛运动的轨迹，探究平抛 运动竖直方向是自由落体运动，新版是根据描绘的平抛运动的轨迹， 求出平抛运动物体的初速度。我想编者改变教材的意图除了培养学生 的动手能力外，还有要加深对平抛运动规律的理解， 让学生领会到实 验也可以加深对物理规律的理解、掌握、应用。我选择

3、了物理学习基 础较好的仙城中学2007届高一（2）、（8）班两个班级（他们中的很 多人将进入理科班学习），教学时对该实验内容做了拓展。三、学生分析学生在前面已经学了 “抛体运动规律”，掌握了抛体运动的轨迹 为抛物线，抛体运动的规律：水平方向做匀速直线运动，竖直方向做 自由落体运动；水平方向的位移x=v0t、竖直方向的位移y=at2；水2平方向的速度Vx=V0、竖直方向的速度Vy=gt。而我所教的学生是年 级最优秀的，他们反应迅速，思维活跃，根据维果茨基的最近发展区 理论学生能够探究出更多的方法，建构网络更复杂的知识脉络。四、拓展探究性实验内容，提高学生探究能力基于以上分析，本实验我用来两节课时

4、间完成。在三个方面做了 拓展，一是拓展了探究得到平抛运动的轨迹的方法， 二是拓展了探究 根据平抛运动轨迹求初速度的方法，三是拓展一般根据轨迹求速度的 方法、轨迹不完整求初速度的方法。（一）、拓展了探究得到平抛运动的轨迹的方法要研究平抛运动，首先要设法描绘某物体做平抛运动的轨迹。 怎 样得到物体的轨迹，我引导学生进行了实验设计，学生设计了多种方 案并对每种方案做了评估。有的方案是原理上就不正确，需要否定的， 如在竖直的板上固定一张白纸，用着色的小球贴着纸的左上方水平抛 出小球，这样球在白纸上留下径迹。但有学生提出反对意见，因为球 要在板上留下径迹，一定受到摩擦力的作用，而做平抛运动的物体只 受重

5、力作用，所以球的运动不是平抛运动，此法不行。有的方案原理 上可行，但实施很困难。如有学生提出水平抛出一个杂技员，杂技员 拿着一支小铅笔在白纸上画出轨迹可以认为是平抛运动的轨迹。此法虽然原理正确，但显然在实验室不可操作。有的方案还需进一步改进， 如用玩具水枪沿水平方向射出水， 水在竖直的板上留下径迹，但出水 的速度不能保持始终一致。怎样保持出水的速度不变，引导学生与医 用输液类比，得出与课本参考案例2相似的方案。有的方案是正确的， 方法还可以扩展的。如用频闪摄影拍下做平抛运动物体的频闪照片， 得到每隔一定时间的球的位置，平滑曲线连接得到轨迹。除了此法外， 还可以用数码相机、数码摄影机等，得到平抛

6、运动轨迹（课本参考案例3）。有设计方案为课本参考案例1。从实验室现有器材考虑，我们选用小参考案例1.。利用实验室的斜面小梢等器材装配如图所示的装置。钢球从斜梢、二上滚下，冲出水平梢飞出后做平抛运动。每次都使钢球在斜梢上同一位置滚下， 钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定 的。设法用铅笔描出小球经过的位置。 经过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置， 连起来就 得到钢球做平抛运动的轨迹。可以把笔尖放在小球可能经过的位置， 如果小球能够碰到笔尖，就说明位置找对了。除了课文中用铅笔确定小球的位置外还介绍了教师教学用书中 的几种方法。这几种方法这里不一一介绍，可以参见普通高中课程标 准实验教科

7、书物理必修 教师教学用书第34页。（二）、拓展探究根据平抛运动轨迹求初速度的方法有了平抛运动的轨迹，利用所绘的轨迹能做什么研究呢？前面课 学过：平抛运动的轨迹是抛物线，怎么判断所绘的轨迹为抛物线？用数学方法求纵坐标y和横坐标x2的比值，如果 多为恒量，则可判断 x平抛运动的轨迹为抛物线。根据平抛运动的轨迹还可以求出平抛运动 的初速度。怎样求平抛运动的初速度，我和学生进行了探究。我整理 成文的根据平抛运动轨迹求初速度的几种方法，已发表在南京师范大学的物理之友2008年第10期上。 方法一在平抛运动的轨迹上任取一点 P, 横坐标x纵坐标y,逆着速度方向 反向延长，直线和x轴夹角为日，则tan3，=

8、以x x2由速度分解得：tane=vyV0平抛运动竖直方向是自由落体运动，由运动学公式，v2=2gy 由可得，V。=x. 方法二在x轴上取距离连续相等为x的两段， 由于平抛运动水平方向是匀速直线运动，所以通过相等距离所用时间相等为 T, 平抛运动的初速度V0平抛运动竖直方向是自由落体运动，所以 在y方向通过连续相等时间内 的位移之差为恒量，N2 f = gT2由可得V0 =x, 2g ,y2 - yi方法三平抛运动水平方向是匀速直线运动 x = v0t 竖直方向是自由落体运动，y=1gt22由得，y =2vo由得，y =2vox2为一条抛物线。而由点的坐标可求出抛物线方程y = ax而由点的坐

9、标可求出抛物线方程y = ax2中的而 X = Vot ,二 Vo卷。- a=a v0=电。a 2vo0 2 2方法四作直线y=x,与抛物线的交点横纵坐标相等,即 y=x,22Vo二一gt = Vot ,二 t 二，g将课本上只介绍了一种方法求平抛运动的初速度深化为根据平 抛运动轨迹求初速度的几种方法， 活化了学生平抛运动性质，增强了 学生学好物理的自信心，也展现了数学知识在物理上的应用。 体现了 新课程理念用课本而不唯课本，打破了以前以本为本的观念。（三）、拓展一般根据轨迹求速度的方法、轨迹不完整求初速度的方 法。利用所绘的轨迹能做什么研究呢？可以求速度吗？怎样求解？ 留待学生自己思考。学生

10、完成实验后，汇报实验结果。发现各组测量的初速度值不一 样。请学生再分别说明从斜梢的什么位置释放， 最后得出由于释放位 置的不一样，小球最后从斜梢冲出的初速度不一样， 即使小球释放的 初位置一样，小球最后从斜梢冲出的初速度也不一定大小相等。教师最后总结本实验结果和注意事项：斜梢末端要调水平，板要调竖直， 小球每次从同一位置由静止释放。 分析小球在斜面上的受力情况，使 学生明确小球可以受摩擦力，纠正有的学生的错误。最后解决实验设 计时提出的问题：怎样求平抛运动任意一位置的速度。 根据平抛运动 竖直方向做自由落体运动，由点的纵坐标y,算出竖直方向的速度Vy =4漏，再由v=、：W算出任意一点的速度。并请学生考虑：若由 于操作者不慎，没有标出抛出点，怎样求平抛运动的初速度。这节学生分组探究实验课，在实验设计上采用了多种方案，并就每种方案进行了评估，加深了学生对平抛运动规律的理解， “抛人”的实验设想活跃了课堂气氛。在实验过程中，学生动手做实验，可以培养学生的动手操作能力，数据处理能力，交流合作能力。最后的交流评估，培养了学生的语言交流能力，最后老师的评估，使本实验又上了一个新的阶梯，学生学到了如何求平抛运动轨迹上任意一点的速度、 轨迹不完整时怎样求初速度，进一步加深了对平抛运动规律的理