力学实验探究能力培养例析

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摘 要：从培养对实验的分析论证能力、培养对实验的创新设计能力、培养灵活应对的综合探究能力三方面进行剖析，以培养学生良好的物理实验探究能力。

关键词：学生;力学;探究;培养

中图分类号：G421;G633.7 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2015）36-0039-02

由于力学知识中所涉及的实验比较多，有助于培养学生良好的实验探究能力。下面结合生活中常见的弹力、重力、摩擦力，研究如何充分利用力学实验培养学生的实验探究能力。

一、培养对实验的分析论证能力

例1（2015年江苏省宿迁市中考物理题）：小明用如图1所示实验装置探究影响滑动摩擦力大小的因素。（1）实验中，小明将长方体木块（长、宽、高各不相同）置于水平木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动，应使木块做 运动。

（2）在猜想了可能影响滑动摩擦力大小的因素后，小明进行了相关实验，记录的数据如下表：

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1）分析序号 两组数据可得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。2）分析序号①、②两组数据可得出结论：在接触面粗糙程度相同时， 越大，滑动摩擦力越大。3）小明发现自己的运动鞋底有较深的花纹，这种现象可用分析序号 两组数据得出的结论来解释。

解析：本实验借助二力平衡的知识，可以间接测出木块所受的滑动摩擦力大小，因此应使木块做匀速运动。根据控制变量法可知，要研究滑动摩擦力的大小与接触面积大小是否有关，必须保持接触面粗糙程度以及压力大小不变，故应选①④。通过分析①②两组数据可知，在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。小明发现自己的运动鞋底有较深的花纹，这是为了增加接触面粗糙程度，防止打滑，这种现象可用分析序号②③两组数据得出的结论来解释。答案 ：（1）匀速直线。（2）1）①④，2）压力，3）②③。

点评：本题通过设计实验情景，巧妙地考查了学生对探究过程的分析论证能力和对数据、表格、图像的分析能力，同时领会了控制变量的科学探究方法，是一道较有深度的科学探究考查题。通过该类型的实验探究，可以提高学生们的实验分析论证能力。

二、培养对实验的创新设计能力

例2：小丽用身边的器材做实验，验证杠杆的平衡条件。（1）塑料直尺放在圆柱形水杯上，使其在水平位置平衡，如图2甲所示。则支点O与直尺的____一定在同一竖直线上。（2）往直尺两端放不同数量的相同硬币，并调节硬币位置，使直尺在水平位置平衡，如图2乙所示。1）若将左、右两侧各取下一枚硬币，则直尺___端将下沉。2）小明测出乙图中的L1、L2作为力臂的大小，是否正确？为什么？

解析：解答本题时应紧扣杠杆平衡条件进行分析。图甲中要想保持平衡，支点O与直尺的重心一定要在同一竖直线上。图乙中若将左、右两侧各取下一枚硬币，可以使用极端假设法分析杠杆是否仍能保持平衡，假设左、右两侧都取下两枚硬币，则左端已没有硬币，而右端仍有一枚，故将往右端沉。力臂是支点到力的作用线的垂直距离，显然小明测出乙图中的L1、L2作为力臂的大小会比实际力臂更短。答案：（1）重心（或中心）;（2）1）右;2）不正确。因为力臂是支点到硬币重力作用线的垂直距离。图中的L1、L2比实际力臂要更短。点评：该题是一道简洁新颖的探究杠杆平衡条件的实验题，该实验取材简单方便，实验设计情景新颖，特别是考虑到用圆柱形水杯作为支点，想法独特且可靠，增强了学生实验探究的积极性，极大地满足了学生的好奇心。该题旨在考查学生灵活运用物理知识解决实际问题的创新能力。这就要求学生平时必须学好理论基础，多动脑动手，勤于实践，善于总结，做到理论联系实践，这样才能有所创新。

三、培养灵活应对的综合探究能力

例3（2015年浙江省金华市中考物理题）小柯在测量某铁块的重力时，发现铁块的重力超出了弹簧测力计的量程，一时又找不到其他测量工具，为了测出该铁块的重力，他找来木棒、细铁丝等物品进行如下改进：步骤一：将细线系在木棒的A位置，在木棒的左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡，如图3甲。步骤二：用手指勾住弹簧测力计的B处，对弹簧测力计进行调零，如图3乙。步骤三：在木棒左端挂上铁块，右端用弹簧测力计竖直向下拉，如图3丙。（1）步骤一中，“在木棒的左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡”是为了防止 测量结果的影响。（2）步骤三中，当木棒处于水平位置平衡时，弹簧测力如图3丁所示，则该铁块的重力是 N。

解析：本题是一道将重力知识与杠杆平衡知识巧妙相结合的实验创新综合题。从步骤一及甲图中可知，如果补在木棒的左端绕上适量的细铁丝，木棒由于自身重心在支点A右端，将无法保持平衡，因此“在木棒的左端绕上适量的细铁丝，使木棒处于水平位置平衡”是为了防止木棒自身重力对测量结果的影响。根据杠杆平衡知识，G.L/4=F.3L/4，可得G=6.6N。答案：（1）木棒自身重力，（2）6.6。

点评：本题是一道较好的重力探究拓展题，而且紧贴生活实际进行考查，使实验探究联系了热点生活，增强了其实用性，具有较强的实验创新和思维发散特点。从本题可看出，要对实验进行综合探究，必须先对教材中重力和质量关系的探究实验全面了解和掌握，包括实验器材、原理、过程、表格设计、实验分析等，在此基础上才能结合实际情况与所学的相关知识，有的放矢地进行创新实验和发散思维。

四、结束语

通过以上几道力学实验题的探究整合，我们可以看出在进行实验探究时，我们使用的探究方法有控制变量法、分析归纳法等方法，此外还可以使用转化法、作图法、表格法等多种辅助方法。这些方法对于培养学生的分析论证能力、实验创新能力以及综合探究等能力有极大的帮助，因此要求学生在平时应注意强化自己的动手能力，并且善于及时总结分析，这样才能不断地提高自己的各种实验探究能力。

参考文献：

[1]汤强红.学会原创初中物理试题[J].物理教师，2006（12）.

[2]张玲.初中物理有效教学研究[D].华中师范大学，2010.