掌握经典实验 拓展随堂演习

摘 要：物理实验是高考必考题型，在理综卷中占到了一定比例，它的综合性强，能够丰富学生的感性认知，结合实际生活中会出现的问题，可以达到激发学生们对物理学习的兴趣的目的，本篇文章列举了三个典型的物理实验，分别是：物体在斜面上的重力分析、物体做平抛运动时决定物体的运动时长和水平位移的因素、一个闭合线圈磁通量的变化率和线圈匝数与其产生的感应电动势所成的正比关系.利用以上三个实验，我们可以在课堂上将题目随机变形，达到优化教学以及突破难点的目的.

关键词：典型实验;随堂变形;突破难点

中图分类号：G632      文献标识码：A      文章编号：1008-0333（2021）27-0070-02

收稿日期：2021-06-25

作者简介：周岩（1981.2-），男，江苏省徐州人，本科，中学一级教师，从事高中物理教学研究.

一、物体在斜面上的重力分解

研究力的分解时，可以利用力的三角形、四边形来求解，我们都知道任何一个物体都有重力，所以碰到这种题目一来就应该画出重力（竖直向下），這时，我们将重力分解为两个分力：一个是物体对斜面的作用力（垂直斜面向下）F2=Gcosα;而另一个是物体在斜面上的分力（沿斜面向下）F1=Gsinα，如图1所示.

根据这个模型，老师设计了一个随堂小实验，目的是让学生们明白如何将重力分解为沿斜面向下和垂直斜面向下的两个分力.

步骤如下：第一步，找出一个里面装满重物的饮料包装盒，在这个包装盒的底部固定一个橡皮筋;

第二步，用一张塑料片，在它上面打好蜡，然后将饮料包装盒放在上面，使用夹子将包装盒内的橡皮筋固定到塑料片的一侧;

第三步，提起与包装盒用夹子固定的一端，使形成的斜面有一定的倾斜角，那么，这时我们就可以看见塑料片变弯了，橡皮筋也因为承重而被拉长，如图2所示.

首先让学生们切身地观察塑料片和橡皮筋因为承受压力而产生的形变，那么，在这时就可以向学生们提问了，橡皮筋为什么会变长呢？而塑料片又是因为什么变得弯曲呢？

学生们直观地感受到了重物因为重力在斜面上产生的分力作用效果，加深学生们对这类重力分解方法的印象.

第四步，慢慢提起塑料片以达到增大斜面的倾斜角，一直增大斜面角度直至塑料片完全竖直，这时，我们就可以清晰地看到橡皮筋的伸长量随着倾斜角的增大而增大，然而塑料片的弯曲程度却在慢慢变小，即随着一个分力F2=Gcosα的倾斜角增大而减小，另一个分力F1=Gsinα随着倾斜角增大而增大.

二、物体做平抛运动时决定运动时间和水平位移的因素

关于平抛运动，学生们经常犯错，认为平抛物体在运动过程中的时间不是由下落高度决定的，并且他们容易误解平抛物体的水平位移只由初速度决定，然而，正确的是：平抛运动中，运动时间由下落高度决定，水平位移由下落高度和初速度共同决定.

为了让学生们切身体会并正确理解物体的平抛运动，老师设计了以下实验.

老师让同学们取来两个一模一样的斜槽和两个相同质量的小铁球以及一块大铁皮.在做实验之前，老师询问学生：如果有两个有着相同V0的小铁球，铁球一号置于较高的斜槽上，铁球二号置于较低的斜槽处，由我从不同处抛下，是铁球一号先落地呢还是铁球二号先落地？那么，铁球一号和铁球二号谁抛得更远呢？接着，老师就将斜槽固定好，并且让两个斜槽处于不同高处，铁皮就置于斜槽下端，然后同时释放两个小铁球，让它们从斜槽的顶端自由滚下，如图3所示.

判断两个小球谁先到达地面的方法很简单，可以通过听小铁球撞击铁皮的声音的前后来判断小球到达的前后.然后，通过实际观察，我们可以知道铁球二号所用时间比较少，并且抛得也比较近;然而铁球一号所用时间就比较长，并且抛得比较远.

倘若调整斜槽的高度，将两个斜槽置于相同高度，然后让铁球一号和铁球二号从斜槽的不同高度处自由滚下，铁球一号高处滚下，铁球二号低处滚下，即小铁球以不同的初速度进行平抛运动，如图4，相同的操作是，在实验之前让学生们猜测是铁球一号还是铁球二号先落地，哪个被抛得更远？

观察的结果：铁球一号的水平位移远，铁球二号的水平位移近.

通过这几次实验，学生们终于清楚了运动时间只由下落高度决定，并且结论是：平抛运动的运动时间只由下落高度决定;水平位移由下落高度和初速度共同决定.

三、闭合线圈内磁通量的变化率、线圈匝数和它所产生的感应电动势所成的正比关系

书本上通过条形磁铁的插入和拔出影响闭合线圈内的感应电动势的实验，观察灵敏电流表指针的摆动幅度，由这个实验我们可以得出：闭合线路内，磁通量的变化率越大，线圈匝数越多，闭合线圈内产生的感应电动势越大.由于灵敏电流表的指针是瞬间晃动，存在很多弊端，因此，老师对这个实验进行了改良，如图5所示.图5

实验如下：原线圈内通220V的交流电，接着使用铜线制成的副线圈与小灯泡串联起来.完全闭合横扼时，小灯泡能正常发光，然后将横扼缓慢抽离原线圈，那么，这时我们就可以观察到小灯泡在缓慢变暗.这个实验弥补了书本上实验的不足，更加直观地让学生们理解感应电动势变化时，磁通量变化率随之变化的正比关系.

通过以上三种由教材实验改良而来的随堂实验的讲解，我们不难发现，实验结论的得出需要经过反复多次的实验，为了让学生们深入理解这些结论，更应该在课堂上多做实验，学生们切身体会，就会加深对这些结论的印象，减轻学生的记忆负担.

参考文献：

[1]杨刚.优化高中物理实验教学策略探究[J].百科论坛电子杂志，2019（18）：605.

[2]李容钊.高中物理实验教学策略探究[J].理科考试研究，2016（7）：51.

[责任编辑：李 璟]