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实验探究在习题教学中的应用 项其杰 （江苏省太仓高级中学，江苏 太仓 215400） (E-mail: xqj1922@) 在习题教学过程中，不少老师常有这样的抱怨：这道题已经讲过好几遍了，学生怎么还是做错呢？其实，很多时候学生对教师的正面分析也表示认同，但从自己的角度理解时却仍存在疑惑。如果能够把实验探究活动应用到习题教学中，进行有机的整合，使它们相互促进，相互补充，对解决学生存在的问题将会起到很好的效果，这与新的课程标准所提出的“要注重学生对学习过程中的科学探究过程的体验”也是相符的。下面结合几个具体的案例，谈谈自己在这方面所做的一些有益的探索。 一、通过实验探究，引导学生走出思维定势 【案例1】 一质量为m的物体原先静止在倾角θ的斜面上，现用一与斜面的底边平行的拉力拉动物体，物体恰好能做匀速直线运动，如图1所示，已知拉力的大小为F，求物体与斜面间的动摩擦因素μ。 本题中物体的受力是三维的，并非最常见的在某一直线上或者某一平面的受力平衡问题，老师需作适当提示，即将重力分解，转化为垂直斜面方向和斜面内的受力平衡问题。可是，即使有了这样的提示，很多学生也并不会按照我们所期望的那样来解题。 1.1学生观点 （1）物体原先静止，受到与底边平行的拉力F后，应沿F所在方向作匀速直线运动，故有F与f平 衡，即，解得； （2）物体应该受到两个摩擦力作用，一个是滑动摩擦力，与F平衡，即（1）中的f；另一个是静摩擦力，与重力的下滑分量平衡； （3）对于第（2）种学生观点表示认同，觉得只有这样才能保证物体的匀速运动，但又有困惑：同一个接触面之间怎么会既有滑动摩擦力，又有静摩擦力呢…… 1.2错因分析 对于一个静止地放在水平面上的物体，若施加一个水平方向的拉力F使其运动，则物体的运动会沿着F所在方向，这是学生已有的思维。对比上述3种观点，虽然观点（2）中已经意识到了必须有力来与平衡，观点（3）中甚至隐隐的发现了一些矛盾，但本质问题都与观点（1）相同，那就是他们都已认定原先静止的这个物体，在受到了与底边平行的拉力F作用后，必定是沿着F所在的方向运动的。笔者曾对所教的两个班级做过调查，结果有将近七成的学生读完题后会这样认为物体的运动方向。可见，学生对问题的看法已形成了特定的思维定势，这严重干扰着学生对本题的求解。为此，我为学生设计了下面的实验探究活动。 1.3学生活动 两人一组，所需器材为：教科书一本，细线一根，橡皮一块。活动时一人负责托住教材，并倾斜一适当角度；另一人先将橡皮静放在教材上，然后通过细线拉动橡皮，注意保持细线的方向始终要与斜面底边平行，如图2所示。 实验发现，物体并非沿F所在方向运动，而是斜向右下方运动（如图3所示），所以滑动摩擦力f的方向应在斜面内斜向左上方，斜面内物体的受力如图4所示。 由平衡条件有 其中 解得 1.4问题拓展 （1）到这里，我们可以对学生观点（2）和（3）作出进一步的评价，其实学生所认为的必须存在的两个摩擦力只是物体实际所受滑动摩擦力的两个方向的分量而已，学生出错的原因在于没有能够走出“物体会沿F所在方向运动”这一思维定势。 （2）若要求物体沿与底边平行的方向做匀速直线运动，则应沿什么方向拉动绳子？可进一步组织学生利用刚才的器材进行探究活动，实验结果如图5所示。 二、通过实验探究，帮助学生找准解题的切入口 【案例2】 如图所示，两竖直杆MN和PQ相距2m，一根长2.4m的绳的两端拴在这两杆上，用一光滑的钩子把重G＝50N的物体挂在绳子上，问、，两个张力、，可是又列不出四个方程来求解这些变量。 看来，学生并未找准解题的切入口，他们觉得只有空间上完全对称了，才会相应的有受力的对称性。为了帮助学生准确地找到解题的切入口，我有针对性的设计了下面的探究活动。 1.3学生活动 将全班分成若干小组，为每组学生提供铁架台两个、细线一根、质量已知的钩码一个及刻度尺一把，将细线的两个端点A、B固定在两个铁架台上，然后挂好钩码，如图7所示。先让两个端点A、B等高，要求学生分别测量钩码两侧的细线与水平方向的夹角大小；然后保持A点不动，改变B点的高低，待钩码重新平衡后再次测量两个夹角的大小。 在活动过程中，教师可以适时地向学生提出一些阶段性的问题： （1）细线与水平方向的夹角该如何测量？几次测得的角度是否一样？ （2）随着B点高度的变化，小滑轮平衡时所停的位置有何规律？ 通过实验探究学生会发现，钩码两侧绳子与水平方向的夹角始终相等且保持不变，容易得出两侧绳中的张力也应该相等。虽然B点高度变化后空间上不再具有对称性，但受力的对称性始终存在，发现了这一点，也就找到了求解本题的切入口。 三、通过实验探究，突破学生理解上的困难点 【案例3】 传送带问题是出现频率极高的一类习题，实际教学中发现，学生很多时候并非