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例谈用“问题串”引领物理课堂实验探究

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曹卫东

【摘??要】本文以测量动摩擦因数为例，精心设计一系列相辅相成，逐层递进的问题来引导学生对该实验的探究内容、实验原理、方案设计及其它各方面进行有目的、有针对性地分析思考，从而形成一套原理正确，可操作性较强的实验方案。

【关键词】问题串;实验探究;物理教学

中学物理是一门以实验为基础的科学学科，物理学科中的大部分定理、定律，都是在实验的基础上得出的。所以，物理教学离开了实验教学，就像是无源之水，势必会变成一潭死水;物理教学缺少有效的实验教学，就像是无根之木，势必会变成一根朽木。无论是物理学科核心素养，还是历年高考试卷，都对物理探究实验提出了较高的要求。然而在实际的教学中，仍有不少教师对课堂物理实验探究课没有给予应有的重视。有的以黑板讲实验代替做实验，也有的以实验视频、仿真实验。甚至多媒体动画等其他形式来代替做实验教学，这些不作为的教学方式是非常不利于培养学生的科学探究能力的。之所以存在以上现状，主要原因有目前高考模式对物理学科的轻视、一些农村学校教学硬件条件的限制、也有一些教师完全从学生应试的角度出发进行教学等等。但是这些都不应该成为我们不重视实验探究教学的借口，更不能因此而让我们的学生的科学探究精神得不到应有的培养。

基于实验探究在物理教学中的重要地位，作为一线教师的我们应该认真的上好每一节实验探究课。本人认为，以问题串的方式引导学生完成实验探究实验，是一种比较可行且有效的方式。

所谓的“问题串”，是指由教师以探究的实验为核心，针对学生的思维特点、知识层次而精心设计的一系列相互关联、相辅相成且逐层递进的一系列小问题。学生通过对这些问题的思考回答，对所探究的内容、方案、操作、数据处理等各方面进行分析研究。这样可以有效避免学生在探究实验课上无从下手、无所探究、甚至乱探究等现象的出现。可以让教师对实验探究课的组织更加秩序井然，事半功倍。同时也可以让我们的学生的思考目的明确，指向性较强。

如何有效利用“问题串”来引领物理课堂实验探究呢？此处笔者以“测量动摩擦因数”实验为例，精心设计了以下一串问题来引导学生设计实验方案，评估方案，并指导学生对于不同方案如何进行操作，希望能有抛砖引玉之效果。

问题1：你学过与动摩擦因数相关的物理学公式（关系式）有哪些？

基本所有学生都至少可以回答出

问题2：若以此为实验原理，需要怎样测量滑动摩擦力f和对应此时的正压力N？

此处学生商讨的方案肯定不止一种，我们可以按照学生回答的主要方案进行进一步探讨评估。学生最容易想到的是让一个物体在水平面上匀速滑动（初中就学过），下面就针对此方案进行评估。

方案一

问题3：此方案应该如何操作？需要哪些器材，主要实验步骤有哪些？

这个难度不大，大部分学生都能想到用测力计匀速拉动物体，测力计的示数就等于滑动摩擦力，而物体对桌面的压力就等于物体重力。

问题4：此方案有什么缺点？

这个方案的缺点，如果学生没有经过亲手实践，还真难于发现。为了引导学生对实验方案的可操作性进行评估，就必须下发器材让学生进行分组实验探究下。只要学生亲手操作了，就会发现，匀速拉动物体难度相当大，且测力计的示数很难保持稳定。

问题5：如果把匀速改为匀加速，滑动摩擦力的大小会发生改变吗？

这个问题的目的是引导学生对匀加速方案进行思考。大部分学生能受力分析发现根据f=μmg，滑动摩擦力与相对运动快慢无关，与匀加速运动无关。

问题6：如果物块做匀加速运动，此时物块的受力情况如何？可以用怎样的关系式来表示出μ？

根据牛顿第二定律可以得到关系式F-f=ma和f=μmg，也即F-μmg=ma。以此为实验原理我们需要测量哪些物理量？

問题7：如何才能保证物块能做匀加速运动？

学生容易回答，应保证F大小不变。

问题8：如何才能给物块提供一个恒定的拉力F呢？

此处教师应给予一定的提示。比如：我们在哪个实验中用到过？是怎么用的？若要把钩码质量当成线上拉力大小需要满足什么条件？

问题9：如何测量物块的加速度？

学生通过思考讨论后，一般会给出以下方案：

问题10：实验方案二在实际操作中，可能会存在哪些问题？

此处可以让学生充分展开交流讨论。如果学生能发现其中的问题所在，那最好;如果学生发现不了，那就让学生按

照这个方案开始做实验。学生只要一做，马上就会发现，当满足m远小于M的时候，是根本拉不动物块的。从而也就知道了看似完美的方案，实际上是可操作性不强。

问题11：上述方案的主要矛盾在哪里？能否通过改进解决这个矛盾？哪一种实验器材可以很好的解决这个矛盾？

学生通过前面的讨论和实验操作，已经发现了当我们要把mg近似当成线上拉力大小时，就必须满足m远小于M这个条件，而要满足这个条件，m太小了又拉不动木块M。那有没有什么实验器材，可以在不满足m远小于M时，能直接精确测量