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实验探究能力和理论推导能力的有效结合
作者：佚名 来源：本站整理 发布时间：2008-8-20 15:55:26
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增大字体实验探究能力和理论推导能力的有效结合
物理是一门以实验为基础的自然学科，物理实验在物理教学中占有重要的地位，它既是物理教学的基础，也是物理教学的内容、方法、手段，因此，实验教学是物理教学的重要组成部分。在新课程标准的物理教学中倡导学生自主学习、研究性学习，加强科学探究，所以实验在物理教学中的地位不但没有削弱，还大大加强了，因为实验既能为学生的自主学习、科学探究打下基础，又能为学生的自主科学探究提供物质的保证。
许多教师在新课程改革的教学中为了体现新课标的理念和学校推行素质教育的要求和压力，就更加强调学生动手实验的能力。许多教师认为一节课只要增加了一些使学生感兴趣试验和增加学生动手做实验的时间，加强了学生的实验研究性学习，那么这节课就是一节非常完美和适应新课程改革的要求的好课。但是，他们反而忽视了另一个更重要的能力，那就是理论的推导能力。因为理论推导能力可以说是物理规律的发现和发明的直接推动力。如何使二者完美地结合才是现代的物理教师和教育工作者更多关注、研究和探讨的问题，而不应该片面强调实验探究能力忽略理论推导能力。物理学史实证明许多物理学家在发现物理规律时，在实验条件不完全具备的情况下都发挥了他们的聪明才智，利用科学的理论推导得出了著名的物理规律公式。例如:牛顿的万有引力公式的成功发现就是最好的证明。
我在平时的高中物理教学中不但非常重视物理实验在教学的作用，尽可能地利用有限的实验设备，自己制作教学用具为教学服务，以增加学生对物理的学习兴趣，增强学生的实验探究能力，更加注重加强理论的推导，使学生真正认识到理论的巨大作用。同时也增强了学生的严密的逻辑思维的训练和提高，全面提高学生素质起到了很好的效果。仅以我在讲解物理必修2（山东科技出版社）第四章抛体运动第三节平抛运动来加以探讨。
为了增加学生的动手和思维能力训练，根据教材和学生的实际情况，我对教材的授课顺序和内容进行了简单的调整。我利用所在的学校实验室建设非常好，试验设备比较齐全的条件制作了适应这节课教具。在上课之出，简单复习了竖直方向的抛体运动，然后提出问题：
1、如果抛出物体的初速度不在竖直方向上，而是在水平方向上的话，物体又会做何种运动？
2、轨迹又是怎样的呢？
让每两个学生利用平抛运动轨迹演示仪器，请同学们自己设计实验，预想实验现象自己并且用实验证明各自的预想是否正确。为了加强同学们的积极参与和集体感，在做实验之前，我把同学们分为六组，并且都安排具体任务。第一组、第四组主要任务是把实验中发现的问题提出来，第二组、第五组同学不但要做好实验而且还要负责找出第一组和第四组的问题的原因，第三组和第六组同样在做好实验的前提条件下提出解决方案。这样的安排既体现了同学们的本组的合作又可以增强同学们的竞争意识。
总结学生在实验中提出的问题及分析原因和解决方案如下：
第一组学生发现的问题：从轨道上滚下的光滑钢球离开轨道末端初速度不是水平的。
第二组学生的原因分析：所用的平抛运动演示仪器铝合金轨道末端不水平。
第三组学生的解决方案：调整轨道下面支杆的旋钮高度使轨道末端水平，把小球放在水平部分小球可以平衡，说明轨道末端是水平的。从而保证钢球离开轨道时钢球的初速度方向是水平的。
第四组学生发现的问题：钢球每次离开轨道的飞行轨迹不同，无法描述。
第五组学生的原因分析：因为每次钢球离开轨道水平部分的速度大小不同。究其根本原因是没有使钢球每次从轨道的同一位置滚下或者放手时使小球略有初速度。
第六组学生的解决方案：利用轨道上的固定挡板，每次让钢球从挡板处无初速度的下滑。
通过以上过程，充分地调动了学生学习积极性、竞争意识和成功解决决问题的喜悦。也增强了同学们的实验兴趣。
这样在学生获得感性知识的基础上，给出平抛运动的定义：忽略所有的摩擦和阻力，把物体以一定的初速度沿水平方向抛出，物体只在重力作用下所做的运动叫做平抛运动。这样避免了定义的突兀性。
教师提问：同时请同学们根据实验中所观察的现象，自己得出平抛运动的可以分解为哪两种运动？
学生自然地得出平抛运动可以分解为：水平方向的运动和竖直方向的运动。
教师提问：请同学们猜想一下物体水平方向做什么运动？并且最好自己能够进行理论证明。
学生甲回答：物体水平方向做匀速直线运动，但不能给出证明。
学生乙回答：由平抛运动的定义可知，物体只在重力作用下，水平方向上没有力的存在，满足牛顿第一定律所以在水平方向上物体做匀速直线运动。
教师：在给学生乙一定赞赏的情况下，鼓励同学们积极思考。然后用平抛运动的竖落演示仪器验证学生甲的猜想是否正确。经验证猜想正确。
教师继续提问：那么谁能给出水平方向的运动规律公式呢？（积极调动学生）
学生丙积极主动地站起自信地给出规律：
匀速直线运动的公式S=V0t V0=恒量
教师：那么谁能猜想一下物体在竖直方向上做什么运动？
学生丁：物体在竖直方向上做自由落体运动。
教师：那么你能给出理论证明吗？
学生丁：由平抛运动的定义可得出，物体初速度在水平方向上，故竖直方向初速度为零，忽略所有阻力和摩擦只受重力，满足自由落体运动的定义。
教师：很好。那么我们就用实验来证明同学的猜想是否正确。教师用自己制作的平抛运动的竖直方向的运动演示仪器进行证明。实验效果非常好，完美地证明了同学乙的猜想。
教师继续设问：谁能给出物体竖直方向上的运动规律公式？
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自由落体公式H= gt2 V=gt
小结：平抛运动的定义：（1）水平方向具有初速度 （2）只受重力作用
平抛运动的性质：加速度为g的匀变速曲线运动
平抛运动的规律：（1）竖直方向做自由落体运动
H=gt2/2 V=gt
（2）水平方向做匀速直线运动
S=V0t V0=恒量
通过在上述教学中经验，即加强了实验探究能力的培养和训练，同时更加强了理论推导能力的培养和训练，完善了物理教学的一些方面的缺失。
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