陳芹花 吳志斌

【摘 要】隨著全國(guó)大面積實(shí)施新高考改革的推進(jìn)，社會(huì)對(duì)物理的重視程度和要求也相應(yīng)提高。本文就應(yīng)用DISLab實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在《摩擦力》中的教學(xué)中的應(yīng)用作一簡(jiǎn)單論述，并以此拋磚引玉，以點(diǎn)帶面，希望為傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入新的血液，為學(xué)生的學(xué)習(xí)方式帶來愉悅的改變。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；傳感器；科學(xué)探究；物理實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1671-8437（2019）10-0159-02

1 引言

在魯科版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理1》中指出[1]，學(xué)習(xí)高中物理，特別要注意學(xué)習(xí)過程與方法，注重提高自己提出問題并解決問題的能力。

物理是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中有著無可置疑的重要地位。在課堂教學(xué)中，教師的角色是“導(dǎo)學(xué)、助學(xué)”。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，經(jīng)過“自學(xué)自研、互學(xué)互研”而獲取知識(shí)，提升能力，學(xué)會(huì)創(chuàng)新。而教師有時(shí)則可以借用DISLab技術(shù)展示質(zhì)疑，討論生成，拓展延伸，嘗試探索適宜新高考的教學(xué)模式。

2 DISLab簡(jiǎn)介

DISLab是Digital Information System三個(gè)詞的縮寫，是“數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室”的簡(jiǎn)稱，它是一種用于實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的智能化系統(tǒng)。DISLab的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)”，以一系列傳感器替代了傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器，能夠完成力、熱、聲、光、電、位移、磁感強(qiáng)度、輻射、等多種物理量數(shù)據(jù)的采集[2]。

3 DISLab在課堂演示實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可分為課堂演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)兩個(gè)部分。在這些教學(xué)中，有些力學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較抽象，很多是受限于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器，使一些物理現(xiàn)象在教師做演示時(shí)不能夠直觀呈現(xiàn)，阻礙了學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解，甚至?xí)虼硕チ藢?duì)物理的興趣，從而造成了教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。大量成功的實(shí)驗(yàn)教學(xué)表明，把生活中平常的物理現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生的可視化范圍內(nèi)，會(huì)讓學(xué)生更容易體驗(yàn)成功。

本節(jié)課上筆者先用朗威DISLab系統(tǒng)進(jìn)行模擬。利用力傳感器，學(xué)生可以看到當(dāng)物體被迅速往上拉時(shí)，物體對(duì)懸線的瞬間拉力的大小可以清晰地顯示出來。物理實(shí)驗(yàn)課堂應(yīng)是一個(gè)動(dòng)眼觀察、動(dòng)腦思考、動(dòng)手實(shí)踐的過程。因而在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以大大提高利用DISLab對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“再挖掘”，開發(fā)其教育潛能，提高利用DISLab的實(shí)效性。

實(shí)例分析：滑動(dòng)摩擦力大小與什么因素有關(guān)？

本實(shí)驗(yàn)是依據(jù)“二力平衡”來探究滑動(dòng)摩擦力的大小隨壓力、接觸面的粗糙程度的變化規(guī)律。所以，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)前應(yīng)設(shè)制一個(gè)情境，讓學(xué)生學(xué)會(huì)猜想與假設(shè)。我們可以做個(gè)簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn)，如圖1，在同一平面上托動(dòng)不同大小的木塊，需要的水平力是不一樣的，引導(dǎo)學(xué)生得出滑動(dòng)摩擦力與正壓力有關(guān)；接著在粗糙程度不一樣的平面上拉動(dòng)同一物塊，需要的水平力也是不一樣的，同樣使學(xué)生得出滑動(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度有關(guān)。再根據(jù)這個(gè)假設(shè)，與學(xué)生一起設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程均要體現(xiàn)老師主導(dǎo)、學(xué)生主體的地位。顯然在實(shí)驗(yàn)過程中讓木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)且要控制木塊勻速的時(shí)候還要去讀數(shù)是難以實(shí)現(xiàn)的，假如木塊不是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，該時(shí)刻彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就與木塊所受滑動(dòng)摩擦力的大小不相等。對(duì)此，課堂上可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

首先，解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的讀數(shù)問題，就是利用DISLab中的力的傳感器來代替彈簧測(cè)力計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電腦里顯示的圖像抖動(dòng)的也很厲害，這說明在拉傳感器時(shí)其力量變化不均勻，此時(shí)就不能形象直觀的證明滑動(dòng)摩擦力的大小，特別是由靜止到滑動(dòng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處還是無法反映出最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的大小的關(guān)系；當(dāng)學(xué)生陷入思考中時(shí)，教師又可以引導(dǎo)他們調(diào)換原先實(shí)驗(yàn)的順序，把拉動(dòng)與木塊連接的力傳感器換成拉動(dòng)與木塊接觸的木板，同時(shí)固定力傳感器（如圖1），通過分析該過程的木塊受力情況可知，不管木板在拉動(dòng)過程中做加速還是減速運(yùn)動(dòng)，木塊所受到的摩擦力都是滑動(dòng)摩擦力，且不受木板的運(yùn)動(dòng)情況的影響，由于木塊和力傳感器是固定的，即對(duì)地而言木塊是靜止的。則由“二力平衡”可知，其力的傳感器對(duì)木塊的拉力就等于木塊的摩擦力。

經(jīng)過以上的改進(jìn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖像基本可以清楚的反映出最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的大小的關(guān)系（如圖2）。學(xué)生在此引導(dǎo)下均能出現(xiàn)該圖像，這大大的增加了他們探究的信心，課堂的氣氛也因此而更加的活躍。

由上述實(shí)驗(yàn)可見，DISLab實(shí)驗(yàn)既注重知識(shí)與技能，又強(qiáng)化了過程與方法，兼顧情感、態(tài)度、價(jià)值觀的培養(yǎng)。

4 結(jié)束語

因此，在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入DISLab實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不僅有利于提高信息技術(shù)與課程教材的整合，更是教育觀念的重要轉(zhuǎn)變，特別是學(xué)生的角色和學(xué)習(xí)方式的重要轉(zhuǎn)變，他們通過自學(xué)自研、互學(xué)互研，學(xué)會(huì)應(yīng)用傳感器材獲取知識(shí)，提升能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]廖伯琴.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理1[M].山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

[2]鄭喆.利用DISLab完善高中力學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的應(yīng)用研究[D].蘇州大學(xué)，2009.