周余豐

(江蘇省無錫市宜興市周鐵中學(xué),江蘇 無錫 214200)

高中物理很多規(guī)律都是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中總結(jié)得出的,其中最重要的就是數(shù)據(jù)處理,為此針對(duì)數(shù)據(jù)圖像的分析以及誤差分析的考題鋪天蓋地,但高中生對(duì)這類題的解答情況普遍不太理想,下面談?wù)劚救嗽诮虒W(xué)中發(fā)現(xiàn)的一些問題.

1學(xué)生不能分辨實(shí)驗(yàn)題中圖像縱橫軸的物理量對(duì)應(yīng)哪個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

例1甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在做“探究加速度與物體質(zhì)量和合力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)(使用圖2所示的裝置),設(shè)小車和車上砝碼的總質(zhì)量為M,沙及沙桶的總質(zhì)量為m,分別得出如圖1中甲、乙、丙、丁

圖1 四張需要分析實(shí)驗(yàn)誤差的圖

圖2 探究加速度與物體質(zhì)量和合力的關(guān)系圖

學(xué)生剛接觸這題時(shí)是毫無頭緒的,因?yàn)閷W(xué)生在高一學(xué)習(xí)到這個(gè)階段時(shí),大部分學(xué)校數(shù)學(xué)的函數(shù)圖象知識(shí)并未開始教授.之前的運(yùn)動(dòng)圖像與探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的一元一次函數(shù)圖象學(xué)生勉強(qiáng)能接受,但碰到雙曲線以及這題中的圖像問題時(shí)數(shù)學(xué)跟不上,教師無法通過數(shù)學(xué)方法來進(jìn)行解釋.再加上連接體問題還沒教授,也無法建立相關(guān)的物理關(guān)系式.圖2里的甲、乙兩圖教師只能對(duì)截距進(jìn)行解釋,丙、丁兩圖更是講不清.至此,學(xué)生心中已經(jīng)埋下了對(duì)圖像分析的畏懼心理.

另外教材上“實(shí)驗(yàn)思路”環(huán)節(jié)中寫的是“小車所受的拉力可認(rèn)為與槽碼所受重力相等”[1],而在“進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié)測(cè)量數(shù)據(jù)寫的是“拉力F”[1].大部分題目跟此題一樣,并沒有明確橫軸的F是哪個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù),所以很多學(xué)生認(rèn)為跟書本上一樣都是小車所受的拉力,另外一部分學(xué)生認(rèn)為F一直是沙及沙桶的總重力.以至有些題目稍微改動(dòng)條件,碰到圖3的題目,學(xué)生就完全蒙掉了.

圖3 探究加速度與物體質(zhì)量和合力的關(guān)系圖

2 學(xué)生難以建立對(duì)應(yīng)的物理關(guān)系式

例2某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室取兩個(gè)材質(zhì)及底面粗糙程度相同的木盒,來測(cè)量木盒和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù).他采用“對(duì)調(diào)法”,可省去秤質(zhì)量的步驟.如圖4所示,一端裝有定滑輪的長(zhǎng)木板放置在水平桌面上,木盒 1 放置在長(zhǎng)木板上,左端與穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,右端用細(xì)線通過定滑輪與木盒 2 相接.由紙帶測(cè)出加速度,記錄對(duì)調(diào)前后兩次的a1、a2的數(shù)據(jù).下一組改變木盒2中的細(xì)沙,重復(fù)上述過程.

圖4 測(cè)量木盒和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)

(1)已有五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(略),請(qǐng)畫出a1-a2圖像,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8 m/s2,可得動(dòng)摩擦因數(shù).

(2)實(shí)驗(yàn)過程中,有時(shí)“對(duì)調(diào)法”兩次實(shí)驗(yàn)不能全部完成,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無效,請(qǐng)你提出一種解決此問題的實(shí)驗(yàn)方案.

對(duì)于一些書本常規(guī)實(shí)驗(yàn)題學(xué)生能找出相關(guān)物理關(guān)系式,進(jìn)行誤差分析.但對(duì)于創(chuàng)新題,學(xué)生不能讀懂題目,也就無法繼續(xù)思考下面的問題.

教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)讀題,劃出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方法等關(guān)鍵詞句.讓學(xué)生仔細(xì)閱讀類似“他采用“對(duì)調(diào)法””,學(xué)生明確了原理后自然會(huì)列兩個(gè)方程:m2g-μm1g=(m1+m2)a1;m1g-μm2g=(m1+m2)a2.最后a1與a2的關(guān)系式就出來了:a1=-a2+g-μg;其中“g-μg”為a1-a2的關(guān)系圖像縱軸截距,讀出此數(shù)據(jù)從而計(jì)算出動(dòng)摩擦因數(shù).對(duì)于第二小問,也是因?yàn)閷W(xué)生沒有讀懂“有時(shí)‘對(duì)調(diào)法’兩次實(shí)驗(yàn)不能全部完成”.教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生:對(duì)調(diào)后,什么情況下兩木盒都不會(huì)動(dòng).當(dāng)學(xué)生明白對(duì)調(diào)后m1質(zhì)量太小的話就無法拉動(dòng)m2,答案也就出來了.

針對(duì)這類讀題不清導(dǎo)致無法解答的情況,教師要經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生如何讀題,抓住創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題的實(shí)驗(yàn)原理,不斷提升學(xué)生在陌生新情境中發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)規(guī)律、解決問題的思維能力.

3 學(xué)生對(duì)“測(cè)量值”與“真實(shí)值”的概念理解不深刻

在眾多實(shí)驗(yàn)題中都需要學(xué)生進(jìn)行誤差分析,判斷測(cè)量值與真實(shí)值之間的關(guān)系,但學(xué)生往往寫對(duì)了物理量的關(guān)系式也無法作出判斷.下面就大家熟悉的“測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”這個(gè)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行分析.

例3考慮電表內(nèi)阻的影響,按圖5的方式連接所測(cè)得的電源電動(dòng)勢(shì)和電源電動(dòng)勢(shì)的真實(shí)值的關(guān)系為:E測(cè)____E真,測(cè)得的電源內(nèi)阻和電源內(nèi)阻真實(shí)值的關(guān)系為:r測(cè)____r真(均選填“大于”“等于”或“小于”)．

圖5 測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻

本人與其他教師討論后認(rèn)為真實(shí)值也是用測(cè)量的U、I代入得出的結(jié)果,某種意義上它也應(yīng)該算測(cè)量值,不過長(zhǎng)此以往大家都默認(rèn)所謂的“測(cè)量值”是指計(jì)算原理可能存在問題而得出的結(jié)果,“真實(shí)值”是指計(jì)算時(shí)把全部因素都考慮進(jìn)去后代入測(cè)量的數(shù)據(jù)而得出的結(jié)果.

綜上所述,教師要更多地站在學(xué)生的角度思考他們的困惑之處,才能更好地清理學(xué)生實(shí)驗(yàn)題中各節(jié)點(diǎn)的障礙,繼而才能逐步提高學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)題的能力.