由一道高考物理实验题谈实验教学

(浙江省常山县紫港中学，浙江 衢州 324200)

1 试题呈现

在研究“平抛运动”实验中：(1) 图1是横档条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的__________。

图1

A. 球心 B. 球的上端 C. 球的下端

在此实验中，下列说法正确的是__________。

A. 斜槽轨道必须光滑

B. 记录的点应适当多一些

C. 用光滑曲线把所有的点连接起来

D.y轴的方向根据重垂线确定

(2) 图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是__________。

图2

A. 释放小球时初速度不为零

B. 释放小球的初始位置不同

C. 斜槽末端切线不水平

(3) 图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是

图3

参考答案：(1) B、BD；(2) C；(3) B。

2 试题评析

这是2017年浙江省4月高考实验题，该题源于教材而又有别于教材。在与同行探讨的时候，有教师认为这题目是故意刁难学生，《浙江省普通高中物理必修2实验手册》(以下简称《实验手册》)是省内进行实验教学的主要教材[1]，在“探究平抛运动”中提到：将球心投影到坐标纸(白纸)上，确定小球做平抛运动的抛出点O，不同学校的实验器材不同，圆心记录的位置也不同；尽管题干中有所提示，但是由于学生存在思维定势，易选A；关于第二问B选项，《实验手册》中提到：将坐标纸(白纸)上的一系列点用光滑的曲线连接起来，与选项中“所有点”类似，导致得分率很低。第三问涉及大气压强，不在考试范围，且该实验并非学生实验，超出考试大纲的要求。然而，笔者认为该题符合浙江省物理实验题鉴别“做过实验与没做过实验的”“做实验与认真做实验”的要求，得分率不高恰恰暴露出实验教学中存在问题：教师实验前过分主导，没有给学生设计实验的机会；实验中又一味地照本宣科，仅仅要求学生依据教材指定的步骤按部就班地操作；实验后不能主动发现学生在实验中存在的问题，也没有对实验进行拓展和升华，这样下去学生在考试中丢失的是分数，但在人生中可能失去的就是思考的能力、谨慎的实验素养和科学探究的品质。

3 对实验教学的启示

教师在实验教学中应将课堂还给学生，不做权威者，给学生充分的思考与操作时间，倾听学生在实验不同环节中的意见，设置提问、交流、改错等环节，引导学生思考实验的不同方法和途径，培养学生的发散性思维。笔者针对“实验：研究平抛运动”教学的前、中、后三个环节，谈谈自己的想法，以抛砖引玉。

3.1 实验前引导学生设计实验方案

物理学是一门实验科学，实验设计具有一定的逻辑性，需关注学生的认知特点，一言堂的教学模式只能教会学生怎么做实验，扼制了学生的发散性思维。如果按教材的方法按部就班地讲解，其弊端亦不言自明。教师只有对学生积极引导，通过对实验目标的分解，帮助学生自行设计实验方案，才有利于培养学生的科学探究能力，并在其中发现学生的闪光点。

教学片段1：获取平抛运动轨迹的方案讨论

师：上节课我们学习了平抛运动，探讨了解决平抛运动问题的方法，物体运动的轨迹是研究运动规律的基础，怎样才能得到平抛运动的轨迹呢？

生1：可以利用频闪照相。

师：你能具体说说么？

生1：我们以前在研究自由落体运动的规律时学习过频闪照相，就是每隔相同时间拍一张相片，然后通过计算机处理，观察不同时刻小球的位置。

师：很好，知道利用研究自由落体运动轨迹的方法。同学们还有别的方法么？

生2：水枪射出的水的运动也是平抛运动，可观察水流的形状。

师：你很擅长观察生活，那你觉得和频闪照相比起来，哪个更适合研究？

生2：频闪照相，因为频闪照相得到的是静态的图片，而水枪的水流轨迹会发生变化。

师：水流轨迹为什么会发生变化？

生2：水枪对水做功不同，将导致水离开枪口的速度变化，轨迹不一致。

通过问题引导，给学生充足的思考时间，利用开放式提问，即时点评，让学生自己设计实验、解决问题。在同一实验情境下设计不同的实验方案，展现解决问题的多种可能性，特别是当学生发现自己的想法与书本中的内容不谋而合时，此中的成就感不是教师的几句夸奖所能给予的。

3.2 实验中帮助学生理解实验步骤

在实验操作过程中，不是只让学生简单地机械重复，而是要让学生知道为什么这样操作，使学生清楚每一个步骤背后所蕴含的科学道理，达到真正的理解，从而融会贯通。当实验条件发生如前述高考题的变化时，学生也不会迷茫。

教学片段2：实验细节设问解惑

问题1：为什么要调节斜槽末端水平？怎么调节？

问题2：重垂线的作用是什么？

问题3:为什么要保持小球飞出的轨迹平面与竖直木板平面平行？

问题4：为什么要将球心投影到坐标纸(白纸)上，可以投影其他位置么？

问题5：为什么要从标记位置处无初速释放，能变换位置么？

问题6：实验需要得到几个投影点？

在确定好实验方案后，教师并没有直接给出实验步骤，而是提出一系列问题，引导学生思考实验步骤背后所蕴含的道理，这样让学生带着问题认真观察，动脑动手，在实验过程中，发挥学生的主观能动性。

教师也可以在学生动手实验以后，关注所有学生的操作情况，用手机记录下部分学生的操作过程，特别是操作规范出现问题的实况。然后通过展示，让学生自己比较、评判，并重做实验，通过学生自主评价，完善实验步骤。

3.3 实验后指导学生拓展实验方法

实验教学不应只停留在应试层面，教师应该组织学生分组研讨，群策群力设计实验方案，并在教师的帮助下进行不同方案的实验，使课堂教学在课后有所延伸，这样不但能使学生更牢靠地掌握知识，还能提升探究能力。

教学片段3：观察水流平抛运动轨迹

利用稳定水流观察平抛运动轨迹是教材中给出的三个实验方案之一，笔者任教班级的物理实验兴趣小组在课后自行设计，并制作实验装置完成了该实验：选空饮料瓶一只、木板一块、方格纸一张、废中性笔芯A(粗)和圆珠笔芯B(细)各一根，饮料水瓶内装满混有黑色颜料的水，在瓶盖上打大小与笔芯直径一致的两个孔，分别插入中性笔芯和圆珠笔芯，其中圆珠笔芯弯成直角状，末端尽量水平(如图4)，以粘在木板上的方格纸作为背

图4

图5

景，观察水流的平抛轨迹并利用手机拍摄水流在空中运动的照片，学生利用方格纸(如图5)读数，并根据平抛运动规律估算水流的初速度。

学生在教师的指导下完成了该实验，在更好地理解解决平抛运动问题方法的同时，也学到了在课本中学不到的东西，并激发了学习物理的兴趣，掌握了科学探究方法，提高了科学思维能力。教师在教学中，应为学生创设自探究的环境，让学生运用所学的知识和方法，自主开展研究活动，让他们像科学家那样“独立地应用各种方法研究问题”，只有在真实情境中的自主探究，才能培养学生的探究能力和科学素养[2]。

4 结语

在物理实验课堂教学的各个环节应充分关注学生的多方面需要和发展可能，正视和赏识学生自行设计的实验方案，给学生充足的时间和机会，才能发现实验过程中出现的问题，培养学生的实践能力和创新精神。

[1] 浙江省教育厅教研室.浙江省普通高中物理实验手册(必修2)[M].杭州:浙江科学技术出版社，2015.

[2] 曾晗.优化课堂教学策略 提升物理核心素养——以一节“动力学专题”复习课为例[J].物理教师,2017,(5).