把对学生的机械训练转向实践素质的培养－开发非常规物理实验的素质教育功能刘炳昇NJliubsh@263.net问题的提出习题和练
习是物理教学的一部分，但现实中，它的地位已经胜过概念、规律教学，而且是一种大运动量的、几乎都是脱离实际的笔试训练。它使大多数学生厌
学，是在糟蹋学生的青春。这种状况需要改变。解决实践问题的特点1.更有利于激发学生的好奇心和求知欲。2.需要通过自己的观察获
取信息，发现问题，作为进一步思维的基础。3.学生能直接从实践中获得及时、准确的反馈信息，有利于提高学生实践意识和评价能力。4.
实践中蕴藏着极其活跃的因素，有益于活化知识和训练思维。5.实践活动内容丰富，形式多样，有利于发展学生的个性特长。寻找风铃管音调
的经验规律是否与管径有关？管直径1.5cm寻找经验规律频率与管长和管的截面积有关，管长越长，频率越低；截面积越大，频率
越高。频率与这两个因素某种关系的乘积，可能与声速有关。因此这两个因素关系的量纲应当是[m1].由此或猜想：验证：管直径1.
5cm误差在1%-2%间。逆风行舟给你一个带帆的小车和电风扇，你能使小车在略倾的斜面上逆风行进吗？试一试，你是
怎样做到的？你能说明逆风行车的原理吗？能否用一把直尺、三角板和铅笔做一个模拟实验并说明它的原理？说明在什么样的情况下小舟不能
逆风而上。学生在实践中的表现可调整的维度：航向、风向、帆向。选择航向和风向在一条直线上，改变帆向；时而改变风向，时而改变
帆向；固定风向与航向的夹角，调节帆向，由于合适的帆向只在已定的夹角范围内，尝试中很容易错过；学生在实践中的表现少数同学开始转
向画图分析；少数同学用直尺和三角板实验；然后回来做帆车的实验；再进行理论分析。分析中多把风向当成对帆施力的方向。案例：滑板
车靠什么前进？在市民广场上有一些小孩站在一种特殊的滑板车上，不用脚来蹬地就能前行，前行的奥秘是什么？观察小车的结构。试一试，
你是怎样使小车前行的？分析一下，小车为什么能够前进？二轮滑板车的结构一脚踏滑板前部，另一脚踏滑板后部，使前后板绕纵轴往复扭转
，滑板车就向前运动了。为什么滑板车会向前运动呢？滑车（后部）受力分析评析：它们都是户外运动中的实际问题，学生非常感兴趣，但
对运动的原理却想不通，似乎违背常理，不依靠划桨（或发动机）产生的动力，小船岂能逆流而上？没有链条带动车轮，也不蹬地，小车还能前进？
因此解决问题的动机很强。通过探究使问题得到解决，过程中也许没有公式的推导和计算，但需要有思想，会解释不亚于做一个复杂的计算题！
案例：逆风行舟常言道，乘长风破万里浪，顺风破浪。但你见过逆风破浪，而不靠人力拼搏吗？这似乎不可想象，但事实上，只要把握一定的航
向和适当控制帆面的位置，最终是可以达到逆风目标的。案例：荡秋千的学问用手拉住摆绳的一端，让摆球先以小振幅摆起来，怎样通过你拉绳
的手使摆球的振幅增大？试一试。你打算在什么位置拉绳，在什么位置松绳？为什么？案例：荡秋千的学问学生学了机械能守恒，就用机
械能守恒定律来解决问题，但实际情况并不是那么一回事。想一想，你是怎样打秋千的？如果你站在秋千板上，在什么位置你要蹲下去？在什么位
置你要站起来？回顾你学过的知识，你能提出什么问题吗？案例：荡秋千的学问按照你打秋千的经验，再来拉动摆球，试一试，你能使摆球的
振幅增大吗？为什么我们不能用机械能守恒定律来解决这个打秋千的问题？因为人在做功改变了系统的能量。通俗地解释一下原因（可以演示）
：一个在光滑水平面内被线牵着的小球作圆周运动，半径变小时，小球转动的线速度会变大。原因是它要保持转动的动能不变。人在秋千的最低点站
起来时，半径变小，线速度就要变大。评析这是一种孩子喜欢玩的游戏，如果没有学过机械能守恒定律，也许他们会模拟荡秋千，但学过以后不
会了。因为他们很少经历这种实践的训练，不知道真正解决实际问题的思考模式。知道不知道角动量守恒并不重要，通俗地解释一下，可以使学生
得到充实感，并唤起今后学习的动机。案例：静电散花静电飞花的解释案例：演示平行板电容的实验器材：静电计，固定在静电计上的金属
圆盘，带绝缘柄的金属圆盘，摩擦起电（或感应起电）的简单装置。请演示说明平行板电容器的电容与平板间距离的关系。案例：演示平行板电
容的实验距离减小，指针张角变大。意味着电势差随距离减小而增大。根据可得：距离减小，电容也减小。为什么？案例：演示
平行板电容的实验手持绝缘柄将金属盘接近静电计上的金属盘，指针张角几乎不减小。这是为什么？案例：演示平行板电容的实验手接触金
属盘，将其接近静电计上的金属盘，指针张角减小，移开上金属盘，指针张角变大。意味着距离减小时，电势差变小，电容变大。说明平行板电容
器的电容随两极板间距离减小而变大。为什么前两种做法带来错误的结论？第一种：静电计测量的是下金属盘与地之间的电势差，下金属盘被感
应的电量在随距离减小而增大。不等于电容两极的电势差。第二种：上金属盘不接地，静电计测量的也不等于电容两极的电势差。它相当于测量平
行板电容与上金属盘与地之间电容串联的电势差。总电容很小，几乎不变。说明实践问题与解决笔头问题是大不相同的。案例：探究奇异的饮
水鸟饱和汽的特性课题：奇异的饮水鸟有如图所示的玩具，称之为饮水鸟，在饮水鸟旁的小碗中注水近满，再把饮水鸟的头按低，使其嘴喙
插入至水中，片刻后释放，仔细观察出现的现象。课题：奇异的饮水鸟你见到哪些现象？想象出它的内部结构，并分析饮水鸟连续动作
的原因。你是怎样思考的？根据哪些现象提出假设的？请你说明饮水鸟重心变化的初始原因是什么？为什么会引起重心变化？低头的力矩是怎样产
生的？课题：奇异的饮水鸟饮水鸟低头以后，为什么又会抬起头来？你是否观察到抬头前饮水鸟内发生的一些现象？这些现象与抬头有什么
关系？能否用另一种方式的实验来验证你提出的假说？请分析说明这种“机器”能否看成是一种永动机？为什么？尝试用下面的模型解
释模型1：饮水鸟的奥秘探索伽里略气体温度计的启示：测温泡温度降低，泡内的饱和汽压减小，液柱上升。对模型1的改造饮水
鸟的奥秘杯中水吸入头泡的吸湿层饮水鸟的奥秘吸湿层中水份蒸发，使头泡温度下降饮水鸟的奥秘头泡温度降低——汽室2压强P2减小
饮水鸟的奥秘P2头后怎样才能抬起头来？怎样使头泡内的汽压增大？让尾泡里的汽能进入到头泡内。尾泡内的乙醚液面必须低于尾管。饮水鸟的奥秘汽室1中
的汽沿管上升——汽室2中的汽压增大——管中液体流回尾泡饮水鸟的奥秘饮水鸟重心后移——抬头——怎样验证上述分析是正确的？从黑
箱到灰箱，再到白箱。评析把一个有趣的玩具当成黑箱来探索，根据观察得到的信息，边猜想，边论证，边修改，再验证。收获的不只是知识
，过程中才感悟到什么是探究。小结基础教育的性质是大众教育，高中也不例外，中学物理课程教给学生的应当是有思想的物理学，有生活的物
理学，有文化的物理学，联系实际的物理学，以实验为基础的物理学。多少年来，许多大师和教师一直在呼唤以实验为基础，但现实却非常不理想
。为什么会这样困难呢？轻视实践的观点和做法有其深刻的历史和社会原因。中国是一个文明古国，有悠久的文化传统，但经历封建统治的时
间很长，有一些封建的意识阻碍了社会的发展。要摆脱这些陈旧观点的束缚不是一朝一夕的事。最后，让我借用丁肇中先生在获诺贝尔物理学奖
时的一段感言来结束我的讲座：“中国有一句古话：劳心者治人，劳力者治于人。这种落后的思想，对发展中的青年们有很大的害处。由于这种思
想，很多在发展国家的学生们都倾向于理论研究，而避免实验工作……事实上，自然科学理论不能离开实验的基础，特别是，物理学是从实验产生的
……我希望由于我这次获奖，能够唤起在发展国家的学生们的兴趣，而注意实验工作的重要性。”
──丁肇中再见！谢谢！乙醚尾泡头泡吸湿层汽室支点乙醚尾泡汽室1头泡吸湿层汽室2支点尾泡吸湿
层汽室2乙醚汽室1头泡支点乙醚尾泡汽室1头泡吸湿层汽室2支点乙醚尾泡汽室1头泡吸湿层汽室2支
点乙醚尾泡汽室1头泡吸湿层汽室2支点乙醚尾泡吸湿层汽室2支点汽室1头泡乙醚尾泡吸湿层汽室2支
点汽室1头泡尾泡乙醚吸湿层汽室2支点汽室1头泡尾泡吸湿层汽室2乙醚汽室1头泡支点乙醚尾泡汽室
1头泡吸湿层汽室2支点13801180920741656f/Hz3335.54
0.545.548.5L/cm3180045500418903730033700L·f示波器软件管径
：2.5cm30405060010001200140080099030.0213117651507
12911108f/Hz20.522.524.526.528.5L/cm304050
60010001200140080020d=2.5cmd=1.5cm59705956603060445999594099030.021311765150712911108f/Hz20.522.524.526.528.5L/cm航向风向帆向航向风向帆向FF前方F1FF2俯视前方前视侧视手地带电地让下板带电地让下板带电 |
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