探究性实验在高中物理教学中的应用

一、 问题的提出

新课程标准对教学过程的要求是让学生经历科学探究过程，尝试应用科学探究方法研究物理问题，验证物理规律。即要让科学探究成为学生的学习方式，学习方法，学习内容，成为我们对学生的培养目标之一。而在当今高压学习下，学生们为了读书而读书，缺失了读书的乐趣。而此时对于探究实验器材的引进，不仅可以激发学生们的学习兴趣，还可以使学生更为形象地理解各种物理概念以及物理情景。

二、 课题研究目标

探究性实验在高中物理教学中的应用

三、 朗威DISLab的构成

本次实验将全程使用朗威DISLab数字化信息系统实验室，以下进行本次实验运用的仪器介绍。

1、 数据采集器

2、 传感器

1） 位移传感器

DISLab位移传感器由超声波发射器（左）和接收器（右）两部分构成。使用时将位移接收器与数据采集器连接，打开位移发射器的电源开关，将其与运动物体固定在一起，或直接将其作为 运动物体（振子、落体）使用。

2） 光电门

DISLab光电门传感器使用高精度光敏器件构成了连续的光路，没有挡光时光电门不计使，有物体挡光时则开始计时，挡光结束后停止计时。在已知运动物体长度的条件下，记录该物体遮挡光路的时间，即可得出物体的运动速度。

如果同时使用两个光电门传感器时，不但能够测出挡光片通过每个光电门的时间，还可以得到挡光片在两个光电门之间运行的时间。

3、 附件

朗威DISLab的附件包括传感器连线、计算机通讯线、电源线、转接器等。

四、 课题研究的思路与框架

1、教学步骤：

1）拼接好一份样品，为同学演示实验

2）分发材料，令同学们自行组装并进行实验，在过程中发现困难并解决困难。最后得到实验数据，做出结论。

3）查看结论是否正确，并为学生进行指导

按以上步骤进行教学，可进行多次课堂进行对比。

五、 课题内容与方法

1、 第一次实验做的内容是“瞬时速度的测量”。

1) 实验器材

数据采集器、光电门传感器、力学轨道、力学小车、挡光片（共四片，宽度分别为0.080、0.060、0.040、0.020m）、物理支架、计算机。

2) 实验装置

3) 实验操作

a) 将光电门传感器固定在物理支架上，放在轨道的一侧，连接到数据采集器第一通道。

b) 点击教材专用软件主界面上的实验条目“瞬时速度的测定”，打开该软件

c) 软件显示出四次测量中挡光片的宽度的默认值，可对该默认值进行修改。

d) 点击“开始记录”，依次将与软件中的挡光片宽度对应的四片挡光片固定到小车上，让小车从轨道上同一位置滑下，记录下四次挡光的时间，同时得到小车的运行速度。

e) 根据实验结果，归纳瞬时速度的概念和研究方法。

2、 第二次实验做的内容是“从V-t图求加速度”

1） 实验器材

数据采集器、位移传感器、力学轨道、力学轨道小车、支架、计算机

2） 实验装置

3） 实验操作

a) 将位移传感器固定在轨道顶端，连接到数据采集器的第一通道：将位移传感器发射器固定到小车上。

b) 点击软件主界面上的实验条目“研究匀速直线运动”，打开该软件。

c) 点击“开始记录”，将小车放到轨道上，打开位移传感器发射器的电源开关，令其滑下，调节斜板的倾角，使小车下滑尽可能接近匀速。

d) 当获得s-t图线时，表明此次数据采集完成，点击“停止记录”。

e) 拖动滚动条，将对应小车运动状态的s-t图线置于显示区域中间，点击“选择区域”按钮，以便在s-t图线上选择研究区域。

f) 选择研究区域的第一步，须通过点击鼠标确定研究区域的“开始点”。

g) 再次点击，以确定研究区域的“结束点”。此时在软件界面左下方的数据窗口中，即可显示出研究区域内s-t图线的初位移、末位移、时间差、速度的值。

h) 点击“v-t图像”，观察研究区域内s-t图线对应的v-t图线。

i) 点击“s-t图像”按钮，可返回并重新设置选择区域，对另一段s-t图线进行研究。

j) 点击“开始记录”按钮，即可启动数据采集，开始新的实验。

六、 研究结果的分析与讨论

1、分析：

（1）第一次上课，学生看到实验器材时，明显心情激动，带着浓浓的求知欲，不停地询问各个零件的具体用途、用在什么实验上，难以控制的是学生会在未知的情况下忍不住伸手去碰，由于实验仪器的精贵极其容易发生损坏。

（2）第二次上课，学生的好奇心明显降低了一些，但是提出要求是否能做一些更复杂的实验。在看了所有能做的实验之后，表达了他们知识面太窄并没有他们学过且可以做的实验，学生脸上明显有失望的表情。

在这样的情况下，如果正确引导，让学生明白打好理论基础才能做更为复杂的实验，以此推进学生对学习的渴望，更容易加强学习的主动性。

2、讨论：

在学习中，如果能合理运用探究性实验，可以使学生达到更高效地主动学习，在物理现象中达到直观的效果，让学生不再是“大致使那样”而是“它们就是那样”，印象更为深刻，在做题时脑海中回忆起曾经做的实验时不会再出现“做出来的答案与实际情况不符合”的错误思想。同时，教育也在逐渐脱离灌输式教学，让学生自行探索，总结归纳出规律，教师扮演了引导者的角色，带领学生探究物理实验。

七、 结论

在高中物理教学中，运用实验仪器，带领学生做探究性实验，使课本上的物理现象变为可见的，而不是靠想象，提高了物理的可视度。以及学生对实验的新鲜感会提高学生学习的主动性。

八、 存在的问题与后续的研究

1、 直接讲解各个仪器的用途太过于单调，可以探究另一种方式去向学生介绍。比如操作时给学生看，让学生说出用途，再带出来仪器名称。

2、 在学生不满足于正在进行的实验时，怎么引导学生去自学没有接触涉及未知知识的实验。

3、 学生的纪律性不强，尤其在实验室内容易激动而导致毛手毛脚，以至于损坏实验仪器。应在进实验室前或者实验课开始前三分钟强调纪律。