张利军

(余姚市第四中学 浙江 宁波 315400)

物理学是一门以实验为基础的科学，实验能力是高考要求考查的五种能力之一．高中物理实验包括学生分组实验和教师演示实验.高考实验考查内容要求是来源于学生实验而又高于学生实验，要能充分体现平时认真做过实验与没做过实验的学生答题时有很大区别．因此就要求教师在平时的实验课堂教学中注意培养实验动手能力及实验探究、创新和迁移能力．熟悉平时所做过的每一个实验，特别是实验原理及实验数据的处理方法，从而触类旁通，利用所给的实验要求进行实验设计及探究．下面以实验探究加速度与质量、力之间的关系为例来谈谈做这一实验时的教学创新．

牛顿第二定律是动力学核心内容．现行高中物理教材删去了“验证牛顿第二定律”这一学生实验，增加了实验探究加速度与质量、力之间的关系一节内容．传统的实验方案是控制变量，先保持物体的质量不变，测量物体在不同大小的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．同时教材提供了一种“双车位移比较法”的参考案例．但笔者发现，在实际实验操作中存在以下两点不足：

(1)用夹子通过小车后的细绳来控制小车的运动，容易出现松滑现象,导致两小车启动与刹车不同步,使得两车运动时间不相等,产生误差；

(2)小车在斜面上运动时容易跑偏而滑落或使小车后的细绳滑出夹子而失去对时间控制功能．

为了解决上述实验问题,笔者在实际实验操作中对实验器材及实验方法做了以下改进：

(1)把传统实验中所用的滑轮斜面小车组合改成滑轮轨道小车组合，这就可以有效地防止小车由于跑偏而滑落；

(2)小车后面的夹子细绳控制装置改成纸带与沾有墨汁的直尺控制装置.可以利用直尺同时释放、按压两小车后的纸带来控制小车的运动，而后比较两纸带上有墨汁标记间的长度，即可知道两小车在相同时间内的位移之比．它的好处在于可防止由于夹子的松滑而导致的两小车的运动时间的不相等问题．

实验方法：如图1所示，先不挂钩码，将滑轮轨道有定滑轮的一端伸出桌面，在轨道的另一端下面垫一小木块,调节木块的位置,使小车刚好能在轨道上做匀速运动以平衡摩擦力．

图1

(1)探究小车的加速度与所受的拉力的关系．利用初速为零的小车做匀加速运动时有位移公式

当两小车运动时间相等时，位移与加速度成正比，从而可把探究加速度与力之间关系问题转化为探究位移与力之间关系问题．取两辆相同的小车并加上相同砝码，使小车及所加砝码的总质量远大于绳上所挂钩码的质量，分别在两辆小车的前端通过细绳挂上2个与3个钩码．先用沾有墨汁的直尺按压住两小车后的纸带使小车静止，再放开直尺使小车同时开始运动，一段时间后用直尺同时用力按压住纸带，取下两条纸带，截取有墨汁始末标记间的那段纸带，分别把它们对折及三折，然后比较它们的长度是否相等，如相等，则表明在小车质量不变的情况下,小车的加速度与所受的拉力成正比．

(2)探究小车的加速度与小车质量的关系．仍用前面的装置，这次两辆小车前面通过细绳挂上相同质量的钩码，通过加钩码的方法使两辆小车的质量之比为2∶3，释放沾有墨汁的直尺使小车做初速为零的匀加速运动，然后按下直尺使小车停止，同样取下小车后面的纸带.截取其中有始末墨汁标记段，分别把它们三折与对折，而后比较它们的长度，如相等，则表明在质量不变的情况下,小车的加速度与小车的质量成反比．

本实验的优点：

(1)利用滑轮轨道小车组合，有效地防止了小车由于跑偏而滑落的问题；

(2)易于操作, 用沾有墨汁的直尺控制小车的运动，避免了用夹子来控制小车的运动而引起的两小车运动时间不相等的问题；

(3)实验数据处理方法简便，避免了大量数据的测量、计算，利用位移比值法可以节约大量课堂时间，省略了加速度的计算，学生易于且乐于掌握；

(4)实验现象明显，演示效果好，容易引起学生的兴趣，可做到师生互动．