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如何在实验探究中融入学科核心素养

2018-12-06福建省晋江市第一中学唐汉青

学苑教育 2018年23期
关键词:小球物理学科

福建省晋江市第一中学 唐汉青

新修订的高中物理课程标准,将物理课程课程目标中的具体目标(三维目标)深化为“物理核心素养”。普通高中的培养目标是进一步提升学生综合素质,着力发展核心素养,使学生具有理想信念和社会责任感,具有科学文化素养和终身学习能力,具有自主发展能力和沟通合作能力。

新课程改革使得每个老师都要更正自己投入到改革的浪潮中,使学生从“灌输式”的教育走出来,培养学生独立思考、敢于提问的能力,培养学生敢于实践,尤其是实验探究方面,培养学生的合作能力。学科不同,核心素养有所不同,物理学科的核心素养包括四个方面:物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任。

整个高中阶段物理基本知识主要由力、运动、能量三部分构成,在此基础上进行深入挖掘,实验探究虽然是核心素养之一,但是在实验探究中自然而然也融入其他方面。完整的实验报告包括实验目的、实验原理、实验器材、实验内容、数据处理、误差分析以及注意事项等等。如果每次物理实验的实验目的、仪器准备、操作步骤、实验报告全部都由教师预先设计好,学生只进行“按方抓药”、“照图施工”,那么长此以往学生在实验过程中就不再会有浓厚的实验兴趣。因此,教师要适时、适量地改进实验课的教学组织形式,创设一些开放型的探究式实验。

拿前不久的物理实验——验证动量守恒定律为例。

实验目的:验证两小球碰撞中的动量守恒,守恒式 m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,依据实验目的设计实验方案,选择实验器材。

实验原理:若m2碰撞前静止,则m1v1=m1v1′+m2v2′,遇到问题多问几个为什么?怎么办?遇到问题后,经过进一步思考,同小组之间合作交流,培养科学探索、合作精神。从实验原理中可知所需求的实验器材,这就是高考的开放性实验题目,尤其是电学实验,高中阶段可以借助核心素养,在老师的引导下,多做这方面的训练。

问题一:如何测量质量?

实验器材就必须用到天平

问题二:如何测量速度?

回顾到以前,瞬时速度的测量,要借助物理极限思想,在极短时间内平均速度等于某个瞬间的瞬时速度。难度比较大,可以借助光电门、传感器等精密仪器。如果在现有简陋条件下,如何得到速度,这里可以引导学生发散思维,提出设想,验证,引导到平抛知识来。

借助平抛可以知道,如果下落的高度在固定的情况下,下落时间一样,忽略一切摩擦,则水平抛出的速度与落地的水平位移成正比,所以只要测出小球的质量以及水平位移就可以了,即时间消掉,得 m1OP=m1OM+m2ON大大的简化了难度。因此只需要一把刻度尺就可以了。

问题四:如何确定O点?

回顾必修一的重心概念,很容易得到重锤线可以得到O点。

问题五:如何确定M、P、N点

落到纸上面有很多个点,因此应该借助圆规,把几次下来的点画出一个圆形,圆心就是我们要的点,利用物理的思维方法——求平均值法。

实验步骤:略

任何一个实验探究,虽然是学科素养中的一个方面,但是探究过程本身就融合其他学科素养。做实验前你必须有相应的物理知识、物理观念,在实验过程中必须要有物理思维,构建出理想化模型,忽略一切阻力。会应用物理思维方法,极限思想、平均值法等等进行实验,进行数据处理,并能够解释现象和解决实际问题。要有批判的思想,敢于质疑,提问,进行实验探究,在探究过程中应该善于发现问题,与小组合作,提出设想,解决问题。最后还必须要有科学的态度与责任,整个过程必须要有科学的严谨性,提出的猜想要有科学依据。在实验的注意事项中可以很好的体现出来。

1.斜槽末端的切线必须水平——为什么呢?因为只有末端水平,才能保证小球是做平抛运动。

2.如何保证水平?——把小球放在支架上面,小球可以静止不滚动。

3.入射小球必须每次都从同一高度下落——确保碰前的速度是一样的。

4.A球必须大于B球质量——防止A球太轻,反弹。

5.两个小球必须大小一样——这样才能够保证两个小球是正碰,碰撞时,两小球的球心在同一水平面上。

6.A球下落的高度尽量高——碰撞时内力大,远大于外力,动量守恒误差越小。

7.落点位置的确定——圆规,平均值法取圆心位置。

所有的这些实验要求等等注意事项,就是要让学生有着敬畏科学的精神,要本着负责任的态度进行实验。实验在物理教学中起着举足轻重的作用,以物理实验来充实物理教学,全程充满着物理的核心素养,是现代化素质教育思想的重要方面。我们要给学生创作更多的实验探究机会,在探究过程中潜移默化哲学学科素养,让他们在实验中发挥自我,多多体现主人翁精神,学有所得,当他们感觉到有所收获的时候,他们就会回报你更多意想不到的东西。

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