【正文】  【摘 要】 本文以“探究合力的方法”此实验为例，探讨了中学物理实验课堂中所面临的疑难问题。指出可以通过改进实验装置来提高实验的可见度，精心设计探究过程提高学生探索实验的能力，增加学生课堂演示和“找茬”环节，以使得学生课堂实验过程中的问题能及时得到反馈，并且真正体现学生在实验中的主体地位。
　　【关键词】 合力；实验；探究 

　　高中物理是以实验为基础的一门学科，物理教学离不开实验，高中物理新课程标准把实验改革作为物理课程改革的重要方面，对实验的要求从过去的验证性实验为主提升到进行科学探究的层次。如何实现这一理念，如何提高学生的实验能力并且使学生成为实验学习和操作的主体就成了关键。
　　一、如何提高实验演示时的可见度
　　学生是教学的主体，不管是演示实验还是学生实验，实验现象都要客观清晰地呈现在学生面前，这样可以增加实验的真实感，并且能更大程度地激发学生物理规律探究的兴趣，促进学生观察并提出问题，发现问题。因此，如何提高实验演示时的可见度成了问题的关键。
　　“探究求合力的方法”实验用到的实验器材如（图一）A橡皮筋；B弹簧测力计；C细线；D白纸；E木板；F图钉；G铅笔；H三角尺；
　　因是学生实验仪器，因此，教师在演示其实验过程，指出学生在实验时的错误，或者让学生上讲台演示时，如果拿这一套实验装置来演示的话，因其太小，演示时大多数学生就看不见，笔者试图用较大的木板及白纸挂在黑板上演示，则需要较粗的黑笔作图且无法重复操作，笔者也试图用flash演示，虽然能清晰地将实验步骤演示清楚，但因其不是真实的实验，就显得不科学。（图一）
　　措施：改进实验仪器
　　改进的实验装置如（图二），实验器材：A橡皮筋；B弹簧测力计；C细线；D黑板（代替白纸木板及图钉）；E粉笔（代替铅笔）；F大三角尺；G长尾票夹（固定用）
















　　将橡皮筋一端套上一个较长细线，细线另一端系于长尾票夹一端，将长尾票夹另一端插入黑板与墙的缝隙中，这样就能使细线上端固定，橡皮筋的另一端系上两个较长的细线套，之后实验步骤与在木板白纸上一样，用粉笔代替铅笔在黑板上作图，此时实验操作及所画的步骤便在黑板上一目了然，且可重复操作，这样就提高了实验演示的可见度。
　　当然，如果遇到实验无法放大实验仪器，也可以通过摄像头实时拍摄并且传送到多媒体屏幕，也可以提高可见度。
　　二、如何实现探究式实验而非验证式
　　探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。验证性实验则是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。这两者有一个很大的不同便是探究式有猜想环节。
　　“探究求合力的方法”是高中物理新课标（必修1）新增加的探究实验，由传统实验教课书中的验证实验改成了探究实验，实验看起来与传统教科书中的实验一样，但教科书中的写法和学生的做法都有很大差别，原来是把实验的结果告诉了学生，实际上是一个验证的过程，而新课程标准则要求学生学会探究。那如何巧妙地设计本实验避免学生把实验做成验证式呢？
　　措施：巧妙增设猜想环节，深入优化实验设计方案
　　笔者认为可以这么做，设计猜想环节，由浅入深探究。先降低探究难度，作完两个分力F1F2和合力F的图示后，用“建议用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接”让学生思考有何启示。这样，学生很容易就能突破思维障碍，猜想会不会合力可以用两个分力作平行四边形的对角线来得到。有猜想了之后就再完成接下来的探索，再用三角尺画出由两个分力为邻边的平行四边形的对角线，然后再与之前画的合力的图示做对比，从而得出猜想是正确的结论。
　　为了探究得更深入些，还可以引导学生再猜想：如果是三个分力求合力，四个分力求合力呢？下面给出一个深入设计方案
　　实验器材：方木板、白纸、弹簧秤（三个）、橡皮筋（一条）、细绳（三条）、刻度尺（或三角板）、图钉（若干，用来固定白纸）。











　　这组实验方法：是利用两次合成的方法得到的力和一个力单独作用效果相同，来探究力的合成，理解等效思想（图中给出一种求三个力合成的方法，即先用任意两个力应用平行四边形定则如F1和F3，求出一个合力F合1。求出的这个合力F合1在与第三个力F2应用平行四边形定则来求出这三个力的共同合力F合）。
　　通过深入探究，能准确地理解和掌握求几个力合力的探究方法，对力的合成有更深入的了解。通过探究可得到两个力的合成是求多个力合成的基础，多个共点力可以用一个等效的力来代替。
　　三、如何使学生实验时的错误及时得到反馈
　　学生实验课，应该让学生明白“做什么”和“怎样做”这两个问题，不能只凭视觉感知和理论知识与现象的贴合，这样，学生的求知欲就无法很好地得到满足。所以必须亲身经历，但学生在实验操作时，会出现理论知识掌握不够透彻，操作过程出现错误，遗漏以及不规范等一系列问题。并且在实验过程中学生还无法自己发现这些问题，导致实验过程中的错误无法及时得到反馈及纠正，有的甚至实验结束了也不知道自己到底有没有问题，对于实验原理等也比较迷茫，更不用谈对实验有所探究思考和收获。
　　例如“探究合理的方法”这个实验，学生易犯“将绳子的长度当作力的大小”，不会记录合力和分力，实验目的不明确以及操作不规范等问题，笔者在实验课前多次强调不要犯类似的错误，要规范实验操作步骤，实验时也进行小组指导，但学生往往认识不到自己的问题，导致实验结论得不出或者将此探究性实验做成了验证性实验。
　　措施
　　对于学生实验，确实应该放手让学生自己去尝试，在实验过程中自主理解实验原理和步骤，学生自主实验差不多时，可以增加一个学生演示环节，邀请甲乙两个同学配合到讲台上，利用前面笔者所介绍的黑板上使用的实验装置操作，在操作的过程中要适当进行解说，同时，在座的同学要配合“找茬”，演示时甲乙两人未必能操作和讲解正确，其他学生在“找茬”时注意力就全部集中到实验上，因为要找出有问题的地方，因此会积极思考分析，在寻找他人错误并纠正的同时，也会关注到自己原有知识的缺陷和技能缺陷，这样，既能像做游戏一样轻松又能印象深刻地认识掌握此实验，自己在实验过程中的问题也能够及时发现和反馈，在此过程中，学生的认知心理得到发展，体会到了“发现”。参与完演示实验后再对自己的实验进行“修补”，学生对于此次实验的认识将上升到一个新的高度，学生的判断能力，手脑并用能力，全面细致地分析问题的能力，解决问题的能力和方式以及实验技巧就都能得到发展。
　　【课堂情景再现】
　　甲乙两同学在黑板前准备演示，在座同学集中精神关注他们的演示和讲解过程。
　　事先将实验用装置在黑板上固定好，给甲乙两个同学事先没有调零的弹簧测力计
　　师：我们实验的目的是什么？
　　甲乙：探究合力的方法。
　　甲乙分别用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置。
　　师：在座的各位有没有注意到甲乙同学遗漏了什么？操作时还有什么错误？
　　生1：乙操作时没有使得弹簧秤与黑板平面平行，使得两个拉力没有处于同一平面。
　　生2：甲乙都没有观察弹簧测力计。
　　甲乙调节弹簧测力计后重新做实验：两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，用粉笔描下O点的位置和两条细绳套的方向，记录弹簧测力计的读数F1=3，4N，F2=4.3N，用箭头标出F1和F2的方向。
　　生3：甲把力的方向标出来了，但没有将力的大小表示出来，误将绳子的长度当做力的大小，应画出力的图示。
　　生4：弹簧测力计读数有个小错误，应写成F1=3.40N，F2=4.30N
　　甲乙纠正错误，选好标度，画好两个分力的图示，直接作平行四边形画对角线。
　　师：我们这个是探究实验，你们怎么知道两个分力做平行四边形的对角线就是合力的大小？
　　甲乙：我们猜的。
　　师：猜想也要有猜测的方向。
　　生：可以先将用一个弹簧拉的力F的图示做出来，然后观察。
　　甲乙将作出的平行四边形对角线去掉，接着只用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，拉倒原来O点位置，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示。
　　师：为什么这次要拉倒刚才的O点位置？
　　甲乙：根据等效思想，一个力的作用效果与两个力的作用效果一样，这个力F就是F1F2的合力。
　　师：你们用虚线把合力的箭头和两个分力的箭头端连起来能够猜想到什么？
　　生：合力像是分力为边的平行四边形对角线。
　　师：猜想对不对我们再来检验下。
　　甲乙重新画以F1F2为边的平行四边形，作出对角线F’，F’与F方向接近，图示长度也接近，但不重合。
　　师：F’与F不重合是否意味着我们的猜想有问题？是甲乙操作有问题吗？
　　生：实验过程中作图会有误差，读数会有误差，导致图像有点偏离，但仍符合实际情况，猜想是正确的。
　　参考文献：
　　[1]《物理》必修一 人民教育出版社，2010年4月第3版
　　[2]《物理》必修一 教师教学用书.人民教育出版社，2010年4月第3版
　　[3]陈进文.新课程观下高中物理实验学习策略探析.中学物理.2014年1月