為何物理課本不把此實驗設計的更完美?別高估初學者學習能力!

2020-12-04 物理畢業班

如果初中的同學們仔細研究對比一下物理課本上面的實驗和平時做過的物理試卷中的實驗的話,會發現一個秘密,此秘密臨近中考畢業的初三同學們更清楚。

這個秘密就是:物理課本上的實驗似乎並不是最完美的,有不少甚至是有缺點的,反而不如很多習題中的實驗更完美。

比如說「探究二力平衡」實驗,課本中採用的是放在水平桌面上的一個四輪小車,雖然此模型比單純的二力拉動物塊已經減少了所受桌面摩擦力的影響,但是和習題中的另一個模型比較起來又遜色不少,習題中常見的更完美的模型是二力拉動「紙片」,該模型既克服了摩擦力的不利因素,又非常容易探究二力反向這個平衡條件,因為用剪刀剪斷紙片就可以了。

再比如說「比較不同物質吸熱能力」實驗,老教材課本中採用的是用兩個酒精燈分別給水和煤油加熱,實際上該實驗有不少缺點,首先控制變量這一關就很難做到,比如說如何控制火焰相同?如果控制不了,那麼又如何控制在相同時間內讓液體吸收相同的熱量?所以習題中常把此實驗改成用一個酒精燈加熱,同時採用水浴法,把兩個試管中的水和煤油一起放在燒杯的水中加熱。這樣就能比較好的解決火焰問題。新教材中把酒精燈加熱改成了用相同的電加熱器加熱,也是比較好的。

今天我們來說一下力學中的一個實驗,此實驗也非常具有代表性,而且,學生們會在以後的做題中接連出錯,那怕到了中考,也依然會有學生出現問題。

這個實驗就是「探究影響滑動摩擦力大小的因素」。

乍一看,此實驗非常簡單。但是由於此實驗應用廣泛,對後續做力學題的影響是比較深遠的。

所以,我們有必要高度重視這個實驗,並且深入體會課本實驗和試題中實驗的區別和各自優缺點。另外,由於中考物理實驗考試必考此實驗,所以,在今年依然要進行中考物理實驗考試的地區的同學們,更要掌握住此物理實驗的嚴格規範操作步驟,以期得到滿分。

初中物理課本上的「探究影響滑動摩擦力大小的因素」實驗,採用的是用彈簧測力計水平勻速拉動物體的方法。但是試題中採用的則是把彈簧一端固定,另一端拉物體,然後拉動物體下方的長木板!

這兩個實驗所拉動的物體恰好相反!

【課本實驗的不足是:勻速拉動彈簧測力計不容易操作,彈簧測力計示數不穩定,讀數不準確!】

【改進後的試題實驗優點是:不必勻速拉動木板,易於操作,而且讀數時,彈簧測力計示數穩定,便於準確讀數!】

那麼問題來了,為什麼不直接採用改進實驗,而歷年物理課本都是沿用了有不足之處的實驗呢?

其實這是為了便於學生理解!

因為課本實驗,初學者很容易理解「水平勻速拉動的物體處於受力平衡狀態,因此彈簧測力計的示數等於木塊實際所受的摩擦力」,但是,如果課本實驗一上來就採用改進型實驗,學生們就需要費很大心思先弄懂為什麼不再需要勻速拉動木板就能準確測出滑動摩擦力,從而增大了理解難度。

而且,很多中學物理實驗是「大腦(理想)實驗」與「現實實驗」相結合的,那就是即便本實驗所有的同學們都無法做到真正的勻速拉動木板,但是依然不妨礙我們在大腦中勻速拉動木塊。

所以,從便於學生們理解的角度來設計物理課本實驗,然後再習題中創新改進實驗,這也非常符合人類的科學認知規律。

所以說,課本實驗的設計是非常科學合理的。不完美的實驗是為了完美的學習。

至此,我們就了解了本實驗的最重要的注意事項,另外還需要注意以下兩點:

1.該實驗採用了「轉換法」和「控制變量法」。(通過彈簧測力計示數的大小來反映摩擦力的大小);(分別控制壓力和接觸面的粗糙程度不變探究影響滑動摩擦力大小的因素)。

2.滑動摩擦力的大小只有「壓力大小」和「接觸面的粗糙程度」有關!

3.在實驗考試時,注意讀數時一定是在拉動過程中讀數,千萬不能停下來讀數,否則讀出的就是靜摩擦力了。

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