關(guān)于初中物理教材中“測量平均速度”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)。當(dāng)我完成中國九年義務(wù)教育初中物理教材第一卷第二章第三節(jié)“實(shí)驗(yàn)：測量平均速度”規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我常常擔(dān)心秒表的控制是否準(zhǔn)確。 ，更重要的是，這個(gè)實(shí)驗(yàn)中時(shí)間的測量，是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否科學(xué)的決定性因素。為此，在我的指導(dǎo)下，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)了另外兩種與課本上不同的實(shí)驗(yàn)方法。這些方法很好地解決了時(shí)間測量的難題?，F(xiàn)簡單介紹如下，還請專家指正。 1、用打點(diǎn)定時(shí)器的等時(shí)計(jì)數(shù)來代替秒表的計(jì)時(shí)。在初中物理課本上，編者明確指出：在物理中，速度是用來表示物體運(yùn)動速度的快慢。有很多方法可以比較物體的運(yùn)動速度。常見的有：（1）距離相同時(shí)，通過比較時(shí)間差； (2)比較相同時(shí)間下的距離； (3)通過計(jì)算距離與時(shí)間的比值。書上實(shí)驗(yàn)用的方法應(yīng)該是上面提到的第一種。學(xué)生們想為什么不采用第二種方案呢？受這個(gè)想法的啟發(fā)，我們對課本實(shí)驗(yàn)做了一些改進(jìn)： 1、將原來的實(shí)驗(yàn)改為通過比較同一行程所用的時(shí)間來比較汽車在兩半行程中的平均速度。汽車在不同時(shí)間段的平均速度是由不同的行駛距離決定的。 2. 將實(shí)驗(yàn)中測量時(shí)間的秒表改為高中實(shí)驗(yàn)室常見的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。根據(jù)打點(diǎn)定時(shí)器上的說明，可以確定其打點(diǎn)時(shí)間間隔（即使實(shí)際的時(shí)間間隔與說明所說的不同，因?yàn)樵谙嗤膶?shí)驗(yàn)環(huán)境下網(wǎng)校頭條，結(jié)果不會對結(jié)果產(chǎn)生太大影響）實(shí)驗(yàn)結(jié)論）。
3、對實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行相應(yīng)修改：（1）將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜坡上端。 （2）根據(jù)需要設(shè)置斜角的斜度和紙張的長度（紙張的長度應(yīng)小于斜角的有效長度-減去打點(diǎn)定時(shí)器占用的長度）。 (3) 關(guān)閉打點(diǎn)電路的同時(shí)，讓小車從坡頂自由滑行。 (4) 將夾在小車上的紙條拆下，根據(jù)最優(yōu)化原則——舍去頭尾保留中間，選取中間部分的一些點(diǎn)，將其分成兩部分進(jìn)行研究（測量小車行駛的距離）兩個(gè)相等的時(shí)間段，用公式計(jì)算其對應(yīng)的平均速度）。 (5)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，得出與書中類似的結(jié)論。通過比較，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)轉(zhuǎn)變：1、實(shí)驗(yàn)原理的轉(zhuǎn)變——不同時(shí)間相同旅程變成了相同時(shí)間不同旅程； 2、分次實(shí)驗(yàn)變?yōu)橐淮螌?shí)驗(yàn)——原實(shí)驗(yàn)中的前半程行程時(shí)間將全程時(shí)間的分次實(shí)驗(yàn)、分次測量改為一次實(shí)驗(yàn)兩次測量（測量兩個(gè)相等時(shí)間段內(nèi)行駛的距離） 。正是由于這兩個(gè)變換，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取變得更加容易，實(shí)驗(yàn)誤差大大減小，形成了勻速直線運(yùn)動情況下速度的定義思維。課本上的這種默契，為我們剛接觸物理科學(xué)的初中生理解平均速度的概念鋪平了道路。 2、利用輔助電路來控制時(shí)序。正如文章開頭提到的，教科書實(shí)驗(yàn)中用秒表手動計(jì)時(shí)非常不方便，無形中增加了實(shí)驗(yàn)的誤差。初三學(xué)習(xí)了電氣知識后，學(xué)生們發(fā)現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)一個(gè)自動控制定時(shí)的電路，可以消除手動定時(shí)帶來的麻煩。
1、實(shí)驗(yàn)裝置：（1）選擇尺寸合適、表面光滑的金屬球代替原車。使用市場上常見的電子石英表，精確到0.01秒。 （2）將原來的平坡改為油漆光滑的雙軌木跑道。軌道上半部兩側(cè)埋有兩片互相絕緣的薄金屬片初中物理速度的概念，作為電動鑰匙K2的兩個(gè)靜觸頭，金屬球在金屬片上滾動相當(dāng)于閉合電動鑰匙K2，否則電動鑰匙K2打開。 (3)將活動電鑰匙K1水平埋入軌道頂部附近，卡住金屬球。關(guān)閉電鑰匙K1的同時(shí)，金屬球開始沿軌道滾動。另外，將控制電路的其他部分敷設(shè)在軌道坡度的適當(dāng)位置（要求能方便觀察電子表的計(jì)時(shí)）。 (4)在軌道底部安裝連桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)被小球擊中時(shí)，會自動彈起電鑰匙K1。 2、實(shí)驗(yàn)過程： (1)合上電動鑰匙K1，讓金屬球沿軌道自由滾動。接下來初中物理速度的概念，當(dāng)球在鋪有金屬片的半軌道上滾動時(shí)，就像關(guān)閉電子鑰匙K2一樣，電子表1和2同時(shí)開始計(jì)時(shí)； (2)當(dāng)球滾到軌道下半部時(shí)，軌道兩側(cè)不再多出一個(gè)金屬片，相當(dāng)于電鑰匙K2斷開，電子表2停止計(jì)時(shí)，電子表2停止計(jì)時(shí)。 1 仍然守時(shí)； (3)當(dāng)球滾到軌道底部時(shí)，球會撞擊軌道底部的機(jī)構(gòu)，彈出電動鑰匙K1。表1 定時(shí)器停止。 (4)根據(jù)兩只手表的計(jì)時(shí)和預(yù)先測量的賽道長度，可以計(jì)算出每個(gè)不同路段的平均速度。通過上述實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，學(xué)生不僅提高了對知識的理解，而且真正體驗(yàn)到運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的成功喜悅，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。因此，引導(dǎo)學(xué)生參與我們教學(xué)實(shí)驗(yàn)的研發(fā)活動，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、從事物理、研究物理的興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新等科學(xué)素養(yǎng)。不能說它不是一個(gè)值得探索的教學(xué)和研究課題。池宇辰 福建省永安市第七中學(xué) ()
