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摘 要：实验教科书上的一个演示实验“研究红蜡块的运动”在实际教学过程中存在一些问题，笔者进行适当创新改进，符合新课标的要求，很好地达到了教学目的！
关键词：实验；探究；创新；改进
关于演示实验
“研究红蜡块的运动”是现行《人教版普通高中课程标准实验教科书物理必修2》第五章《曲线运动》的第2节“质点在平面内的运动”中的重要演示实验。如图1所示：
教科书运用红蜡块（而不是轮船渡河现象）来研究质点在平面内的位置、轨迹和速度问题，主要是考虑蜡块实验方便，操作简单，直接能够在课堂里观察，可以直观的让学生了解平面内的曲线运动，能够清楚的反映出运动合成所用的平行四边形定则的图示方法，并帮助学生体会这类问题的研究方法。红蜡块演示实验在该节教学内容中是比较重要的。
演示实验存在的问题
该实验在操作时存在以下困难：①实验中由于红蜡块与水的密度差异，总是浮在玻璃管的一端，每次观察现象比较时需要倒置两次才能获得有效的实验数据。这不仅操作麻烦，也产生不必要的实验干扰；②实验中水平方向用手直接移动，难以做到实验目的要求的匀速运动；③实验中蜡块运动轨迹不易观察和描述，使描述轨迹的学生活动难以开展。主要原因是在黑板背景衬托下学生观察时注意力只能集中在某一处，而分析合运动与分运动的关系时需要不断变换观察对象，观察的过程又是思考的过程，所以最后的演示教学参考书要求教师多做几遍；而因玻璃管反光对其内部红蜡块的观察也会产生干扰，使演示效果不理想，教学参考书要求教师播放教参所附光盘的相应录像，并建议教师在教学中补充一些实验，以增强说服力！
为了解决上述困难,也为了增强演示实验的科学性、精确性和严谨性，笔者对该演示实验进行了改进，把它的实验目的明确为：（1）探究物体位移合成的平行四边形定则；（2）确定实际运动中的合运动与分运动。改进后的演示仪器不仅解决了上述困难，并且仪器制作简单，实验操作方便，实验效果比较理想。
实验装置的改进
如图2所示：
实验器材
由下而上依次是可调底座、带方格的白板、包裹纱布的穿孔小钢球、细线、直尺、紧固螺钉、短杆、红色墨水、白板笔、三角板。
实验操作过程
1、在白板上用白板笔确定坐标原点O和两坐标轴X、Y，且在两轴上标出合适的分度值；把直尺的左端和细线的上端用紧固螺钉钉在正Y轴上某个位置（如10个单元格的位置），细线的另一端拴好一个包裹纱布的穿孔小钢球(下称“小球”)，使小球的中心与坐标原点O重合；用底座夹紧固定白板，并调整底座使白板平面稍向后倾斜（以便使小球在运动过程中能与白板充分接触挤压，留下清晰轨迹）；把小球放入红色墨水中，使包裹的纱布被红色墨水充分浸染。
2、转动直尺，使直尺的下边沿与Y轴垂直，右手用短杆挑起细线沿直尺的下边沿向右缓慢平移，此时小球也开始移动，被染色的小球则在白板上描出红色的运动轨迹，此时注意观察小球所处的位置如O1点，如图3所示：
当短杆挑起细线沿直尺的下边沿向右缓慢平移时，小球随短杆的右移即获得一个水平向右的分运动；由于细线上部分由竖直变为水平，使悬线在竖直方向缩短，这时小球又获得一个向上的分运动。由细线的不可伸缩性知，细线竖直缩短的长度恰好等于水平部分获得的长度，说明小球的竖直分位移和水平分位移在任何一段时间内都相等，这与短杆水平缓慢右移的快慢无关。通过实验探究初步得出结论：物体运动的位移合成遵循平行四边形定则；小球参与了竖直和水平两个分运动，实际小球的运动是O→O1，其方向与正X轴方向约呈45°角，即合运动的方向。
3、重复步骤2，只是现在转动直尺与水平方向呈大约37°角（通过方格确定），如图4所示：
现使短杆向右产生4个单元格的水平位移，如图，根据几何关系得到，小球此时也产生了4个单元格的水平位移和2个单元格的竖直位移，如果步骤2中结论：物体运动的位移合成遵循平行四边形定则成立，则小球应该到达图中的O2点。通过实验操作过程要求学生仔细观察，实验现象与猜想的预计结果完全吻合，则证实实验探究取得初步成果。
4、重复步骤2，现在转动直尺与水平方向呈任意角 。如图5所示：
此时小球运动的位移合成依然遵循平行四边形定则，实际小球的运动是O→O3，即合运动的方向。
讨论
实验优点：
1.该实验现象直观，能够跟踪显示小球的运动轨迹。实验中得到小球曲线的轨迹对学生进一步理解运动物体位移合成的规律有重要意义。
2.设计这样的实验装置可以使得学生更好地观察物体运动的合成问题，并可以与学生进行互动，使更多学生参与到物理实验的操作过程中来，在学习运动合成的过程中，也能体验通过设计实验来研究物理问题的方法。
3.小球是否受摩擦力及短杆是否做匀速运动对本实验要达到的实验目的无影响，这样本实验对器材要求大大降低，实验过程可控性强，操作简单，便于演示。
4.本实验的直尺由水平方向转到任意角，由特殊到一般，由简单到复杂，层层递进，逐次探究，符合中学生的认知规律。
实验缺点：实验中用手操作短杆难以做到匀速平稳运动，小球偶有晃动，会拖出曲线轨迹，如果用来研究物体运动的速度规律误差会比较大。
参考文献：
[1] 《普通高中课程标准实验教科书物理必修2》 张大昌总主编.
[2] 《普通高中课程标准实验教科书物理必修2教师教学用书》杜敏主编.
关键词：实验；探究；创新；改进
关于演示实验
“研究红蜡块的运动”是现行《人教版普通高中课程标准实验教科书物理必修2》第五章《曲线运动》的第2节“质点在平面内的运动”中的重要演示实验。如图1所示：
教科书运用红蜡块（而不是轮船渡河现象）来研究质点在平面内的位置、轨迹和速度问题，主要是考虑蜡块实验方便，操作简单，直接能够在课堂里观察，可以直观的让学生了解平面内的曲线运动，能够清楚的反映出运动合成所用的平行四边形定则的图示方法，并帮助学生体会这类问题的研究方法。红蜡块演示实验在该节教学内容中是比较重要的。
演示实验存在的问题
该实验在操作时存在以下困难：①实验中由于红蜡块与水的密度差异，总是浮在玻璃管的一端，每次观察现象比较时需要倒置两次才能获得有效的实验数据。这不仅操作麻烦，也产生不必要的实验干扰；②实验中水平方向用手直接移动，难以做到实验目的要求的匀速运动；③实验中蜡块运动轨迹不易观察和描述，使描述轨迹的学生活动难以开展。主要原因是在黑板背景衬托下学生观察时注意力只能集中在某一处，而分析合运动与分运动的关系时需要不断变换观察对象，观察的过程又是思考的过程，所以最后的演示教学参考书要求教师多做几遍；而因玻璃管反光对其内部红蜡块的观察也会产生干扰，使演示效果不理想，教学参考书要求教师播放教参所附光盘的相应录像，并建议教师在教学中补充一些实验，以增强说服力！
为了解决上述困难,也为了增强演示实验的科学性、精确性和严谨性，笔者对该演示实验进行了改进，把它的实验目的明确为：（1）探究物体位移合成的平行四边形定则；（2）确定实际运动中的合运动与分运动。改进后的演示仪器不仅解决了上述困难，并且仪器制作简单，实验操作方便，实验效果比较理想。
实验装置的改进
如图2所示：
实验器材
由下而上依次是可调底座、带方格的白板、包裹纱布的穿孔小钢球、细线、直尺、紧固螺钉、短杆、红色墨水、白板笔、三角板。
实验操作过程
1、在白板上用白板笔确定坐标原点O和两坐标轴X、Y，且在两轴上标出合适的分度值；把直尺的左端和细线的上端用紧固螺钉钉在正Y轴上某个位置（如10个单元格的位置），细线的另一端拴好一个包裹纱布的穿孔小钢球(下称“小球”)，使小球的中心与坐标原点O重合；用底座夹紧固定白板，并调整底座使白板平面稍向后倾斜（以便使小球在运动过程中能与白板充分接触挤压，留下清晰轨迹）；把小球放入红色墨水中，使包裹的纱布被红色墨水充分浸染。
2、转动直尺，使直尺的下边沿与Y轴垂直，右手用短杆挑起细线沿直尺的下边沿向右缓慢平移，此时小球也开始移动，被染色的小球则在白板上描出红色的运动轨迹，此时注意观察小球所处的位置如O1点，如图3所示：
当短杆挑起细线沿直尺的下边沿向右缓慢平移时，小球随短杆的右移即获得一个水平向右的分运动；由于细线上部分由竖直变为水平，使悬线在竖直方向缩短，这时小球又获得一个向上的分运动。由细线的不可伸缩性知，细线竖直缩短的长度恰好等于水平部分获得的长度，说明小球的竖直分位移和水平分位移在任何一段时间内都相等，这与短杆水平缓慢右移的快慢无关。通过实验探究初步得出结论：物体运动的位移合成遵循平行四边形定则；小球参与了竖直和水平两个分运动，实际小球的运动是O→O1，其方向与正X轴方向约呈45°角，即合运动的方向。
3、重复步骤2，只是现在转动直尺与水平方向呈大约37°角（通过方格确定），如图4所示：
现使短杆向右产生4个单元格的水平位移，如图，根据几何关系得到，小球此时也产生了4个单元格的水平位移和2个单元格的竖直位移，如果步骤2中结论：物体运动的位移合成遵循平行四边形定则成立，则小球应该到达图中的O2点。通过实验操作过程要求学生仔细观察，实验现象与猜想的预计结果完全吻合，则证实实验探究取得初步成果。
4、重复步骤2，现在转动直尺与水平方向呈任意角 。如图5所示：
此时小球运动的位移合成依然遵循平行四边形定则，实际小球的运动是O→O3，即合运动的方向。
讨论
实验优点：
1.该实验现象直观，能够跟踪显示小球的运动轨迹。实验中得到小球曲线的轨迹对学生进一步理解运动物体位移合成的规律有重要意义。
2.设计这样的实验装置可以使得学生更好地观察物体运动的合成问题，并可以与学生进行互动，使更多学生参与到物理实验的操作过程中来，在学习运动合成的过程中，也能体验通过设计实验来研究物理问题的方法。
3.小球是否受摩擦力及短杆是否做匀速运动对本实验要达到的实验目的无影响，这样本实验对器材要求大大降低，实验过程可控性强，操作简单，便于演示。
4.本实验的直尺由水平方向转到任意角，由特殊到一般，由简单到复杂，层层递进，逐次探究，符合中学生的认知规律。
实验缺点：实验中用手操作短杆难以做到匀速平稳运动，小球偶有晃动，会拖出曲线轨迹，如果用来研究物体运动的速度规律误差会比较大。
参考文献：
[1] 《普通高中课程标准实验教科书物理必修2》 张大昌总主编.
[2] 《普通高中课程标准实验教科书物理必修2教师教学用书》杜敏主编.