怎樣進(jìn)行普通物理實(shí)驗(yàn)

張真+向德慶

摘 要： 普通物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)必修的基礎(chǔ)課程。在高等師范院校物理學(xué)專業(yè)開設(shè)普通物理實(shí)驗(yàn)課，有利于讓學(xué)生更好地掌握物理理論知識(shí)，進(jìn)一步通過用物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證物理理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析和解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題的能力，使學(xué)生更好地掌握物理理論知識(shí)。

關(guān)鍵詞： 普通物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 目的和任務(wù) 動(dòng)手能力

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和物理理論的驗(yàn)證，都離不開物理實(shí)驗(yàn)。普通物理實(shí)驗(yàn)是師范學(xué)院物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生必修重要課程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)大綱的要求，師范學(xué)院物理系學(xué)生的具體情況，以及多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和方法，我們總結(jié)歸納出如何進(jìn)行普通物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)。以更好地培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手做物理實(shí)驗(yàn)的能力；理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的能力；分析和解決問題的能力，為培養(yǎng)更多合格的中學(xué)物理教師打下良好基礎(chǔ)。

1.基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課的目的和任務(wù)

物理實(shí)驗(yàn)是一門基礎(chǔ)課程，要讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握好基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，成為合格的中學(xué)物理教師，有以下三方面的教學(xué)目的和任務(wù)。

（1）讓學(xué)生掌握物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和技能，并能運(yùn)用物理理論分析物理現(xiàn)象和規(guī)律，加深對(duì)物理知識(shí)的理解和掌握。

（2）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力，主要包括：自學(xué)能力；動(dòng)手實(shí)踐的能力；思維判斷的能力；表達(dá)和書寫能力，等等。

（3）培養(yǎng)和提高學(xué)生從事物理實(shí)驗(yàn)的基本素質(zhì)。

普通物理實(shí)驗(yàn)課是一門實(shí)踐性課程，學(xué)生是在自己獨(dú)立工作的過程中學(xué)習(xí)和掌握物理知識(shí)的，同時(shí)不斷提高自己的動(dòng)手能力。這樣才能使學(xué)生有效掌握理論知識(shí)，形成基本的實(shí)踐技能和分析解決問題的能力。

2.怎樣進(jìn)行基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)安排不可能像理論課教學(xué)那樣進(jìn)行。而基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課，就要求學(xué)生有較多時(shí)間和較強(qiáng)的獨(dú)立工作能力。因此，要學(xué)習(xí)和掌握好基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課，關(guān)鍵要注意掌握好幾個(gè)基本環(huán)節(jié)。

（1）實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)工作

首先要認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課的教材或其參考書籍。它對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)驗(yàn)的主要儀器和器材及基本的原理部分都作了明確論述。因此，一般預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要包括以下方面：實(shí)驗(yàn)名稱；實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)驗(yàn)的基本理論和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)記錄表格的擬定和回答實(shí)驗(yàn)的要求和預(yù)習(xí)思考題等。

（2）實(shí)驗(yàn)課的進(jìn)行

學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)遵守實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度。在做力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般都要認(rèn)真閱讀有關(guān)儀器的說明書和注意事項(xiàng)，并在教師指導(dǎo)下正確使用儀器，穩(wěn)拿和穩(wěn)放，防止儀器損壞。在做電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須由指導(dǎo)教師檢查實(shí)驗(yàn)線路，正確無誤后才可以接通電源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器的正確使用和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量等操作。

例如：在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用單擺測(cè)重力加速度時(shí)，首先要測(cè)出擺線長(zhǎng)l和小球的半徑值，在球的振幅小于擺長(zhǎng)1/12時(shí)，θ<5°時(shí)，由g=4πl(wèi)/T計(jì)算g的值。在實(shí)驗(yàn)中一般測(cè)量連續(xù)擺動(dòng)n個(gè)周期的時(shí)間t，則T=t/n，因此g=4π（nl/t）。在測(cè)量時(shí)，當(dāng)擺錘過平衡位置O時(shí)，按表計(jì)時(shí)可以減小系統(tǒng)誤差，使測(cè)量的重力加速度g的值準(zhǔn)確度高些。在實(shí)驗(yàn)過程中，讓學(xué)生思考單擺的系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量重力加速度的影響。另外，可以用自由落下物體的實(shí)驗(yàn)測(cè)量重力加速度g的值。

再如：在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，用伏安法測(cè)電阻或二極管的特性時(shí)，首先要知道什么是伏安法？什么是電表的內(nèi)接法和外接法？為什么說二極管具有單向?qū)щ娦缘葐栴}的思考？伏安法是用伏特計(jì)電阻兩端的電壓值，用安培計(jì)測(cè)量電阻的電流值，再根據(jù)歐姆定律R=U/I，計(jì)算電阻值的方法是伏安法。然后讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過調(diào)節(jié)滑線電阻器和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中掌握滑線電阻器的限流和分壓的使用方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，要不斷思考采用什么方法進(jìn)行測(cè)量電阻或二極管，可以減小實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差，提高測(cè)量電阻或二極管特性的精確度。

（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫

寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主要目的是進(jìn)一步培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生用書面的方式，總結(jié)和歸納實(shí)驗(yàn)的目的和要求；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的物理理論知識(shí)；實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的測(cè)量、記錄和處理；并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合物理理論知識(shí)進(jìn)行計(jì)算或作圖等處理；再對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的分析和討論；通過對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生和主要來源進(jìn)行分析，探討如何減小實(shí)驗(yàn)中是系統(tǒng)誤差以達(dá)到精確測(cè)量的目的。

（4）實(shí)驗(yàn)課的評(píng)分

從師范院校幾十年開設(shè)實(shí)驗(yàn)課情況看，學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)比較感興趣?？梢园炎约涸诖髮W(xué)和高中所學(xué)的物理理論知識(shí)，通過自己的實(shí)踐（數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理）進(jìn)行驗(yàn)證，還通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫，更有利于物理知識(shí)的理解和掌握。我們每學(xué)期對(duì)開設(shè)的普通物理實(shí)驗(yàn)課要進(jìn)行考查，在計(jì)算學(xué)生實(shí)驗(yàn)總評(píng)成績(jī)時(shí)，一般情況為：90分以上的占全班人數(shù)的5%左右；80分以上35%；70分以上35%；60分以上22%左右；60分以下3%左右或無。在師范院校上物理實(shí)驗(yàn)課，主要還看學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和表現(xiàn)。

3.結(jié)語

普通物理實(shí)驗(yàn)課的基本要求，強(qiáng)調(diào)的是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力，以及把物理理論知識(shí)與實(shí)際相聯(lián)系的能力。只有這樣學(xué)生做物理實(shí)驗(yàn)時(shí)才能有效調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。在師范學(xué)院開設(shè)普通物理實(shí)驗(yàn)，是為了培養(yǎng)合格的中學(xué)物理教師，以適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)中學(xué)物理教學(xué)的需要。

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