注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié) 避免定式思維

臧寶河

(高淳高級(jí)中學(xué) 江蘇 南京 211300)

高三物理復(fù)習(xí)過程中，學(xué)生做了大量的題目，很多題目看起來都“似曾相識(shí)”，特別是在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，由于學(xué)生沒有注意實(shí)驗(yàn)題目中的細(xì)節(jié)，沒有深刻理解實(shí)驗(yàn)原理，沒有注重實(shí)驗(yàn)過程的操作及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理，很容易被前面做過的一些實(shí)驗(yàn)題目所干擾，犯了定式思維錯(cuò)誤．

如何避免上述情況的發(fā)生，筆者根據(jù)實(shí)驗(yàn)中常見的一些錯(cuò)誤進(jìn)行歸類，淺談一下自己的看法，懇請(qǐng)各位同行批評(píng)指正．

1 注意題干中的細(xì)節(jié)

【例1】(2008年高考江蘇卷第10題)某同學(xué)想要了解導(dǎo)線在質(zhì)量相同時(shí)，電阻與截面積的關(guān)系，選取了材料相同、質(zhì)量相等的5卷導(dǎo)線，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量及相關(guān)計(jì)算得到如表1數(shù)據(jù).

表1 測(cè)量及計(jì)算導(dǎo)線的數(shù)據(jù)

請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷，該種導(dǎo)線的電阻R與截面積S是否滿足反比關(guān)系？若滿足反比關(guān)系，請(qǐng)說明理由；若不滿足，請(qǐng)寫出R與S應(yīng)滿足的關(guān)系．

2 注意實(shí)驗(yàn)儀器中的細(xì)節(jié)

【例2】在“描繪標(biāo)有2.5 V/1.2 W小燈泡伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，要求小燈泡兩端的電壓測(cè)量從零開始變化，并能盡量消除系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)室提供了下列可選用的器材

A：電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻1 Ω)

B：電流表A2(量程3 A，內(nèi)阻2 Ω)

C：電壓表V1(量程3.0 V，內(nèi)阻約3 kΩ)

D：電壓表V2(量程15.0 V，內(nèi)阻約5 kΩ)

E：滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為5 Ω，額定電流0.2 A)

F：滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為10 Ω，額定電流1 A)

G：電源E(電動(dòng)勢(shì)15 V，內(nèi)阻可忽略)

H：開關(guān)，導(dǎo)線若干．

(1)為了盡可能提高測(cè)量準(zhǔn)確度，應(yīng)選擇的器材為(只需填器材前面的字母)

電流表________．電壓表________．滑動(dòng)變阻器________．

(2)圖1中給出的測(cè)量電路中，最合適的電路是________．

解析:因?yàn)樾襞莸念~定電壓為2.5 V，通過計(jì)算可得小燈泡的額定電流為0.48 A，因此電流表選A,電壓表選C,滑動(dòng)變阻器R1的額定電流太小僅有0.2 A，所以滑動(dòng)變阻器選F．

圖1

錯(cuò)解:在第(2)問中，因?yàn)殡妷阂獜牧汩_始調(diào)節(jié)，故采用滑動(dòng)變阻器分壓解法．但在電流表內(nèi)外接法的選擇上很多同學(xué)犯了定式思維錯(cuò)誤，認(rèn)為小燈泡的電阻較小，所以選擇電流表外接．學(xué)生之所以犯這樣的錯(cuò)誤，主要是因?yàn)闆]有注意到實(shí)驗(yàn)儀器中“電流表A1的內(nèi)阻1 Ω”及題干中的“盡可能消除系統(tǒng)誤差”的這兩處細(xì)節(jié)而導(dǎo)致做錯(cuò)．

正確解法:本題中電流表的內(nèi)阻已知為1 Ω，其內(nèi)壓降可以算出，為了盡量減小系統(tǒng)誤差，故采用電流表內(nèi)接法．這樣不但能準(zhǔn)確地測(cè)出小燈泡的電流，還能準(zhǔn)確算出小燈泡兩端的電壓，從而較精確地測(cè)出小燈泡的電阻．因此答案應(yīng)該選A.

3 注意表格中的細(xì)節(jié)

【例3】(2009年高考江蘇卷第11題)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2(a)所示．

(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖2(b)所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車的加速度a=____________m/s2．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2.

圖2

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖像.

圖3

(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F圖線，發(fā)現(xiàn)圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因________________．

解析:第(1)問的答案為0.16或0.15．第(2)問的答案如圖3(b)所示．

錯(cuò)解:第(3)問很多同學(xué)由于受到以前做過的一些題目干擾，認(rèn)為是沒有平衡摩擦力而導(dǎo)致圖像不過原點(diǎn)，從而犯了定式思維錯(cuò)誤．實(shí)際上做錯(cuò)的主要原因是，因?yàn)楹芏嗤瑢W(xué)忽略掉了第(2)問中“平衡摩擦力后”及表格中“砝碼盤中砝碼總重力F(N)”這一細(xì)節(jié)．

正確解法:沒有考慮砝碼盤的重力，所以圖像不過原點(diǎn)．

4 注意圖像中的細(xì)節(jié)

【例4】為了測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某實(shí)驗(yàn)小組按下圖4(a)所示的電路圖連好實(shí)驗(yàn)電路，合上開關(guān)，電流表和電壓表的讀數(shù)正常，測(cè)出幾組電流、電壓的數(shù)值，并畫出如圖4(b)所示的圖像，由圖像可知，這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)為E=______V,內(nèi)阻r=______Ω．

圖4

5 注意問題中的細(xì)節(jié)

【例5】(2012年高考重慶卷第22題)某中學(xué)生課外科技活動(dòng)小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池，他們測(cè)量這種電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，并探究電極間距對(duì)E和r的影響．實(shí)驗(yàn)器材如圖5所示．

(1)測(cè)量E和r的實(shí)驗(yàn)方案為：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I，依據(jù)公式________，利用測(cè)量數(shù)據(jù)作出U-I圖像，得出E和r．

(2)將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，請(qǐng)?jiān)趫D中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路．

圖5

解析：第(1)問的答案為E=U+Ir，第(2)問，我們知道測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻共有兩種不同的連接方式，到底選哪一種呢？

錯(cuò)解：第(2)問中很多同學(xué)認(rèn)為水果電池的電阻為大電阻，電流表的內(nèi)阻和電源的內(nèi)阻相比可以忽略，因此根據(jù)圖6(a)連接電路，而沒有注意到第(2)問中的“將電壓表視為理想表”這一細(xì)節(jié)，因此犯了定式思維錯(cuò)誤．

正確解法：因?yàn)殡妷罕硪暈槔硐腚姳?，因此電壓表不分流，流過滑動(dòng)變阻器的電流與流過電源的電流相等，把電流表和滑動(dòng)變阻器相連，讓電壓表直接測(cè)路端電壓，如圖6(b)所示連接電路可減小實(shí)驗(yàn)誤差．

圖6

以上是實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中常見的一些問題，因此這就要求我們?cè)趯?shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)過程當(dāng)中，不僅要講清楚實(shí)驗(yàn)原理、方法、過程及數(shù)據(jù)處理等，更要注意實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)當(dāng)中的一些細(xì)節(jié)問題，要教會(huì)學(xué)生在解題時(shí)能夠?qū)︻}目進(jìn)行逐字推敲，特別是那些關(guān)鍵字、詞，嚴(yán)防產(chǎn)生思維定式．必要時(shí)可以對(duì)題目進(jìn)行變式，通過對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，將能力的培養(yǎng)融入到實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的細(xì)節(jié)中,從而達(dá)到提高學(xué)生分析問題和解決問題能力．