高中物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)的拓展

涂富根

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn) 拓展 能力 創(chuàng)新 實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）05-0176-01

高中物理中學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是高中物理教學(xué)中的重要組成部分，是學(xué)生探索物理規(guī)律，全面掌握物理知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、實(shí)踐和創(chuàng)新能力；提高學(xué)生興趣的好教材。從近幾年各省的高考來看，實(shí)驗(yàn)題都占18分左右，考的內(nèi)容幾乎都是學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，演示實(shí)驗(yàn)考得比較少，但從考題來看，并不是原原本本學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，而是基于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的變形題，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新能力。因此，高中物理的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)是非常重要的，這就需要加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究來達(dá)到目的。在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，既要很好地忠實(shí)教材，使學(xué)生全面理解實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)的方法，同時(shí)又要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)一些分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，使學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神得到充分培養(yǎng)；學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性得到充分發(fā)揮。下面我就如何對(duì)學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行拓展，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，談?wù)勎业捏w會(huì)。

1.對(duì)測(cè)量的技巧進(jìn)行拓展

物理學(xué)史告訴我們，實(shí)驗(yàn)測(cè)量的技巧對(duì)于解決一些物理實(shí)驗(yàn)難題至關(guān)重要，例如英國(guó)的卡文迪許巧妙地設(shè)計(jì)“扭秤裝置”比較準(zhǔn)確地測(cè)出引力常量，使牛頓的萬有引力定律有了真正的實(shí)用價(jià)值；美國(guó)的物理學(xué)家邁克爾遜巧妙地應(yīng)用旋轉(zhuǎn)正八面棱鏡的方法，比較準(zhǔn)確地測(cè)出了光的傳播速度，英國(guó)的物理學(xué)家托馬斯·楊巧妙地讓一束平行的單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫的擋板上，獲得兩束相干的光源。又如教科書中的《研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)》實(shí)驗(yàn)，測(cè)出加速度的方法，和《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用數(shù)學(xué)中的等差數(shù)列規(guī)律，巧妙地應(yīng)用了“紙帶法”研究。這都充分說明在教學(xué)中有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，注重實(shí)驗(yàn)技巧的應(yīng)用，是非常有必要的。這也促進(jìn)了學(xué)生的積極思維，發(fā)展了學(xué)生的智力。例如：在《測(cè)玻璃的折射率》的實(shí)驗(yàn)中，采用的是“插針法”確定入射光線、折射光線，然后用量角器測(cè)出入射角和折射角，再用數(shù)學(xué)用表查出其三角函數(shù)的正弦值，最后算出玻璃的折射率。在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生，如果不用量角器量角度和數(shù)學(xué)用表查三角函數(shù)的正弦值，而是給你圓規(guī)和刻度尺來測(cè)量，是否也能測(cè)出玻璃的折射率，并得出如下測(cè)量方法：如圖所示，以入射點(diǎn)O為圓心，以任意長(zhǎng)為半徑畫圓交AO于C，交OO′于D，作CE⊥NN′ DF⊥NN′，EF為垂足，用刻度尺量出線段CE、DF的長(zhǎng)度，則玻璃的折射率n=Sini/Sinr=CE/DF，采用這種方法更為簡(jiǎn)便，同時(shí)也提高了學(xué)生的興趣。

2.實(shí)驗(yàn)對(duì)象的拓展

如：在《測(cè)定金屬的電阻率》的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量的對(duì)象是一條金屬絲，根據(jù)R=ρL/S得到ρ=RS/L，只要測(cè)出金屬的長(zhǎng)度L和橫截面積S以及金屬絲的電阻R，就可以求出金屬的電阻率ρ，再引導(dǎo)學(xué)生如果測(cè)量對(duì)象是很薄的電阻膜，那又如何測(cè)出金屬膜的電阻率呢？就給學(xué)生這樣的實(shí)驗(yàn)測(cè)量的問題：一根表面均勻的鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的長(zhǎng)陶瓷管（其長(zhǎng)度為50cm左右，直徑D為10cm左右），鍍膜材料的電阻率ρ已知，管的兩端有導(dǎo)電箍AB現(xiàn)給你米尺，電壓表V，電流表A、電源E、滑動(dòng)變阻器R，電鍵S和導(dǎo)線若干，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)定金屬膜厚度d的方案，（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)定的物理量有哪些？（2）計(jì)算膜層厚度的公式是什么？（3）設(shè)計(jì)一個(gè)電路圖。這樣不但使學(xué)生對(duì)《測(cè)金屬的電阻率》實(shí)驗(yàn)的原理和方法有更深入的理解，而且也使學(xué)生樹立一個(gè)知識(shí)“變通”的意識(shí)及創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐能力。

3.實(shí)驗(yàn)器材的變化和拓展

實(shí)驗(yàn)器材是學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是必備的條件，如果沒有任何“器材”也就無實(shí)驗(yàn)可言，當(dāng)然，隨著科技進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)的器材也在不斷完美。因此，每一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材是不可缺少的，也要求學(xué)生明確其在實(shí)驗(yàn)中的作用。特別是在實(shí)驗(yàn)中起測(cè)量作用的儀器，還要求學(xué)生理解其測(cè)量原理和使用方法，并對(duì)其測(cè)量的量程、精度、以及誤差分析和使用的注意事項(xiàng)都要明確。實(shí)驗(yàn)的原理和方法不是孤立的，與器材是緊密聯(lián)系的。如果在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理和方法及器材的使用深入理解的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)的器材進(jìn)行變化和拓展，會(huì)更進(jìn)一步地啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的能力，如：在《測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》基礎(chǔ)上，給學(xué)生提出：如果電流表和電壓表的表盤有刻度但無刻度值（兩表量程都符合要求），另外給你電阻箱一個(gè)，那么，如何測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r呢？（1）請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)電路。（2）推導(dǎo)出你所測(cè)出的電阻的表達(dá)式。這樣，學(xué)生對(duì)閉合電路的歐姆定律以及《測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》的實(shí)驗(yàn)原理和方法就有更深層次的理解和把握。如若不僅是紙上談兵，而把電流表和電壓表上的刻度值用膠布遮擋掉，讓學(xué)生來按照自己的設(shè)計(jì)方案來實(shí)驗(yàn)，收獲就會(huì)更大。

4.測(cè)量方法的拓展

實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法是基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量原理的基礎(chǔ)上確定下來的，學(xué)生只有充分地理解實(shí)驗(yàn)的原理才可能對(duì)實(shí)驗(yàn)的方法正確把握。如果在學(xué)生全面把握教材中的實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量方法進(jìn)行適當(dāng)拓展，這樣不但會(huì)使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的方法和原理有更深入的理解，而且可似使學(xué)生的思維發(fā)散，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用知識(shí)的能力。例如在《研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)》的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定小車的加速度 a，還可以通過求出紙帶上通過計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法，在直角坐標(biāo)系中以時(shí)間t為橫坐標(biāo)，以瞬時(shí)速度V為縱坐標(biāo)描出各點(diǎn)，然后把這些點(diǎn)連成一條直線，就可以得出v-t圖象，從直線的斜率來求出小車的加速度a（a=tanα=△v/△t）這樣使學(xué)生的思路“豁然開朗”。又如在《研究平拋物體》的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，若某同學(xué)粗心，只記下重垂線方向y，卻忘記記下槽末端的位置是否能在幫他計(jì)算出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0？再如在《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》的實(shí)驗(yàn)中，由重物帶動(dòng)的紙帶打出的點(diǎn)不夠清晰，其中重物釋放時(shí)打的第一個(gè)點(diǎn)可以確定，另外可確定兩個(gè)連續(xù)的點(diǎn)A、B，由此你是否能驗(yàn)證機(jī)械能守恒？這些在原有的基礎(chǔ)上有所變化，使學(xué)生的思維空間更加寬闊。

總之，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不能千篇一律，一定要針對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)拓展，如《把電流表改裝為電壓表》的實(shí)驗(yàn)中，可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)改裝成雙量程的電壓表；在《測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》實(shí)驗(yàn)中，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行誤差分析的同時(shí)，若電壓表的內(nèi)阻Rv遠(yuǎn)大于電源的內(nèi)阻r0時(shí)，可采用將電壓表直接接在電源的兩端測(cè)出電源電動(dòng)勢(shì)，若電流表的內(nèi)阻RA遠(yuǎn)小于電源的內(nèi)阻時(shí)，可采用“短路法”，即將電流表直接接在電源電路上測(cè)出短路電流，也可以給學(xué)生介紹“半偏法”測(cè)電動(dòng)勢(shì)。只要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中充分利用機(jī)會(huì)，在學(xué)生掌握教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)拓展，就能更好地培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用知識(shí)的能力，以發(fā)展學(xué)生的思維；就能更好地使學(xué)生把物理知識(shí)聯(lián)系實(shí)際，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力；就能更好地使學(xué)生不墨守成規(guī)，尋找變化和創(chuàng)新，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社物理室編著《高級(jí)中學(xué)物理教科書》

[2]王興乃、羅棟國(guó)等編著《高中物理實(shí)驗(yàn)大全》電子工業(yè)出版社