高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性

李懷英

【摘 要】物理學(xué)本身是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它是以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，它的規(guī)律都是通過對(duì)生活中的一些現(xiàn)象觀察和在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真思考總結(jié)得來的。而實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ质歉呖贾攸c(diǎn)考察的五大能力之一，要求考生能明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解?shí)驗(yàn)原理和方法，會(huì)使用儀器、觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄并處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且能夠靈活地運(yùn)用已學(xué)過的物理理論、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問題。

【關(guān)鍵詞】物理教學(xué)；物理實(shí)驗(yàn)；趣味性；科學(xué)

在物理教學(xué)中物理實(shí)驗(yàn)是一個(gè)重要內(nèi)容，也是物理教學(xué)的重要方法和手段；實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論講授相配合，有利于學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的正確建立，深刻理解和鞏固掌握；實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，是幫助學(xué)生樹立正確觀點(diǎn)，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)的有效措施。

在物理學(xué)中，每個(gè)概念的建立、定律的發(fā)現(xiàn)，都有其堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。物理實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)是物理課程和教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，是學(xué)生理解基礎(chǔ)知識(shí)，形成基本技能，樹立科學(xué)思想，形成科學(xué)態(tài)度所不可或缺的。在中學(xué)物理教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)長期得不到重視，有其深刻的原因。有很多教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義認(rèn)識(shí)不足，狹隘地認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，而高考分值只有十幾分，遠(yuǎn)不如騰出時(shí)間多做題來得實(shí)惠，殊不知實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成敗不僅直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)題的解答水平，更重要的是它是物理教與學(xué)的不可分割的有機(jī)組成部分。

一、實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

實(shí)驗(yàn)具有趣味性，它能充分運(yùn)用學(xué)生的各種感官，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。興趣是產(chǎn)生動(dòng)機(jī)的重要條件，是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的一種心理表現(xiàn)，是一個(gè)人獲得知識(shí)，開闊視野，推動(dòng)學(xué)習(xí)的一種內(nèi)部強(qiáng)勁的動(dòng)力。因此，在物理教學(xué)過程中，通過實(shí)驗(yàn)為學(xué)生展現(xiàn)出生動(dòng)直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境。將極大地吸引學(xué)生的注意力，有利于學(xué)生去研究物理現(xiàn)象，探索物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。

二、物理實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

教師在演示實(shí)驗(yàn)中，首先要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)觀察的目的，其次要讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的裝置，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)儀器的初始狀態(tài)，了解各部分儀器、儀表的作用與功能，使學(xué)生對(duì)觀察的目的，實(shí)驗(yàn)的儀器裝置有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)。在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先讓學(xué)生看清電路。要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的發(fā)生和變化過程，演示實(shí)驗(yàn)一般要重復(fù)做二至三次，以便于學(xué)生反復(fù)觀察，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)論，教師還要帶領(lǐng)學(xué)生分析思考逐步形成理論。這樣，學(xué)生的觀察能力得到了培養(yǎng)，對(duì)理論知識(shí)建立的過程有了較清楚的認(rèn)識(shí)，使知識(shí)具體化，幫助學(xué)生理解較抽象的理論物理知識(shí)，能夠使其久久留與腦海之中，保持較長的記憶時(shí)間。一般地，第一次演示時(shí)，讓學(xué)生集中觀察發(fā)生的現(xiàn)象，第二次要求學(xué)生觀察老師的操作，以便明確現(xiàn)象是怎樣發(fā)生的，第三次讓學(xué)生綜合觀察現(xiàn)象發(fā)生的過程及其結(jié)果如何。

為了增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的效果，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，教師可以在演示實(shí)驗(yàn)前或演示實(shí)驗(yàn)過程中，提出一些思考性的問題，以便引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的現(xiàn)象及現(xiàn)象變化過程，把學(xué)生的無意注意轉(zhuǎn)化為有意注意，引導(dǎo)學(xué)生集中注意力觀察最需要觀察的事物，并在演示實(shí)驗(yàn)過程中指導(dǎo)學(xué)生觀察方法，以及觀察中應(yīng)注意的問題。也可以讓每個(gè)學(xué)生看完教師的無聲演示后，寫下自己所觀察到的現(xiàn)象和過程，這也是考察學(xué)生觀察能力的有效方法之一。經(jīng)過這樣反復(fù)多次的訓(xùn)練，即可不斷提高學(xué)生的觀察能力。

三、通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，體現(xiàn)設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練思維方法

1.轉(zhuǎn)換法

物理學(xué)科是一門精確的定量化的學(xué)科，在物理實(shí)驗(yàn)中需要準(zhǔn)確地測定物理量，但許多物理特征，過程或物理量要想直接觀測有困難，可以把所要觀測的變量轉(zhuǎn)換成其他間接觀察和測量，這就是轉(zhuǎn)換法。高一物理教材中體現(xiàn)轉(zhuǎn)換法的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)有“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”，該實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生測定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，是根據(jù)在各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移之差與加速度之間滿足的關(guān)系把對(duì)a的測量轉(zhuǎn)換為s與T的測量。

2.比較法

比較法就是在一定的實(shí)驗(yàn)條件下找出研究對(duì)象之間的同一性和差異性。比較是認(rèn)識(shí)事物的基礎(chǔ)，因而廣泛用于物理實(shí)驗(yàn)中，從而來探索物理規(guī)律。在高一物理教材中，“平拋物體的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)將平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)相比較，從而說明了平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向速度的大小并不影響平拋物體在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，在此基礎(chǔ)上學(xué)生就較易理解平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律了。

3.控制法

在高中物理實(shí)驗(yàn)操作過程中，往往存在著多種變化的因素，為了研究它們之間的關(guān)系可以控制一些不變量，依次研究某一因素的影響，這種方法稱之為控制法（或控制變量法）。例如，在研究物體的加速度跟物體受的外力及物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系的演示實(shí)驗(yàn)中，為了弄清楚外力F，質(zhì)量m兩個(gè)因子中的每一個(gè)分別對(duì)物體加速度a的影響，必須這樣來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在m一定的條件下改變F，考察a-F之間存在的函數(shù)關(guān)系；在F一定的條件下改變m，考察a-m之間存在的函數(shù)關(guān)系。由此可見，控制實(shí)驗(yàn)條件的思想是物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思想之一。事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們都必須適當(dāng)?shù)乜刂茖?shí)驗(yàn)的條件，控制條件是為了創(chuàng)設(shè)有利于物理規(guī)則推導(dǎo)的物理環(huán)境，突出反映研究對(duì)象本質(zhì)的物理量間的關(guān)系，以進(jìn)行有目的研究。

4.留跡法

在物理實(shí)驗(yàn)中，有些物理現(xiàn)象瞬間即逝，如運(yùn)動(dòng)物體所處的位置，軌跡或圖像等，用一定的方法把這些物理現(xiàn)象記錄下來，然后通過測量或觀察來進(jìn)行研究，這就是留跡法。高一物理學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”和“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”中，就是通過紙帶上打出的點(diǎn)記錄下小車和重物在不同時(shí)刻的位移，從而求出小車的加速度和重物的速度；又如在“平拋物體的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，利用閃光照相記錄自由落體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡來研究物體平拋運(yùn)動(dòng)所遵循的物理規(guī)律。上述兩例都是在物理實(shí)驗(yàn)中采用了留跡法。

四、通過物理實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證物理假說，檢驗(yàn)物理理論

通過實(shí)驗(yàn)不僅可以發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，建立物理理論，而且還能驗(yàn)證物理假說，檢查物理理論的真?zhèn)?。因此，?shí)驗(yàn)既是建立理論的源泉，又是檢驗(yàn)理論真理性的標(biāo)準(zhǔn)。例如法拉第由“電生磁”萌發(fā)的“磁生電”的假說，被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后才變?yōu)槲锢硪?guī)律。另一方面，作為標(biāo)準(zhǔn)又必須具有把人的思維同客觀世界聯(lián)系起來的特性。物理實(shí)驗(yàn)恰恰具備以上作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的條件，所以物理實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證假說，檢驗(yàn)理論的標(biāo)準(zhǔn)。

科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，本身就是要求具有實(shí)事求是的態(tài)度。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要嚴(yán)格要求學(xué)生尊重事實(shí)，忠于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，反對(duì)弄虛作假；要求學(xué)生認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)，踏踏實(shí)實(shí)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，逐步養(yǎng)成按科學(xué)規(guī)律辦事的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。

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