高中物理實驗教學的兩點思考

徐小琴

(江蘇省南通西藏民族中學 226001)

實驗是高中物理教學的重中之重，實驗方案的選擇、數(shù)據(jù)的收集與加工是關(guān)系到實驗教學效果的關(guān)鍵，隨著技術(shù)的發(fā)展我們的實驗教學也在發(fā)展，在實驗的數(shù)據(jù)方面DIS實驗的占比在不斷地增加，為此我們不得不重視傳統(tǒng)實驗與DIS實驗的有機融合，同時從高考的實際來看，數(shù)據(jù)處理又充分體現(xiàn)了學生處理信息的能力，為此筆者從這兩個方面談幾點筆者的思考.

一、有機融合傳統(tǒng)實驗與DIS實驗

一個簡單的實驗能夠?qū)⒛骋粡碗s的物理理論詮釋得直觀而明了，可以說實驗是物理學習中最讓我著迷的部分.我們接觸的實驗可以分為兩類：傳統(tǒng)實驗和DIS實驗，下面就介紹一下我對這兩類實驗的學習感受.

雖然平常上課時，老師多以傳統(tǒng)實驗來引導我們進行探究，但是偶爾接觸過幾次DIS實驗之后，我發(fā)現(xiàn)這種信息時代的產(chǎn)物和傳統(tǒng)實驗有著明顯的差別.

1.設備特點

傳統(tǒng)實驗所采用的設備大多數(shù)是將十八、十九世紀的物理知識作為理論基礎(chǔ)的，現(xiàn)在實驗室里的很多傳統(tǒng)儀器是用了十幾年的老式裝備.傳統(tǒng)實驗器材主要有：刻度尺、秒表、彈簧秤、打點計時器、各類電表等等.這些儀器的功能都比較單一，每做一項實驗都需要采用多項儀器搭配使用，而且實驗過程相當緩慢，還需要大量的人工測量和計算來完成數(shù)據(jù)分析和結(jié)論總結(jié).

相比而言，DIS實驗的技術(shù)含量就高出很多，它主要包括：各類傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機以及處理軟件.這套設備的特點是集成性高、操作簡便、精密度高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化顯示，并能采用計算機進行智能化數(shù)據(jù)分析.

2.實驗方法

傳統(tǒng)實驗往往形式上比較固定，即便老師安排我們圍繞某一問題展開探究，借助有限的器材，我們也只能設計出統(tǒng)一化的實驗方案，而且相關(guān)操作和處理也比較固定.比如探究小車速度隨時間的變化規(guī)律，只要是用打點計時器來進行實驗，那么這一個實驗還需要哪些器材，該怎么操作等內(nèi)容都已經(jīng)限定住了，我們很少有自由發(fā)揮的空間.當然現(xiàn)在老師也鼓勵我們自主探究、自由設計，我們在小組討論時也經(jīng)常設計一些個性化的實驗.

DIS實驗主要是在測量手段、數(shù)據(jù)處理等方面有著較為特殊的地方，其他內(nèi)容都需要搭配著傳統(tǒng)實驗裝置來進行，也正因為是相互搭配來進行實驗，這在很大程度上讓我們的設計思路更加開闊.

3.能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)實驗側(cè)重于培養(yǎng)我們認真、細致的觀察能力，對我們正確選擇并使用儀器的能力培養(yǎng)也有很大作用，當然其數(shù)據(jù)處理和分析的過程也是在訓練我們的計算能力和作圖能力.相比而言，DIS有利于培養(yǎng)我們采用信息技術(shù)研究物理問題、探索物理規(guī)律的能力，特別是在數(shù)據(jù)處理的過程中，還涉及到一些類似編程過程中的函數(shù)定義操作，這實際上也是一種數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng).

物理實驗比較靈活，不同的實驗可以用同樣的實驗器材，而同一個實驗又可以用不用的實驗器材，設計出不同的方案.在實驗教學中，要讓實驗方案有變化，教師給學生變換一下器材并讓學生嘗試自主設計方案，在此過程中激發(fā)學生思考，促進學生對實驗原理本質(zhì)的理解，并在設計、完善方案時，師生交流過程中激起思維的火花.

二、利用圖象法來處理實驗數(shù)據(jù)

實驗數(shù)據(jù)的處理是歸納出實驗結(jié)論、總結(jié)規(guī)律的重要一環(huán)，相比于初中物理學習，高中物理實驗更注重誤差意識，數(shù)據(jù)處理的目的在于消除偶然誤差，如何有效消除偶然誤差呢？初中階段往往聯(lián)系到的是多次測量求平均值，而在高中階段，在處理實驗數(shù)據(jù)時經(jīng)常用到圖象法，通過圖象我們統(tǒng)籌分析多組實驗數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上形成結(jié)論，這樣的處理可以減小數(shù)據(jù)分析過程中的誤差.

例題 某同學查找資料、搜集器材，自己制作了一個電池.為了測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，他從學校實驗室借來了以下實驗器材：最大電阻為9.999Ω的電阻箱(可當標準電阻使用)，量程為0.6A、內(nèi)阻為0.1Ω的電流表，開關(guān)和導線若干.請你結(jié)合以下問題，幫助他一起完成相關(guān)操作：

(1)請設計電路來測定電源的電動勢和內(nèi)阻，畫出你的電路圖.

(2)接通開關(guān)后，逐漸調(diào)節(jié)電阻箱的電阻R，并記錄與R對應的電流表示數(shù)I.處理數(shù)據(jù)時先將記錄的電流表示數(shù)轉(zhuǎn)化為其倒數(shù)(1/I)，再建立坐標系(橫軸為1/I，縱軸為R)，并結(jié)合對應的R與1/I的取值在坐標系中描點，如圖1所示.

(3)將圖1中的坐標點連成圖象.如圖2所示.

(4)根據(jù)圖象請分析該電池的電動勢和內(nèi)阻分別等于多少.

反思：通過圖象來處理實驗數(shù)據(jù)時，我們首先還是要密切聯(lián)系與之對應的物理規(guī)律，結(jié)合方程來探索斜率、截距與所求物理量之間的關(guān)系，這樣才能妥善地實現(xiàn)問題的解決.

[1]張小龍．物理教學中的學習風格探究[J]．物理教學探討，2015(3)．

[2]丁州龍．生本教育背景下的高中物理教學策略微探[J]．中學物理，2015(7)．