高中物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)策略探討

張亦弛

摘 要：高中物理課程是高中階段的重要科學(xué)課程，但多年的“應(yīng)試教育”，在高中物理學(xué)習(xí)中大量采用“題海戰(zhàn)術(shù)”，而忽視學(xué)習(xí)策略的研究與運(yùn)用，以致很多同學(xué)覺得高中物理難學(xué)，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，影響了物理學(xué)習(xí)興趣，從而不能很好地掌握高中物理知識(shí)，更難以培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科能力。這篇論文基于筆者學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的感受，在參閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)策略進(jìn)行了總結(jié)，相信對(duì)同學(xué)們能有所幫助。

關(guān)鍵詞：高中物理 學(xué)習(xí) 策略 實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）10（b）-0080-02

物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，高中物理中的觀察演示實(shí)驗(yàn)、操作實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對(duì)物理事實(shí)獲得具體而又明確的認(rèn)識(shí)，這正是理解概念和規(guī)律的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ@也是高中物理學(xué)習(xí)大綱要求的一個(gè)重要目標(biāo)。按照實(shí)驗(yàn)的階段順序和層次，將物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)策略分為：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的策略、實(shí)驗(yàn)操作的策略、實(shí)驗(yàn)總結(jié)提高的策略。

1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的策略

要做好物理實(shí)驗(yàn)，必須在具體操作之前做好精心的準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備并不是像一些同學(xué)那樣僅僅看看書或者翻翻實(shí)驗(yàn)講義、敷衍了事，而是要認(rèn)真、全面、具體。主要包括以下幾個(gè)方面。

1.1 積極的心理準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)本身是一個(gè)一個(gè)的科學(xué)探索或驗(yàn)證過程，它能夠培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、實(shí)事求是、一絲不茍的精神，來不得半點(diǎn)虛假和馬虎。所以不要以為實(shí)驗(yàn)好玩就敷衍了事，而應(yīng)該在思想上引起足夠的重視，做好心理準(zhǔn)備，以積極的心態(tài)面對(duì)實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的準(zhǔn)備

要清楚實(shí)驗(yàn)的目的，了解每一步操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡年P(guān)系；確定實(shí)驗(yàn)的原理、方法，列出所要測(cè)量的物理量涉及的公式，推導(dǎo)出所測(cè)量的物理量的表達(dá)式。例如“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)，首先先了解其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖牵好枥L出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，利用軌跡求出平拋的初速度。其次是熟悉其操作程序，有兩大步：一是采取巧妙方法描跡法畫出軌跡；二是建立坐標(biāo)系、測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算初速度。最后利用水平方向的位移公式和豎直方向的位移公式， 推導(dǎo)出初速度表達(dá)式。

1.3 實(shí)驗(yàn)操作過程的準(zhǔn)備

做實(shí)驗(yàn)之前，必須列出需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟，防止由于準(zhǔn)備不充分在實(shí)驗(yàn)時(shí)“卡殼”而不知所措；還必須了解實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，尤其是影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵注意事項(xiàng)。例如平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，必須保證斜槽末端水平、保證小球每次從同一位置由靜止?jié)L下等都是關(guān)鍵注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生必須熟練掌握才能嚴(yán)格準(zhǔn)確操作。

1.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岣叩臏?zhǔn)備

在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過程中，學(xué)生還可以有更積極的準(zhǔn)備活動(dòng)。例如，學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理之后，可以先不看書和講義，自己試探列出實(shí)驗(yàn)步驟，包括器材的選用、注意事項(xiàng)的整理、操作的難易以及可能的誤差等；或者對(duì)該實(shí)驗(yàn)的作用進(jìn)行分析總結(jié)；或者嘗試找出該實(shí)驗(yàn)所能用到的以前學(xué)過的、用過的實(shí)驗(yàn)方法等。從而為自己實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣咦鰷?zhǔn)備。

2 實(shí)驗(yàn)操作的策略

物理實(shí)驗(yàn)的操作是整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)中有許多操作要進(jìn)行，最常用的包括：基本儀器使用的操作、實(shí)驗(yàn)過程的操作等。有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作的策略主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1 基本儀器使用的操作策略

通過閱讀儀器使用說明書，首先了解儀器的基本構(gòu)造、組成部分、是否精密儀器、使用注意事項(xiàng)；然后熟悉儀器的使用方法和規(guī)則、如何調(diào)整、測(cè)量的范圍及操作的順序；再看讀數(shù)的方法規(guī)則。例如，電學(xué)中的直流電表正負(fù)極不能接反、電表有多個(gè)量程而自己使用的是哪一個(gè)量程；自己使用的游標(biāo)卡尺是哪一種規(guī)格，如何讀數(shù)等。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程的操作策略

了解了儀器的使用方法，就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作了。先是進(jìn)行儀器組裝，注意組裝順序及儀器安全；第二步是檢查儀器連接是否正確，檢查無誤才能進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)操作；第三步是根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求操作步驟該快則快、該慢則慢。例如電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，干電池通電電流不宜過大、時(shí)間不宜過長，從安全保護(hù)的角度宜采用電鍵瞬間閉合方式。

實(shí)驗(yàn)過程的操作策略還包括：（1）學(xué)生能對(duì)自己的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行良好的自我監(jiān)控，隨時(shí)提醒、監(jiān)控自己的操作是否正確。（2）學(xué)生應(yīng)具備良好的觀察力思維力，準(zhǔn)確觀察物理現(xiàn)象，積極思考解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題。（3）學(xué)生應(yīng)具備良好的分工合作的能力，實(shí)驗(yàn)小組中每人各司其責(zé)，而又團(tuán)結(jié)協(xié)作，能大大提高自己的實(shí)驗(yàn)操作能力。（4）學(xué)生應(yīng)具有實(shí)驗(yàn)補(bǔ)救的操作策略。實(shí)驗(yàn)一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤和失敗，能夠迅速分析原因，修正錯(cuò)誤環(huán)節(jié)，重新操作實(shí)驗(yàn)，達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果。

2.3 書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的操作策略

要養(yǎng)成書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的操作習(xí)慣，把實(shí)驗(yàn)原理、方法、儀器、操作步驟、現(xiàn)象、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理及產(chǎn)生誤差的原因分析都一一記錄下來，并能寫出心得體會(huì)。

3 實(shí)驗(yàn)總結(jié)提高的策略

實(shí)驗(yàn)做好之后，要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思、對(duì)方法進(jìn)行總結(jié)，提高邏輯性實(shí)驗(yàn)思維能力，最終達(dá)到靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的。實(shí)驗(yàn)總結(jié)提高的策略主要包括以下兩個(gè)方面。

3.1 實(shí)驗(yàn)方法歸納概括的策略

縱觀高中物理實(shí)驗(yàn)常用的方法有以下幾個(gè)方面。

（1）放大法。例如顯示微小形變時(shí)，可以利用毛細(xì)管中的細(xì)液柱來顯示手?jǐn)D壓玻璃時(shí)的微小形變。卡文迪許利用放大法測(cè)出了引力常量；庫侖也利用同樣的放大法測(cè)出了靜電力常量。

（2）比較法。它是將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較而得到測(cè)量值的。例如，將物體的長度與直尺、游標(biāo)卡尺或者螺旋測(cè)微器的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，得到物體的長度。

（3）累積法。累積法就是將難以直接測(cè)量的物理微小量進(jìn)行累積測(cè)量的方法。例如，測(cè)量單擺的周期時(shí)可以測(cè)出50次全振動(dòng)的總時(shí)間，然后得到一次全振動(dòng)的時(shí)間；再如，測(cè)量金屬絲的直徑時(shí)，可以先測(cè)出緊密繞在一起的100匝金屬絲的直徑總和，再求出一匝金屬絲的直徑。累積法的優(yōu)點(diǎn)是可以減小誤差。

（4）補(bǔ)償法。例如在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，為了平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)操作中將木板一側(cè)墊高，使小車的下滑力與摩擦力平衡，這樣細(xì)繩對(duì)小車的拉力就是小車受到的合外力。這就是補(bǔ)償法的具體應(yīng)用。

（5）模擬法。例如，用恒定電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)畫等勢(shì)線；用被磁化了的鐵屑來模擬磁感線等。

（6）替換法。很多物理量，由于其屬性關(guān)系，無法直接用儀器測(cè)量時(shí)，常?？梢詫⑵滢D(zhuǎn)化成其他物理量的測(cè)量。例如，在探究平行板電容器的電容決定因素時(shí)，學(xué)生無法用儀器直接測(cè)量電容值的變化，就替換成觀察兩極板間電勢(shì)差的變化，再利用公式，確定電容值的變化。

（7）微元方格求和法。在油膜法測(cè)量分子的直徑時(shí)，需要測(cè)量油膜在水面上的表面積，由于形狀不規(guī)則，可以方格分成微元，通過方格數(shù)求和得到面積；再如，通過放電測(cè)量電容器的帶電量時(shí)，可以通過電流表測(cè)量電流畫出電流i與時(shí)間t的圖像，由于形狀不規(guī)則，也可以采用微元方格求和法得到電量。

3.2 自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的策略

自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的策略是指打破現(xiàn)成的設(shè)計(jì)方案，在一些特定的要求和條件下，自行設(shè)計(jì)一些新的實(shí)驗(yàn)方案和步驟，完成其實(shí)驗(yàn)要求的方法。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)是一種培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的一些實(shí)驗(yàn)，由于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)儀器的可選擇性、設(shè)計(jì)方案的多樣性、應(yīng)用知識(shí)的靈活性和解決實(shí)驗(yàn)問題的新穎性，因此學(xué)生要經(jīng)過長期訓(xùn)練才能具備自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的策略實(shí)施包括一些幾個(gè)方面。

（1）搞清實(shí)驗(yàn)的目的和要求，弄清每一種儀器的基本用途和使用方法。

（2）尋找可行的方法，將實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笈c儀器所能測(cè)量的物理量聯(lián)系起來，找出中間的必然的規(guī)律性的聯(lián)系，從測(cè)量的物理量出發(fā)，通過什么樣的過程，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的和要求，寫出整個(gè)過程的全部?jī)?nèi)容就是設(shè)計(jì)方案，并通過分析選出最佳方案。

（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的方法確定恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)步驟。

（4）設(shè)計(jì)減小實(shí)驗(yàn)誤差的方案。實(shí)驗(yàn)誤差不可避免，但是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)必須考慮使誤差最小，選用更精密的儀器或更準(zhǔn)確的方案。例如，電阻的測(cè)量，可以使用伏安法測(cè)電阻，但該方法由于電表本身的影響，有明顯的電路不完善的系統(tǒng)誤差；可以改進(jìn)為等效替代法，就解決了電路不完善的誤差，但還存在電表不準(zhǔn)確的誤差；如果使用惠斯通電橋法，電表不準(zhǔn)確的誤差就解決了，但還存在電表靈敏度的問題。

綜上所述，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)策略的綜合應(yīng)用，但設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)很難，它一定要在理解原理的基礎(chǔ)上，靈活應(yīng)用相關(guān)知識(shí)，并有自己的創(chuàng)新才行。

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