扎實(shí)基礎(chǔ) 探究體驗(yàn) 提升能力——談高三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)

陳艷嬌，黃忠仙

（1.福建省福州第一中學(xué)；2.福建省閩江學(xué)院附中）

實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)與其他知識的復(fù)習(xí)一樣要注重思維階梯。復(fù)習(xí)過于膚淺，學(xué)生的思維得不到應(yīng)有的發(fā)展，也不可以有較大的思維跳躍，這樣會給學(xué)生帶來挫敗感。實(shí)驗(yàn)又不同于其他的知識點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)方法的真正理解和掌握必須在動手探索中得以實(shí)現(xiàn)。因此實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中要扎實(shí)基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)地提升能力，注重對基本實(shí)驗(yàn)原理方法的理解和拓展、實(shí)驗(yàn)探索實(shí)踐的過程體驗(yàn)和感悟和實(shí)驗(yàn)方法模型的歸納和總結(jié)。

一、扎實(shí)基礎(chǔ)，適當(dāng)拓展

高考物理實(shí)驗(yàn)題來源于課本，并在課本的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。因此實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)既要注重課本的基礎(chǔ)，又要適當(dāng)?shù)赝卣梗嵘龑υ矸椒ê屠斫獾倪w移能力。

首先要復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的基本知識，如：有效數(shù)字、誤差、常用的方法、常用儀器等。

對于基本儀器的復(fù)習(xí)要了解儀器的構(gòu)造，熟悉儀器的主要部件，明確工作原理，掌握正確的操作方法和讀數(shù)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)拓展，讓學(xué)生了解其中的創(chuàng)新思想，如游標(biāo)卡尺的放大測量法（利用主尺與游標(biāo)尺上每一最小分格之差，把不易直接測量的微小量通過放大顯示成容易測量的較大量，從而提高精度），還有化曲為直法、微小等量疊加法等。

對于具體學(xué)生實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，首先要喚醒“記憶表象”，對實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容（目的、原理、器材、步驟、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等）作詳盡的復(fù)習(xí)，展示實(shí)驗(yàn)的具體操作過程（可讓學(xué)生操作），并通過設(shè)置的問題與學(xué)生互動。在原有實(shí)驗(yàn)原理和方法復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，從學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)出發(fā)，注重變形拓展設(shè)置有一定思維階梯的問題，促進(jìn)思維品質(zhì)跨越式的發(fā)展，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)的融會貫通能力。如實(shí)驗(yàn)器材替換的拓展，即能否用其他器材替換實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)器材而達(dá)到相同目的。實(shí)驗(yàn)器材功能的拓展，即能否用此套器材達(dá)到其他目的。實(shí)驗(yàn)方案（原理）的拓展，即能否用其他方法達(dá)到相同目的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的拓展，即能否采用不同的數(shù)據(jù)處理方法。

實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，如果每個(gè)實(shí)驗(yàn)都能在不同方面去適當(dāng)?shù)赝卣梗粌H會加深對儀器原理和實(shí)驗(yàn)原理的理解，而且能提升創(chuàng)新能力、分析問題和解決問題的能力。

二、動手探究，提升能力

實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)和選擇、實(shí)驗(yàn)步驟的順序、實(shí)驗(yàn)誤差分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等，這些都是實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作的模擬。因此實(shí)驗(yàn)探究可讓學(xué)生獨(dú)立思考，感受過程，積累經(jīng)驗(yàn)，領(lǐng)悟科學(xué)方法，掌握技能和發(fā)展能力。實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的探究與高一、高二不同，具體可以有以下幾種方式：

1.探究基本原理和方法

如：選擇電流表內(nèi)、外接法測電阻的探究，讓學(xué)生分別用內(nèi)、外接法測同一個(gè)電阻，然后分析對比兩種接法的實(shí)驗(yàn)誤差。滑動變阻器分壓、限流的接法規(guī)律研究，用最大阻值不同的多個(gè)滑動變阻器分別按分壓和限流接法，對同一個(gè)用電器（定值電阻）供電探究負(fù)載獲得的電壓范圍和變化規(guī)律。

2.對實(shí)驗(yàn)習(xí)題（尤其是高考題）的探究

這種方式主要是學(xué)生對實(shí)驗(yàn)習(xí)題的解答有疑問或有其他不同解答，利用課余時(shí)間進(jìn)行自主探究去感悟方法。

案例1：（2010 天津高考題）要測量電壓表V1的內(nèi)阻RV，其量程為2V，內(nèi)阻約為2kΩ。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：

電流表A，量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω；

電壓表V2，量程5V，內(nèi)阻5kΩ；

定值電阻R1，阻值30Ω；

定值電阻R2，阻值3kΩ；

滑動變阻器R3，最大阻值100Ω，額定電流1.5A；

電源E，電動勢6V，內(nèi)阻約0.5Ω；

開關(guān)S 一個(gè)，導(dǎo)線若干。

請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計(jì)一個(gè)測量電壓表V1內(nèi)阻RV的實(shí)驗(yàn)電路。要求測量盡量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖（圖中電源與開關(guān)已連好），并標(biāo)出所選元件的相應(yīng)字母代號。

由于實(shí)驗(yàn)室沒有題中兩種規(guī)格的電壓表，但有量程為3V、內(nèi)阻為3kΩ 的電壓表。為了探究該實(shí)驗(yàn)，首先需要改裝兩表。

對于該題學(xué)生有不同的設(shè)計(jì)方案：

方案1：直接用電流表與待測電壓表串聯(lián)測流過電壓表的電流，如圖1 所示，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流表幾乎沒有讀數(shù)，從而感受到兩表必須合理搭配。

圖1

圖2

方案2：如圖2 所示，用定值電阻R1與待測電壓表并聯(lián)來增加電流表讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)電流的讀數(shù)仍不夠大！

方案3：在方案2 的基礎(chǔ)上，有同學(xué)提出用更小的定值電阻3Ω 與待測電壓表并聯(lián)來增加電流表讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)雖然達(dá)到要求，但計(jì)算出定值電阻的電流比電流表的讀數(shù)還略大！幾個(gè)學(xué)生通過分析討論知道電壓表分的電流過小，其值僅在表的誤差位。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)理解為什么比較法中兩個(gè)比較的電阻要相差不大。

3.給出問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究

這種方式的具體操作可以先設(shè)計(jì)方案，后選擇器材；或根據(jù)提供的器材設(shè)計(jì)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生需要對問題進(jìn)行分析，結(jié)合已歸納總結(jié)的實(shí)驗(yàn)方法，找到解決問題的思路。教師要事先預(yù)設(shè)與學(xué)生互動，鼓勵學(xué)生根據(jù)已有的知識大膽地去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)中分析問題，找到解決問題的方法。

案例2：設(shè)計(jì)一個(gè)不需要滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第二定律。對這個(gè)問題學(xué)生首先要分析或教師通過問題讓學(xué)生知道原有的實(shí)驗(yàn)為什么需滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量（小車為研究對象，在平衡摩擦力和保證細(xì)線分析平行木板情況下，小車的合力應(yīng)為細(xì)線的拉力。由于鉤碼處于失重狀態(tài)，細(xì)線的拉力并不等于鉤碼受到的重力，只有在滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量，細(xì)線的拉力與鉤碼受到的重力相差很小時(shí)，可認(rèn)為相等）。學(xué)生從測拉力角度出發(fā)直接測線的拉力，然后考慮需要什么測量儀器。有的學(xué)生從鉤碼受到的重力出發(fā)，是否讓鉤碼受到的重力即為研究對象的合力；有的學(xué)生考慮如何讓細(xì)線的拉力與鉤碼受到的重力無條件相等。

案例3：測量水果電池的電動勢和內(nèi)阻。用不同的實(shí)驗(yàn)電路測量，并分析對比誤差，總結(jié)不同實(shí)驗(yàn)電路的選取。（具體就不再展開）（師13.10.19）（師13.4.45）

三、歸納總結(jié)，提煉方法

思維的深刻度表現(xiàn)為善于概括問題的類型，并正確判斷各種類型。概括性越高，知識越系統(tǒng)，遷移性就越強(qiáng)，這樣在解決新問題上可省去許多摸索、試探的步驟，縮短思考的時(shí)間，提高效率。因此，在理解實(shí)驗(yàn)原理方法的基礎(chǔ)上，要引導(dǎo)學(xué)生加以歸納總結(jié)。

歸納儀器的幾種使用，如定值電阻可以做保護(hù)電阻，可以用來擴(kuò)電表的量程，可以做電壓（電流）表，可在比較法測電阻中已知比較電阻，測電源電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中作為等效內(nèi)阻等。

歸納測量物理量的方法可以從儀器和原理分別分析。如速度的測量：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶結(jié)合、光電門、速度傳感器；從物理規(guī)律角度：平拋的水平距離和高度可以獲得初速度；根據(jù)能量守恒規(guī)律等，只要原理成立，可操作都是可以的。

歸納測電阻方法有：以部分歐姆定律為原理的伏安法（伏伏法、安安法），以串并聯(lián)電流電壓的分配為原理的比較法，以閉合電路歐姆定律為原理的計(jì)算法、半偏法、等效替代法。歸納誤差分析的思路和數(shù)據(jù)處理的方法等等（這里不具體展開）。

歸納的方式也是多種多樣的。圖象法：利用圖象把物理規(guī)律用直觀、形象的圖形展示出來，有利于形象記憶。如滑動變阻器分壓限流接法中，滑動變阻器阻值與負(fù)載阻值比值不同情況下幾種圖象比較，可以很直觀地記住負(fù)載獲得的電壓范圍和變化情況?？谠E法：在對規(guī)律理解的基礎(chǔ)上把規(guī)律歸納成口訣，如：電流表內(nèi)外接法選擇“內(nèi)大大，外小小”。用網(wǎng)絡(luò)式歸納多用表使用的步驟。也可以用表格法直觀對比電流表的內(nèi)外接法和滑動變阻器的分壓限流接法。另外還有敘述式、點(diǎn)式法、問題式法等。

知識是基礎(chǔ)，能力是保障。實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)不僅要強(qiáng)化對基礎(chǔ)知識的理解和掌握，而且要提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，只有這樣才能切實(shí)提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。