如何讓高三物理實驗課更加高效

孟薈

自2016年廣東高考采用全國卷的考試模式以來，理綜物理試題的實驗部分更側(cè)重于考查實驗?zāi)芰?，同時也注重常規(guī)問題的考查，但題型設(shè)計往往靈活多變，學(xué)生很容易失分，而實驗題得分恰恰也是物理成績的分水嶺。因此，在高三物理實驗課上如何帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行更加高效的復(fù)習(xí)，是很多物理老師要關(guān)注的問題。

一、由淺入深，層層設(shè)問

學(xué)生只有深刻理解實驗原理后，才可能應(yīng)對靈活多變的實驗題，下面以“驗證牛頓第二定律”的實驗為例，來說明如何由淺入深講解實驗原理部分。該實驗有兩個重難點：一是平衡摩擦力，二是懸掛的鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。對于難點一可采用層層設(shè)問的方法來讓學(xué)生明白這其中的物理原理：

問題1：力F拉著小車在光滑木板上前進(jìn)，合外力為？

問題2：力F拉著小車在粗糙木板上前進(jìn)，合外力為？

問題3：能否像重力和支持力的作用效果抵消一樣，摩擦力的作用效果也和其他力抵消？

為了讓學(xué)生更好地明白平衡摩擦力的目的，在作業(yè)中首先讓學(xué)生對平面上的小車和斜面上的小車進(jìn)行受力分析（見圖1、圖2）。由問題3學(xué)生便可順其自然地理解當(dāng)抬高木板到合適的傾斜角度，能讓重力、支持力和摩擦力三個力的作用效果抵消，那么此時小車所受的合外力便為繩子上的拉力了。如此一來，當(dāng)學(xué)生遇到將木板換成氣墊導(dǎo)軌的問題時，便可順利作答這時候不僅不需要平衡摩擦力的，還要注意將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平。在這個處理過程中，學(xué)生應(yīng)用到了類比法，等效替代法等物理思想，相信對他們以后的學(xué)習(xí)生活能起到相應(yīng)的作用。

二、轉(zhuǎn)換法在高中物理實驗中的應(yīng)用

對于“驗證牛頓第二定律”這個實驗的難點二，做了一個近似的處理，就是當(dāng)小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量m時，小車所受的繩子拉力T近似等于重物的重力mg。多數(shù)學(xué)生對于這一點無法理解，容易出現(xiàn)記錯結(jié)論的現(xiàn)象。筆者在學(xué)生的作業(yè)環(huán)節(jié)中，并不只是讓學(xué)生對小車受力分析，同樣也對懸掛的重物進(jìn)行受力分析，這樣學(xué)生就很容易注意到重物并不是勻速下落，而是具有與小車同樣大小的加速度向下的加速度，從而重物的重力會大于繩子的拉力。由牛頓第二定律可得：G-FT=ma。不難看出重物重力和繩子拉力相差多少就取決于加速度的大小。那么為了讓繩子拉力T近似等于重物的重力mg，就需要比較小的加速度，從整體上考慮，不難得出只有重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M時，小車和重物的加速度才會很小，繩子拉力T才近似等于重物的重力mg。經(jīng)過這番處理，學(xué)生就明白如何將一個比較難測量的力轉(zhuǎn)換為容易測量的力了，從而明白了轉(zhuǎn)換法的思想。雖然繩子拉力略小于重物重力，只要其產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差足夠小就對實驗結(jié)果影響不大了。當(dāng)學(xué)生遇到如圖5所示的升級實驗后，就很容易理解一旦能測得繩子上力的大小，那么也就不需要滿足重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量這個關(guān)系了。

“轉(zhuǎn)換法”這種思想方法在“驗證動量守恒定律的實驗”中也有體現(xiàn)。一個運(yùn)動的小球與靜止的小球發(fā)生對心正碰，需要驗證的表達(dá)式為：m1v0=m1v1+m2v2，共需要測量三個速度值。而在高中學(xué)習(xí)階段，要把兩球的碰前和碰后速度測出來，這是比較難做到的。實驗中利用兩小球做等時的平拋運(yùn)動，將“速度”轉(zhuǎn)換為平拋運(yùn)動的“水平射程”，從而將難測量的“速度”轉(zhuǎn)換為易測量的“長度”。（見圖6）教師要注重實驗方法的講解，做到層層遞進(jìn)，最終達(dá)到目的，不僅向?qū)W生傳授知識，更重要的是讓學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到培養(yǎng)。

三、對比法應(yīng)用于相近的實驗

高中物理的幾大力學(xué)實驗在儀器的使用上面都有很大的相關(guān)性，為了讓學(xué)生更好地理解和掌握實驗內(nèi)容，筆者通過實驗儀器的相關(guān)性，將相似的實驗放在一起進(jìn)行對比。在復(fù)習(xí)階段這樣處理知識點，可以使學(xué)生更好的理解實驗?zāi)康暮驮恚瑥亩罱K提高學(xué)生的實驗探究能力和處理數(shù)據(jù)的能力。以下是筆者整理的利用小車木板模型長做的三大力學(xué)實驗（見表1）。

從以上作業(yè)表格中，學(xué)生很容易直觀總結(jié)出：驗證牛頓第二定律和探究動能定理兩大力學(xué)實驗都是圍繞著如何獲得合外力而進(jìn)行著，只是后期代入的物理公式不同。同時，學(xué)生會明白在實驗器材基本一致的情況下，采用不同的研究方法和處理數(shù)據(jù)的方法，就可以達(dá)到不同的實驗?zāi)康模@對于學(xué)生今后的學(xué)習(xí)能力都是一種很好的鍛煉。在高三復(fù)習(xí)的緊張時期，將不同的知識點放在一起對比，也可以培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷徙能力。

四、概括歸納法

電學(xué)實驗常常在全國卷理綜物理實驗試題中占據(jù)較大分值。學(xué)生也一直對于掌握電學(xué)實驗題目感覺困難重重。對考試大綱中用伏安法測量待測電阻的阻值這一實驗，學(xué)生較易掌握，但是測量待測電阻值的題型非常靈活多變，針對這個問題，我認(rèn)為一定要將學(xué)生練習(xí)的題目進(jìn)行有效地歸納總結(jié)，讓學(xué)生理解其中所含的共同的物理規(guī)律，這樣就可避免學(xué)生做一題會一題，能培養(yǎng)出他們舉一反三的能力。

上表旨在說明三種測量電阻值的方法的對比，當(dāng)然其中還有誤差分析等問題，在此就不一一贅述。從表中可以安安法和伏伏法實際上分別是利用已知阻值的電流表和電壓表來間接測出待測電阻的電壓和電流值，從這一點上來講，本質(zhì)還是伏安法。當(dāng)學(xué)生理解到這一點，對于這一類便可找到突破口求解了。

總之，想要學(xué)生學(xué)好物理，就沒有一成不變的教學(xué)模式。教師只有注重因材施教，靈活選用合適的授課方式，選用合適的作業(yè)題目，才能使原本枯燥無味的學(xué)習(xí)變得充滿活力與生氣，才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，并且最終提高學(xué)生的物理成績。

責(zé)任編輯 徐國堅