加強高中物理學生分組實驗中基本儀器使用的教學お

趙東林

學生實驗能力的核心部分是基本儀器的使用，實驗操作的基本功自然也離不開對儀器的熟練掌握.在高中物理教材中需要學生分組進行的19個物理實驗中，要求掌握基本儀器使用和將基本儀器作為主要實驗器材來進行的物理實驗就占到12個，又可以將這12個實驗歸為兩大類，一類是基本實驗的使用，另一類則是將基本實驗作為主要器材從而來進行的探究性或?qū)嶒炐詫嶒?，對于第一類實驗，要求學生要對基本儀器的使用方法熟練掌握；第二類實驗則要求學生不僅要熟練掌握實驗儀器的使用方法，還要對實驗原理及方法重點掌握.在高中物理教學中明確規(guī)定學生必須熟練掌握使用的物理實驗儀器有刻度尺、螺旋測微儀、游標卡尺、溫度計、打點計時器、彈簧秤、電壓表、多用電表、秒表、天平、電阻箱、電流表、滑動變阻器這13件.根據(jù)高中物理教學大綱要求，學生實驗操作技能培養(yǎng)，主要是指使用物理儀器的基本操作技能.以下為更好說明高中物理學生分組實驗中基本儀器使用的教學，將結(jié)合物理實驗試題配合展開說明.

1能識別儀器參數(shù)，讀取儀器數(shù)據(jù)

物理實驗數(shù)據(jù)對物理實驗研究是最基本的依據(jù)和保障，因此學生應該熟練掌握儀器量程和劃分方法，明白最小刻度對應數(shù)值，讀取數(shù)據(jù)應保持的正確位置，讀數(shù)時要注意眼睛位置正確，視線和示數(shù)位置要保持正對或是相平；對標準值和估計值要能正確讀出，讀數(shù)單位也要熟練識別，兩者缺一不可.

例題1某同學用螺旋測微儀和游標卡尺對一厚度較薄的金屬圓片其厚度和直徑進行測量，測量結(jié)果如圖1所示，則該同學通過測量讀出該金屬圓片的厚度測量值為[CD#3]mm，直徑測量值為[CD#3]cm.

解析游標卡尺由主尺和游標尺兩大結(jié)構組成，通常游標卡尺主尺最小分度為1 mm.而游標卡尺分度規(guī)格又可劃分為10、 20、 50等數(shù)值，其工作原理等同.要注意的是游標卡尺不論分度為多少都不能估讀.螺旋測微儀主要是通過精密螺紋的螺距來對測量物長度進行測量，其能將讀數(shù)值精確到0.01 mm；螺旋測微儀在讀數(shù)時可動部分只估讀一位，若是完全對齊也要估讀到零，因此圖中讀出數(shù)值分別為1.682、1.240.

例題2采用多用電表測量幾次后，其多用電表的指針指向圖2中a、b位置，若是多用電表選擇開關在表1中所指檔位，那a和b相對應的讀數(shù)分別是多少？

解析多用電表可以將電壓、電阻、電流等多種物理量有效測量，并且其測量電學量又將多個量程進行了設置.多用電表在進行各種不同測量都采用的一個表頭，其工作原理主要是通過電流磁力矩來帶動指針偏轉(zhuǎn).所以，多用電表在測量任何電學量都必須有電流通過，電壓檔是在表頭上串聯(lián)不同的電阻構成不同的量程，電流檔通過表頭對不同電阻進行并聯(lián)從而構成不同量程，通常電阻檔內(nèi)部安置電源，是依照閉合電路歐姆定律的物理原理帶設計的，因此這道題答案為23.0 mA、0.57 V、320 Ω.

[JP2]2在對物理儀器使用熟練的基礎上，選用適合物理實驗的儀器[JP]

高中物理要求學生能通過實驗題目要求的測試范圍和精確度，來正確選取適合實驗操作的基本儀器；能正確合理的將實驗器材和實驗裝置選擇是保證物理實驗完成的首要條件.

例題3如圖3所示，要對一節(jié)干電池的電阻和電動勢進行測量，因為電池通常內(nèi)阻都很小，為保證滑動變阻器在調(diào)節(jié)時不會短路，在電阻中就就安裝一個定值電阻R0來保護整個電路.所使用的實驗器材除了必不可少的開關、電池以及導線外，[TP1GW102.TIF，Y#]還有量程為0.6 A、3 A的電流表；量程為3 V、15 V的電壓表；額定功率10 W、阻值為10 Ω的定值電阻；阻值范圍在0～10 Ω、額定電流為2 A的滑動變阻器和阻值范圍在0～100 Ω、額定電流為1 A的滑阻器.若是要將實驗準確完成，那么電壓表的量程應該選擇[CD#3]V，電流表的量程就要選擇[CD#3]A；R0則應該選用[CD#3]的定值電阻，R要選用阻值范圍在[CD#3]的滑動變阻器.

解析因為實驗電源是一節(jié)電壓為1.5 V的干電池，因此選用量程為3 V的電壓表，在估算電流時要對干電池內(nèi)阻只有幾Ω考慮，就算加上保護電阻，其最大電流也在0.5 A左右，因此這道題選用0.6 A的電流表.電池內(nèi)阻不大，因此保護電阻也不宜過大，不然會造成電流表、電壓表取值范圍小，造成偏差較大；滑動變阻器的最大阻值通常比電池內(nèi)阻大幾倍即可，選擇0～10 Ω就能將電路中電壓和電流有效控制，要是取0～100 Ω就好出現(xiàn)開始幾乎不發(fā)生變化實驗最后發(fā)生變化的狀況.所以這道題的正確答案應該是3；0.6；1；0～10.

3在熟練掌握儀器使用方法的基礎上，能對實驗儀器做校正和調(diào)節(jié)

通常為實驗的客觀合理以及實驗數(shù)據(jù)的精準性，在進行物理實驗前都要對實驗儀器進行檢查，一般情況下要對一些儀器做調(diào)節(jié)和校正，因為不少教師或者實驗員在儀器使用前都已經(jīng)把零刻度校正工作完成，對學生在這方面的學習管理和要求出現(xiàn)疏忽，就很容易造成學生在使用實驗儀器測數(shù)據(jù)時出現(xiàn)失誤和偏差，這一現(xiàn)象應該引起重視，在平時的實驗環(huán)節(jié)中應加強學生對此方面的操作.

例題4某同學通過多用電表對二極管反向電阻進行測量，將按照以下步驟完成測量：（1）對多用電表的機械零件進行檢查；（2）將電表筆紅、黑端分別插入正、負表筆插孔，并把選擇開關撥弄到電阻測量擋適當?shù)牧砍烫帲唬?）將將電表筆紅、黑端[CD#3]，再進行歐姆調(diào)零；（4）測反向電阻時，把[CD#3]表筆接在二極管正極，再把[CD#3]表筆接在二極管負極，將電表示數(shù)讀出；（5）為能得到精確的測量結(jié)果，應該把電表指針最大程度指向表盤[CD#3]（選擇“右側(cè)”，“左側(cè)”，“中央”填寫）；不然，在可能條件下，就要將量程重新選擇，再按步驟（3）、（4）進行重復；（6）完成測量以后，要把選擇開關撥弄到[CD#3]位置處.

解析這道題主要考察的是多用電表的正確使用方法；機械調(diào)零的作用主要是保證多用電表在不進行測量時，能把電表指針調(diào)到表盤左側(cè)的零位置；把表筆紅色端插入正插孔，黑表筆插負插孔，將紅黑表筆短路相接，指針指向歐姆檔的零刻度處，也就是歐姆調(diào)零；在使用歐姆檔測電阻的時候，每次檔位調(diào)換時都要進行表筆短接再進行歐姆調(diào)零，對二極管反向電阻進行測量時要注意紅黑電筆分別對接電阻正負極；歐姆表盤刻度線有分布不均勻的特點，通常中央刻度線相對均勻一些，所以要盡量保持指針指向表盤中央；歐姆檔正確讀數(shù)應該是表盤上指針對應的歐姆刻度讀數(shù)來乘上檔位上的倍率，當測量完成以后要將多用電表開關調(diào)到OFF檔位.

4通過例題對物理分組實驗基本儀器使用的心得

通過以上4道有代表性的的例題可以看出，高中物理對學生使用實驗儀器從讀、寫、調(diào)多方面都有嚴格要求，除了在例題中提到過的實驗儀器以外，打點計時器在高中物理分組實驗中使用得也比較廣泛，因此學生也要熟練掌握使用方法，了解它主要是通過交變電流周期來維持計時工作的；還有復習紙放置位置、電源使用等等；當在用單擺測重力加速度時，學生往往把注意力落在測重力加速度這一過程，而將學習秒表使用以及秒表讀數(shù)有所忽略，類如這類實驗的還有很多，因此教師在帶領學生進行分組實驗時要對實驗使用的每個實驗儀器都要學生對其認真觀察和學習，從而更好完成實驗操作.

通常學生對實驗儀器能做到熟練掌握，肯定只是一兩次練習是不能做到的，根據(jù)學生對實驗儀器熟練掌握程度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，三到五次練習最佳.因此，教師要有重點、有計劃來進行實驗儀器使用的實驗教學安排，在保證不加重學生學習負擔和不增加教學大綱實驗次數(shù)的條件下，將高中物理學生分組試驗中基本儀器使用教學有序進行.