陳連余

【摘 要】微型化實(shí)驗(yàn)豐富教學(xué)手段，奠定了有效教學(xué)的基礎(chǔ)；體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)了學(xué)生思考的動(dòng)力；DIS實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的品質(zhì)。這些新型實(shí)驗(yàn)賦予了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)嶄新的魅力。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 微型化實(shí)驗(yàn) 體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn) DIS實(shí)驗(yàn)

1997年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的朱棣文先生，在回憶他的中學(xué)物理課堂時(shí)這樣說(shuō)道：“我在高中最后一個(gè)學(xué)期里做得比較好的一件事就是制造了一個(gè)物理擺，并用它‘精確地測(cè)量了重力加速度。此前多年的動(dòng)手經(jīng)歷，使我學(xué)會(huì)了許多技能，這次都用在了物理擺的制作過(guò)程之中。頗具戲劇性的是，25年后，我又用激光冷卻原子的技術(shù)研制出一種新的測(cè)量重力加速度的方法?！比舾赡旰笏麑?duì)物理課堂印象依然深刻的是物理實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手能力、思維能力的培養(yǎng)載體也是物理實(shí)驗(yàn)，所以說(shuō)，物理實(shí)驗(yàn)在物理課堂教學(xué)中具有舉足輕重的地位。

2004年秋季試行的全國(guó)高中新課程改革，給高中物理教學(xué)帶來(lái)了新的理念，實(shí)驗(yàn)教學(xué)煥發(fā)了勃勃生機(jī)。廣大物理教師在繼承傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，充分地發(fā)揮了改革創(chuàng)新的積極性和創(chuàng)造性，豐富和發(fā)展了實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)手段、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)功能等，賦予了實(shí)驗(yàn)教學(xué)嶄新的魅力。出彩的實(shí)驗(yàn)成為優(yōu)質(zhì)物理課堂的必需，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為物理教師的共識(shí)。下面我從三個(gè)方面對(duì)一些新型物理實(shí)驗(yàn)做出示例和剖析。

一、微型化實(shí)驗(yàn)豐富教學(xué)手段，奠定了有效教學(xué)的基礎(chǔ)

微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是器材簡(jiǎn)省、內(nèi)容簡(jiǎn)單、效果明顯。在實(shí)驗(yàn)時(shí)一下子就能吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生思考的積極性，增強(qiáng)了教學(xué)效果。

【示例1】旋轉(zhuǎn)陀螺上飛出的水滴

在分析做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)速度方向時(shí)，南京師范大學(xué)的劉炳昇教授制作了一個(gè)小陀螺，如圖1所示。在陀螺內(nèi)部裝上紅墨水，陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)后，在離心力作用下紅墨水滴沿輪緣切線方向飛出，得到如圖1所示的效果。引導(dǎo)學(xué)生觀察水滴灑落的圖像，啟發(fā)思考圖像說(shuō)明的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，抽象問(wèn)題形象化，“做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向總是沿著曲線上該點(diǎn)的切線方向”的結(jié)論自然形成。學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的興趣濃厚，思維活躍，教學(xué)目標(biāo)輕松達(dá)成。

【示例2】最先熄滅的蠟燭

如圖2，在密閉的容器中，有兩支相同的蠟燭，一支放在容器內(nèi)的高處，另一支在低處。將兩支蠟燭同時(shí)點(diǎn)燃，那么最先熄滅的是哪支？問(wèn)題一經(jīng)拋出，學(xué)生的意見(jiàn)首先出奇地一致：“低的?！苯酉聛?lái)，是一片寂靜。過(guò)了一會(huì)兒，又一個(gè)聲音響起：“不一定?！痹俸髞?lái)，教室里就是嘰嘰喳喳、七嘴八舌。此時(shí)，教師點(diǎn)燃兩支蠟燭，大家屏住呼吸，觀看結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后，大家反應(yīng)各異。教師再取出另一只大小不同的玻璃罩再次罩住兩支蠟燭，重新實(shí)驗(yàn)，得到了與第一次不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。比較兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，思考不同的原因。學(xué)生最初一致的結(jié)論其依據(jù)是初中物理知識(shí)：“二氧化碳密度大于空氣，將會(huì)在低處堆積?！钡?，容器的體積、形狀是否允許高處的二氧化碳對(duì)流到低處？在某一具體容器中存在變數(shù)，這也是高處蠟燭可能首先熄滅的原因。經(jīng)歷了這樣的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)感性的手段讓學(xué)生的認(rèn)識(shí)上升到理性高度，傳統(tǒng)思維習(xí)慣受到挑戰(zhàn)，理性思維的習(xí)慣得到培養(yǎng)。

【示例3】在裝滿水的杯里放回形針

如圖3所示，將水注入杯內(nèi)，直到水面與杯口相平，然后將回形針一枚接一枚地輕輕放入杯中。猜猜看，最多能放入多少枚回形針而杯內(nèi)水不溢出，嘗試解釋看到的現(xiàn)象，分析能影響放入的最大數(shù)目的因素。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)液體內(nèi)部存在空隙有了深刻印象，對(duì)液體的表面張力有了初步認(rèn)識(shí)。從審美角度來(lái)看，用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)、簡(jiǎn)要的設(shè)備獲得清晰的實(shí)驗(yàn)效果，為科學(xué)結(jié)論的形成創(chuàng)設(shè)情境，這就是美。

二、體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)了學(xué)生思考的動(dòng)力

學(xué)生是課堂教學(xué)的主體，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)，那肯定受到歡迎。每當(dāng)做學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生總是不聽(tīng)教師的講解，迫不及待地動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，盼望分組實(shí)驗(yàn)。其實(shí)，在理論教學(xué)課堂上我們也可以讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，這也是教學(xué)預(yù)設(shè)的一個(gè)有機(jī)組成部分。

【示例4】?jī)蓚€(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合成

實(shí)驗(yàn)器材有鉛筆、直尺、三角板、白紙等。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：兩個(gè)同學(xué)合作，共做實(shí)驗(yàn)。如圖4所示，在桌面上鋪放白紙，將直尺在課桌上平放、固定，將三角板放在桌面上，其中的一條邊抵在直尺上，鉛筆筆尖抵在三角板的另一條邊上。將三角板貼著直尺右移，同時(shí)讓鉛筆筆尖沿著直角邊上移，沿三角板的一邊畫(huà)線。觀察筆尖在白紙上留下的軌跡，嘗試讓筆尖在紙上畫(huà)出直線。在課堂上無(wú)論學(xué)生怎樣努力，筆尖在紙上留下的軌跡總是彎曲的。學(xué)生很是納悶兒：三角板貼著直尺的移動(dòng)路徑為直線，筆尖貼著直角邊的移動(dòng)路徑也是直線，而得到的筆尖運(yùn)動(dòng)的軌跡竟然會(huì)是曲線。也就是說(shuō)，在筆尖的曲線運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)組成的。經(jīng)過(guò)真實(shí)的過(guò)程體驗(yàn)，“一個(gè)曲線運(yùn)動(dòng)可以是由兩個(gè)直線分運(yùn)動(dòng)組成”的思想得到了建構(gòu)，運(yùn)動(dòng)分解的思想牢牢地印刻在學(xué)生的頭腦中。

【示例5】讓做平拋運(yùn)動(dòng)的小球準(zhǔn)確入籃

在一節(jié)AP物理課上，執(zhí)教者是一名外教，執(zhí)教課題“平拋運(yùn)動(dòng)”。出乎我們意料的是，外教沒(méi)有直接去探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而是為學(xué)生準(zhǔn)備了一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)。如圖5所示，他給大家展示一根帶有凹槽的彈性軌道，將它彎折后貼著桌邊固定，確保軌道底端水平，最后拿出小球和籃筐，讓小球從軌道上某一高度貼著軌道自由下滑，調(diào)整放在地面上籃筐的位置，保證小球入籃。學(xué)生的成果匯報(bào)表演就是確保小球經(jīng)過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)后準(zhǔn)確入籃。

在學(xué)生做匯報(bào)表演時(shí)，凡是實(shí)驗(yàn)成功的，教師及時(shí)用卷尺量出了小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平射程和豎直下落的高度，并作了記錄，最后帶領(lǐng)學(xué)生探究出其中的定量關(guān)系。

【示例6】斷電自感現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)器材：40W日光燈的鎮(zhèn)流器一只，一節(jié)干電池。讓40W鎮(zhèn)流器與一節(jié)干電池連接成如圖6所示電路，并叫一名學(xué)生握住導(dǎo)線裸露的兩端MN，在斷開(kāi)電鍵S時(shí)學(xué)生因電擊會(huì)感覺(jué)到強(qiáng)烈的一震。

人的安全電壓為36V，電路中的電源電動(dòng)勢(shì)僅為1.5V，人遭到電擊，顯然是鎮(zhèn)流器線圈斷電自感產(chǎn)生的。通過(guò)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以觸覺(jué)來(lái)認(rèn)識(shí)到鎮(zhèn)流器產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，從而為理論分析打下了認(rèn)知伏筆。

當(dāng)然，我們還可以做很多體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，如用鉛筆、紙帶或手進(jìn)行打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的模擬；用自由下落的直尺來(lái)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間；用一組人的蹲下和起立模擬波傳播過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；等等。上海市進(jìn)才中學(xué)王肇銘老師說(shuō)，實(shí)驗(yàn)具有化繁為簡(jiǎn)的神奇作用，用實(shí)驗(yàn)教學(xué)比用粉筆教學(xué)要省事得多。他曾經(jīng)花5分鐘做實(shí)驗(yàn)，講清了課堂30分鐘還講不清的問(wèn)題。

三、DIS實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的品質(zhì)

一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)器材的局限、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集困難、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度不高等諸多因素的影響，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不太理想。隨著DIS實(shí)驗(yàn)的普及，輔以Excel工作表格處理數(shù)據(jù)，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分清晰。

【示例7】探究影響導(dǎo)體電阻的因素

2005年秋季，江蘇省青年教師物理優(yōu)質(zhì)課比賽現(xiàn)場(chǎng)。我校夏廣平老師通過(guò)當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)，借助于DIS實(shí)驗(yàn)器材，采集數(shù)據(jù)，描繪出如圖7所示的兩組圖線。

課后，幾位聽(tīng)課老師忍不住問(wèn)，圖線是真的還是假的，因?yàn)閳D線作得太漂亮了，以至于讓人懷疑圖像的真實(shí)性。如果采用傳統(tǒng)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一是讀數(shù)的準(zhǔn)確度達(dá)不到，二是數(shù)據(jù)處理的任務(wù)課堂上完不成。

【示例8】玻意耳定律實(shí)驗(yàn)的誤差分析

在2012年江蘇省教學(xué)名師優(yōu)質(zhì)課展示活動(dòng)中，我校徐銳老師執(zhí)教的課題是“玻意耳定律”。徐老師采用如圖8中所示的器材實(shí)驗(yàn)，用壓強(qiáng)傳感器來(lái)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上擬合出圖8中所示的p-1/V圖線。圖線不是嚴(yán)格地經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，這是什么原因造成的呢？

對(duì)于這種情況，我們一般會(huì)以實(shí)驗(yàn)誤差作為問(wèn)題的合理解釋，一帶而過(guò)。但是，徐老師卻在課堂上抓住問(wèn)題不放，循循善誘，帶領(lǐng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)。觀察數(shù)據(jù)后首先發(fā)現(xiàn)，即使溫度不變，pV乘積總是隨體積的減小而有微小減少，這并不是偶然誤差的數(shù)據(jù)特征。進(jìn)而又發(fā)現(xiàn)，p-1/V的圖線并未通過(guò)原點(diǎn)，很接近原點(diǎn)，反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出的圖線出現(xiàn)的都是正截距。學(xué)生經(jīng)過(guò)熱烈討論后提出兩個(gè)可能原因：活塞與筒壁間漏氣；少考慮或多考慮了某一誤差因素。

單純地從數(shù)據(jù)分析，似乎原因可能是由于活塞與筒壁間漏氣。但活塞是雙層，且有油密封，壓強(qiáng)并不足夠大，不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象。簡(jiǎn)短的理性分析后，接著的是短暫的沉默，學(xué)生之間再次實(shí)驗(yàn)并相互交流，真的是少考慮了什么物理量嗎？多次實(shí)驗(yàn)后終于發(fā)現(xiàn)：氣體壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是精確的，活塞對(duì)應(yīng)的刻度也是準(zhǔn)確的，問(wèn)題出在測(cè)量實(shí)際氣體的體積只考慮了針筒內(nèi)的氣體，而傳感器管道部分的少量氣體卻被忽略了！正是因?yàn)楝F(xiàn)代測(cè)量?jī)x器的精密，才可能細(xì)細(xì)推敲針筒連接段細(xì)管內(nèi)氣體帶來(lái)的“誤差”。

在新課程背景下誕生的新型物理實(shí)驗(yàn)，既是繼承傳統(tǒng)的結(jié)果，更是思維創(chuàng)新的成果。這些靈動(dòng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為我們的物理課堂插上了騰飛的翅膀，使得物理課堂精彩紛呈、創(chuàng)意無(wú)限。

（作者系江蘇省特級(jí)教師，現(xiàn)為南京市金陵中學(xué)教師）

人的安全電壓為36V，電路中的電源電動(dòng)勢(shì)僅為1.5V，人遭到電擊，顯然是鎮(zhèn)流器線圈斷電自感產(chǎn)生的。通過(guò)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以觸覺(jué)來(lái)認(rèn)識(shí)到鎮(zhèn)流器產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，從而為理論分析打下了認(rèn)知伏筆。

當(dāng)然，我們還可以做很多體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，如用鉛筆、紙帶或手進(jìn)行打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的模擬；用自由下落的直尺來(lái)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間；用一組人的蹲下和起立模擬波傳播過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；等等。上海市進(jìn)才中學(xué)王肇銘老師說(shuō)，實(shí)驗(yàn)具有化繁為簡(jiǎn)的神奇作用，用實(shí)驗(yàn)教學(xué)比用粉筆教學(xué)要省事得多。他曾經(jīng)花5分鐘做實(shí)驗(yàn)，講清了課堂30分鐘還講不清的問(wèn)題。

三、DIS實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的品質(zhì)

一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)器材的局限、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集困難、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度不高等諸多因素的影響，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不太理想。隨著DIS實(shí)驗(yàn)的普及，輔以Excel工作表格處理數(shù)據(jù)，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分清晰。

【示例7】探究影響導(dǎo)體電阻的因素

2005年秋季，江蘇省青年教師物理優(yōu)質(zhì)課比賽現(xiàn)場(chǎng)。我校夏廣平老師通過(guò)當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)，借助于DIS實(shí)驗(yàn)器材，采集數(shù)據(jù)，描繪出如圖7所示的兩組圖線。

課后，幾位聽(tīng)課老師忍不住問(wèn)，圖線是真的還是假的，因?yàn)閳D線作得太漂亮了，以至于讓人懷疑圖像的真實(shí)性。如果采用傳統(tǒng)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一是讀數(shù)的準(zhǔn)確度達(dá)不到，二是數(shù)據(jù)處理的任務(wù)課堂上完不成。

【示例8】玻意耳定律實(shí)驗(yàn)的誤差分析

在2012年江蘇省教學(xué)名師優(yōu)質(zhì)課展示活動(dòng)中，我校徐銳老師執(zhí)教的課題是“玻意耳定律”。徐老師采用如圖8中所示的器材實(shí)驗(yàn)，用壓強(qiáng)傳感器來(lái)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上擬合出圖8中所示的p-1/V圖線。圖線不是嚴(yán)格地經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，這是什么原因造成的呢？

對(duì)于這種情況，我們一般會(huì)以實(shí)驗(yàn)誤差作為問(wèn)題的合理解釋，一帶而過(guò)。但是，徐老師卻在課堂上抓住問(wèn)題不放，循循善誘，帶領(lǐng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)。觀察數(shù)據(jù)后首先發(fā)現(xiàn)，即使溫度不變，pV乘積總是隨體積的減小而有微小減少，這并不是偶然誤差的數(shù)據(jù)特征。進(jìn)而又發(fā)現(xiàn)，p-1/V的圖線并未通過(guò)原點(diǎn)，很接近原點(diǎn)，反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出的圖線出現(xiàn)的都是正截距。學(xué)生經(jīng)過(guò)熱烈討論后提出兩個(gè)可能原因：活塞與筒壁間漏氣；少考慮或多考慮了某一誤差因素。

單純地從數(shù)據(jù)分析，似乎原因可能是由于活塞與筒壁間漏氣。但活塞是雙層，且有油密封，壓強(qiáng)并不足夠大，不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象。簡(jiǎn)短的理性分析后，接著的是短暫的沉默，學(xué)生之間再次實(shí)驗(yàn)并相互交流，真的是少考慮了什么物理量嗎？多次實(shí)驗(yàn)后終于發(fā)現(xiàn)：氣體壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是精確的，活塞對(duì)應(yīng)的刻度也是準(zhǔn)確的，問(wèn)題出在測(cè)量實(shí)際氣體的體積只考慮了針筒內(nèi)的氣體，而傳感器管道部分的少量氣體卻被忽略了！正是因?yàn)楝F(xiàn)代測(cè)量?jī)x器的精密，才可能細(xì)細(xì)推敲針筒連接段細(xì)管內(nèi)氣體帶來(lái)的“誤差”。

在新課程背景下誕生的新型物理實(shí)驗(yàn)，既是繼承傳統(tǒng)的結(jié)果，更是思維創(chuàng)新的成果。這些靈動(dòng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為我們的物理課堂插上了騰飛的翅膀，使得物理課堂精彩紛呈、創(chuàng)意無(wú)限。

（作者系江蘇省特級(jí)教師，現(xiàn)為南京市金陵中學(xué)教師）

人的安全電壓為36V，電路中的電源電動(dòng)勢(shì)僅為1.5V，人遭到電擊，顯然是鎮(zhèn)流器線圈斷電自感產(chǎn)生的。通過(guò)體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以觸覺(jué)來(lái)認(rèn)識(shí)到鎮(zhèn)流器產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，從而為理論分析打下了認(rèn)知伏筆。

當(dāng)然，我們還可以做很多體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)，如用鉛筆、紙帶或手進(jìn)行打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的模擬；用自由下落的直尺來(lái)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間；用一組人的蹲下和起立模擬波傳播過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；等等。上海市進(jìn)才中學(xué)王肇銘老師說(shuō)，實(shí)驗(yàn)具有化繁為簡(jiǎn)的神奇作用，用實(shí)驗(yàn)教學(xué)比用粉筆教學(xué)要省事得多。他曾經(jīng)花5分鐘做實(shí)驗(yàn)，講清了課堂30分鐘還講不清的問(wèn)題。

三、DIS實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的品質(zhì)

一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)器材的局限、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集困難、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度不高等諸多因素的影響，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不太理想。隨著DIS實(shí)驗(yàn)的普及，輔以Excel工作表格處理數(shù)據(jù)，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分清晰。

【示例7】探究影響導(dǎo)體電阻的因素

2005年秋季，江蘇省青年教師物理優(yōu)質(zhì)課比賽現(xiàn)場(chǎng)。我校夏廣平老師通過(guò)當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)，借助于DIS實(shí)驗(yàn)器材，采集數(shù)據(jù)，描繪出如圖7所示的兩組圖線。

課后，幾位聽(tīng)課老師忍不住問(wèn)，圖線是真的還是假的，因?yàn)閳D線作得太漂亮了，以至于讓人懷疑圖像的真實(shí)性。如果采用傳統(tǒng)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一是讀數(shù)的準(zhǔn)確度達(dá)不到，二是數(shù)據(jù)處理的任務(wù)課堂上完不成。

【示例8】玻意耳定律實(shí)驗(yàn)的誤差分析

在2012年江蘇省教學(xué)名師優(yōu)質(zhì)課展示活動(dòng)中，我校徐銳老師執(zhí)教的課題是“玻意耳定律”。徐老師采用如圖8中所示的器材實(shí)驗(yàn)，用壓強(qiáng)傳感器來(lái)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上擬合出圖8中所示的p-1/V圖線。圖線不是嚴(yán)格地經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，這是什么原因造成的呢？

對(duì)于這種情況，我們一般會(huì)以實(shí)驗(yàn)誤差作為問(wèn)題的合理解釋，一帶而過(guò)。但是，徐老師卻在課堂上抓住問(wèn)題不放，循循善誘，帶領(lǐng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)。觀察數(shù)據(jù)后首先發(fā)現(xiàn)，即使溫度不變，pV乘積總是隨體積的減小而有微小減少，這并不是偶然誤差的數(shù)據(jù)特征。進(jìn)而又發(fā)現(xiàn)，p-1/V的圖線并未通過(guò)原點(diǎn)，很接近原點(diǎn)，反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出的圖線出現(xiàn)的都是正截距。學(xué)生經(jīng)過(guò)熱烈討論后提出兩個(gè)可能原因：活塞與筒壁間漏氣；少考慮或多考慮了某一誤差因素。

單純地從數(shù)據(jù)分析，似乎原因可能是由于活塞與筒壁間漏氣。但活塞是雙層，且有油密封，壓強(qiáng)并不足夠大，不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象。簡(jiǎn)短的理性分析后，接著的是短暫的沉默，學(xué)生之間再次實(shí)驗(yàn)并相互交流，真的是少考慮了什么物理量嗎？多次實(shí)驗(yàn)后終于發(fā)現(xiàn)：氣體壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是精確的，活塞對(duì)應(yīng)的刻度也是準(zhǔn)確的，問(wèn)題出在測(cè)量實(shí)際氣體的體積只考慮了針筒內(nèi)的氣體，而傳感器管道部分的少量氣體卻被忽略了！正是因?yàn)楝F(xiàn)代測(cè)量?jī)x器的精密，才可能細(xì)細(xì)推敲針筒連接段細(xì)管內(nèi)氣體帶來(lái)的“誤差”。

在新課程背景下誕生的新型物理實(shí)驗(yàn)，既是繼承傳統(tǒng)的結(jié)果，更是思維創(chuàng)新的成果。這些靈動(dòng)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)為我們的物理課堂插上了騰飛的翅膀，使得物理課堂精彩紛呈、創(chuàng)意無(wú)限。

（作者系江蘇省特級(jí)教師，現(xiàn)為南京市金陵中學(xué)教師）