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強(qiáng)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生探究能力

◇甘肅魏永宏

社會(huì)的發(fā)展需要高素質(zhì)和有創(chuàng)新能力的人才．物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分,在全面培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)和提高能力方面有其獨(dú)特的作用．

1利用實(shí)驗(yàn)來(lái)建立物理概念和認(rèn)識(shí)物理規(guī)律

物理概念的形成以及物理定律的建立,都離不開(kāi)無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的探討和驗(yàn)證,這充分體現(xiàn)了認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐,并且在實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐的過(guò)程中不斷提高和深化．

圖1

例如證明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速運(yùn)動(dòng),必須做實(shí)驗(yàn),可以用如下方法(如圖1):先將鋼球P吸在電磁鐵T的下面,然后切斷電磁鐵的電源,鋼球自由下落,順次將光電門(mén)置于A、B、C位置.同時(shí),使用數(shù)字計(jì)時(shí)器在電磁鐵斷電時(shí)同步計(jì)時(shí),在鋼球?qū)怆婇T(mén)擋光時(shí)停止計(jì)時(shí),于是就測(cè)出了鋼球從T落到各位置的時(shí)間，用尺測(cè)出下落的各位移h1、h2、h3… 用光電計(jì)時(shí)器測(cè)出各段時(shí)間t1、t2、t3…分析數(shù)據(jù)，就能推出位移與時(shí)間的平方成正比的關(guān)系,從而證明自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．

2培養(yǎng)使用儀器和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力

只有正確使用實(shí)驗(yàn)儀器和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),才能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出正確的判斷,得出正確的結(jié)論．這反映了一定的分析綜合能力,也是最基本的實(shí)驗(yàn)技能,而這一點(diǎn)往往被忽略．因此,在教學(xué)中教師既要抓好訓(xùn)練,又要嚴(yán)格要求．例如在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中,在學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上,設(shè)置了如下個(gè)問(wèn)題:1)測(cè)導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度為何書(shū)中要求測(cè)3次?2)導(dǎo)線(xiàn)截面積如何測(cè)?3)測(cè)導(dǎo)線(xiàn)直徑測(cè)1次可以嗎?4)給大家的變阻器有2種,阻值分別為100 Ω、50 Ω，我們要選用哪一個(gè)?對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響嗎?5)電阻如何知道?6)電流表、電壓表如何讀數(shù)?通過(guò)引導(dǎo)討論,學(xué)生明白了其中的道理,接著讓學(xué)生按電路圖連接電路,同時(shí)讓同組或各組互相檢查,評(píng)出電路連接最合理的小組,這樣可以培養(yǎng)學(xué)生積極動(dòng)腦的習(xí)慣．指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得出數(shù)據(jù),引導(dǎo)學(xué)生分析誤差產(chǎn)生的原因,并討論:為什么采用電流表外接法?這樣接測(cè)得的值是偏大還是偏小?若采用內(nèi)接法情況會(huì)如何呢?

處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),首先應(yīng)明白誤差是怎樣造成的,雖然誤差是難免的,但對(duì)由于疏忽造成的實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)重新操作．其次要學(xué)會(huì)處理數(shù)據(jù)的方法算術(shù)法、圖線(xiàn)法．在高中階段,要掌握?qǐng)D線(xiàn)法，如a-F圖線(xiàn)、U-I圖線(xiàn)、E-r圖線(xiàn)等．在教學(xué)和實(shí)際中,這種方法應(yīng)用較廣泛.再次要學(xué)會(huì)估算,對(duì)不需要計(jì)算工具處理的,可以估算．另外，數(shù)據(jù)處理也可舉一反三,把課本上用公式法處理的(驗(yàn)證玻-馬定律、伏安法測(cè)電阻等)改用圖線(xiàn)法處理,反過(guò)來(lái)對(duì)某些實(shí)驗(yàn)也可改為公式法處理．

3重視演示實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)常常被忽略,原因可能是設(shè)備不齊全無(wú)法完成實(shí)驗(yàn),也可能是教師重視度不夠．但無(wú)論何種原因演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用都是不能被忽視的,它使概念的引入和問(wèn)題的提出更為方便、自如,可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲,揭示問(wèn)題的實(shí)質(zhì)和規(guī)律.如高中物理《選修3-1》第81頁(yè)圖3.1-3所示是關(guān)于導(dǎo)線(xiàn)與磁體發(fā)生相互作用的演示實(shí)驗(yàn),它對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)、電流與通電直導(dǎo)線(xiàn)的受力關(guān)系至關(guān)重要,做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)是本節(jié)課的關(guān)鍵,直接關(guān)系到F=BIL這個(gè)結(jié)論的得出．通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論,比直接給出結(jié)論效果要好得多．《選修3-2》第5頁(yè)的3個(gè)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的實(shí)驗(yàn),可以很直觀地解決學(xué)生“既然電能生磁,那么磁能生電嗎”的疑問(wèn),同時(shí),為學(xué)習(xí)“楞次定律”一節(jié)提供了感性認(rèn)識(shí),為揭示這個(gè)規(guī)律埋下伏筆．積極設(shè)計(jì)和制作一些實(shí)驗(yàn)和儀器,力爭(zhēng)開(kāi)發(fā)演示實(shí)驗(yàn),對(duì)那些難以理解的問(wèn)題和必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明問(wèn)題的作用是不言而喻的．如共振擺實(shí)驗(yàn),如果實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有實(shí)驗(yàn)儀器,可以自制實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．這樣做既會(huì)給學(xué)生留下深刻印象,也能消除他們的疑惑．

4積極開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

學(xué)習(xí)物理的最根本目的就是運(yùn)用它去分析、解決問(wèn)題．而在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中,學(xué)生表現(xiàn)出來(lái)的是做了哪個(gè)實(shí)驗(yàn)就僅知道在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用,卻不會(huì)舉一反三．這說(shuō)明在一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,“教”只是就事論事,“學(xué)”只是墨守成規(guī)．設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展,既是解決這種問(wèn)題的有效方式,也體現(xiàn)了高考對(duì)能力的要求,同時(shí)這也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最高境界．培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力,對(duì)創(chuàng)造性思維能力的訓(xùn)練有較大的作用．

圖2

圖3

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)就是用學(xué)生已熟悉的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)原理,設(shè)計(jì)出與已學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、操作等方面不同的?shí)驗(yàn)和測(cè)量方法,以處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出結(jié)論．例如,“用電壓表和電流表測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn),原理是閉合電路歐姆定律.實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示.數(shù)據(jù)處理方法是作U-I圖象如圖3所示.測(cè)量?jī)x器是電壓表、電流表,通過(guò)變換儀器,讓學(xué)生設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):

圖4

1) 用已知阻值的電阻R1、R2和電流表,測(cè)E、r(如圖4),由閉合電路歐姆定律有

E=I1R1+I1r,

①

E=I2R2+I2r.

②

圖5

這個(gè)問(wèn)題是由高中物理《選修3-1》第62頁(yè)例題引發(fā)的一個(gè)問(wèn)題．

2) 用電流表及變阻器,測(cè)E、r(如圖5),由閉合電路歐姆定律有

E=I1(R1+r),

①

E=I2(R2+r).

②

圖6

3) 用電壓表、變阻器測(cè)E、r(如圖6)的嘗試,并對(duì)誤差原因進(jìn)行了討論分析．

實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲得第一手材料的重要手段,通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)生獲得了感性認(rèn)識(shí),為進(jìn)一步理解和掌握物理概念和物理規(guī)律奠定了基礎(chǔ),也為運(yùn)用知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題提供了保證,更重要的是實(shí)驗(yàn)既開(kāi)拓了學(xué)生的思維,又培養(yǎng)了學(xué)生的能力．因此,必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)和提高能力方面的作用．

(作者單位：甘肅省酒泉市金塔縣中學(xué))