強化物理實驗教學培養(yǎng)學生探究能力

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強化物理實驗教學培養(yǎng)學生探究能力

◇甘肅魏永宏

社會的發(fā)展需要高素質(zhì)和有創(chuàng)新能力的人才．物理學是一門以實驗為基礎的科學,實驗教學是物理教學的重要組成部分,在全面培養(yǎng)學生素質(zhì)和提高能力方面有其獨特的作用．

1利用實驗來建立物理概念和認識物理規(guī)律

物理概念的形成以及物理定律的建立,都離不開無數(shù)實驗事實的探討和驗證,這充分體現(xiàn)了認識來源于實踐,并且在實踐—認識—再實踐的過程中不斷提高和深化．

圖1

例如證明自由落體運動是勻加速運動,必須做實驗,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,順次將光電門置于A、B、C位置.同時,使用數(shù)字計時器在電磁鐵斷電時同步計時,在鋼球?qū)怆婇T擋光時停止計時,于是就測出了鋼球從T落到各位置的時間，用尺測出下落的各位移h1、h2、h3… 用光電計時器測出各段時間t1、t2、t3…分析數(shù)據(jù)，就能推出位移與時間的平方成正比的關系,從而證明自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動．

2培養(yǎng)使用儀器和處理實驗數(shù)據(jù)的能力

只有正確使用實驗儀器和處理實驗數(shù)據(jù),才能對實驗結(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,也是最基本的實驗技能,而這一點往往被忽略．因此,在教學中教師既要抓好訓練,又要嚴格要求．例如在“測定金屬的電阻率”實驗中,在學生預習的基礎上,設置了如下個問題:1)測導線長度為何書中要求測3次?2)導線截面積如何測?3)測導線直徑測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?對實驗有影響嗎?5)電阻如何知道?6)電流表、電壓表如何讀數(shù)?通過引導討論,學生明白了其中的道理,接著讓學生按電路圖連接電路,同時讓同組或各組互相檢查,評出電路連接最合理的小組,這樣可以培養(yǎng)學生積極動腦的習慣．指導學生進行實驗,得出數(shù)據(jù),引導學生分析誤差產(chǎn)生的原因,并討論:為什么采用電流表外接法?這樣接測得的值是偏大還是偏小?若采用內(nèi)接法情況會如何呢?

處理實驗數(shù)據(jù)時,首先應明白誤差是怎樣造成的,雖然誤差是難免的,但對由于疏忽造成的實驗誤差,應重新操作．其次要學會處理數(shù)據(jù)的方法算術法、圖線法．在高中階段,要掌握圖線法，如a-F圖線、U-I圖線、E-r圖線等．在教學和實際中,這種方法應用較廣泛.再次要學會估算,對不需要計算工具處理的,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(驗證玻-馬定律、伏安法測電阻等)改用圖線法處理,反過來對某些實驗也可改為公式法處理．

3重視演示實驗

演示實驗常常被忽略,原因可能是設備不齊全無法完成實驗,也可能是教師重視度不夠．但無論何種原因演示實驗在教學中的作用都是不能被忽視的,它使概念的引入和問題的提出更為方便、自如,可以激發(fā)學生學習的興趣和求知欲,揭示問題的實質(zhì)和規(guī)律.如高中物理《選修3-1》第81頁圖3.1-3所示是關于導線與磁體發(fā)生相互作用的演示實驗,它對學生認識磁場、電流與通電直導線的受力關系至關重要,做好這個實驗是本節(jié)課的關鍵,直接關系到F=BIL這個結(jié)論的得出．通過這個實驗得出結(jié)論,比直接給出結(jié)論效果要好得多．《選修3-2》第5頁的3個感應電流產(chǎn)生條件的實驗,可以很直觀地解決學生“既然電能生磁,那么磁能生電嗎”的疑問,同時,為學習“楞次定律”一節(jié)提供了感性認識,為揭示這個規(guī)律埋下伏筆．積極設計和制作一些實驗和儀器,力爭開發(fā)演示實驗,對那些難以理解的問題和必須通過實驗來說明問題的作用是不言而喻的．如共振擺實驗,如果實驗室沒有實驗儀器,可以自制實驗儀器進行實驗．這樣做既會給學生留下深刻印象,也能消除他們的疑惑．

4積極開展設計性實驗

學習物理的最根本目的就是運用它去分析、解決問題．而在實際運用當中,學生表現(xiàn)出來的是做了哪個實驗就僅知道在這個實驗中運用,卻不會舉一反三．這說明在一些實驗教學中,“教”只是就事論事,“學”只是墨守成規(guī)．設計性實驗的開展,既是解決這種問題的有效方式,也體現(xiàn)了高考對能力的要求,同時這也是實驗教學的最高境界．培養(yǎng)學生靈活運用知識解決實際問題的能力,對創(chuàng)造性思維能力的訓練有較大的作用．

圖2

圖3

設計性實驗就是用學生已熟悉的實驗儀器、實驗方法、實驗原理,設計出與已學過的實驗目的、方法、操作等方面不同的實驗和測量方法,以處理實驗數(shù)據(jù),得出結(jié)論．例如,“用電壓表和電流表測電源的電動勢和內(nèi)阻”的實驗,原理是閉合電路歐姆定律.實驗電路如圖2所示.數(shù)據(jù)處理方法是作U-I圖象如圖3所示.測量儀器是電壓表、電流表,通過變換儀器,讓學生設計如下實驗:

圖4

1) 用已知阻值的電阻R1、R2和電流表,測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

這個問題是由高中物理《選修3-1》第62頁例題引發(fā)的一個問題．

2) 用電流表及變阻器,測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E、r(如圖6)的嘗試,并對誤差原因進行了討論分析．

實驗是學生獲得第一手材料的重要手段,通過實驗,學生獲得了感性認識,為進一步理解和掌握物理概念和物理規(guī)律奠定了基礎,也為運用知識去解決實際問題提供了保證,更重要的是實驗既開拓了學生的思維,又培養(yǎng)了學生的能力．因此,必須加強實驗教學,充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學生素質(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)