高中物理学生实验的拓展

涂富根

【关键词】实验 拓展 能力 创新 实践

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）05-0176-01

高中物理中学生的分组实验教学，是高中物理教学中的重要组成部分，是学生探索物理规律，全面掌握物理知识；培养学生的科学态度、实践和创新能力；提高学生兴趣的好教材。从近几年各省的高考来看，实验题都占18分左右，考的内容几乎都是学生的分组实验，演示实验考得比较少，但从考题来看，并不是原原本本学生分组实验，而是基于学生分组实验的基础上的变形题，着重培养学生的实验探究能力和创新能力。因此，高中物理的学生分组实验是非常重要的，这就需要加强学生的实验探究来达到目的。在平时的实验教学中，既要很好地忠实教材，使学生全面理解实验的原理和实验的方法，同时又要结合学生的实际，引导学生对一些分组实验进行拓展，使学生的实践能力和创新精神得到充分培养；学生学习物理的积极性和主动性得到充分发挥。下面我就如何对学生的分组实验进行拓展，以培养学生的实践能力和创新精神，谈谈我的体会。

1.对测量的技巧进行拓展

物理学史告诉我们，实验测量的技巧对于解决一些物理实验难题至关重要，例如英国的卡文迪许巧妙地设计“扭秤装置”比较准确地测出引力常量，使牛顿的万有引力定律有了真正的实用价值；美国的物理学家迈克尔逊巧妙地应用旋转正八面棱镜的方法，比较准确地测出了光的传播速度，英国的物理学家托马斯·杨巧妙地让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，获得两束相干的光源。又如教科书中的《研究匀变速直线运动》实验，测出加速度的方法，和《验证机械能守恒定律》的实验是应用数学中的等差数列规律，巧妙地应用了“纸带法”研究。这都充分说明在教学中有意识地引导学生改进实验方法，注重实验技巧的应用，是非常有必要的。这也促进了学生的积极思维，发展了学生的智力。例如：在《测玻璃的折射率》的实验中，采用的是“插针法”确定入射光线、折射光线，然后用量角器测出入射角和折射角，再用数学用表查出其三角函数的正弦值，最后算出玻璃的折射率。在此基础上引导学生，如果不用量角器量角度和数学用表查三角函数的正弦值，而是给你圆规和刻度尺来测量，是否也能测出玻璃的折射率，并得出如下测量方法：如图所示，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆交AO于C，交OO′于D，作CE⊥NN′ DF⊥NN′，EF为垂足，用刻度尺量出线段CE、DF的长度，则玻璃的折射率n=Sini/Sinr=CE/DF，采用这种方法更为简便，同时也提高了学生的兴趣。

2.实验对象的拓展

如：在《测定金属的电阻率》的实验中，测量的对象是一条金属丝，根据R=ρL/S得到ρ=RS/L，只要测出金属的长度L和横截面积S以及金属丝的电阻R，就可以求出金属的电阻率ρ，再引导学生如果测量对象是很薄的电阻膜，那又如何测出金属膜的电阻率呢？就给学生这样的实验测量的问题：一根表面均匀的镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管（其长度为50cm左右，直径D为10cm左右），镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电箍AB现给你米尺，电压表V，电流表A、电源E、滑动变阻器R，电键S和导线若干，请设计一个测定金属膜厚度d的方案，（1）实验中应测定的物理量有哪些？（2）计算膜层厚度的公式是什么？（3）设计一个电路图。这样不但使学生对《测金属的电阻率》实验的原理和方法有更深入的理解，而且也使学生树立一个知识“变通”的意识及创新意识，培养理论联系实际的实践能力。

3.实验器材的变化和拓展

实验器材是学生进行实验的物质基础，是必备的条件，如果没有任何“器材”也就无实验可言，当然，随着科技进步，实验的器材也在不断完美。因此，每一个学生实验器材是不可缺少的，也要求学生明确其在实验中的作用。特别是在实验中起测量作用的仪器，还要求学生理解其测量原理和使用方法，并对其测量的量程、精度、以及误差分析和使用的注意事项都要明确。实验的原理和方法不是孤立的，与器材是紧密联系的。如果在学生对实验的原理和方法及器材的使用深入理解的基础上，对实验的器材进行变化和拓展，会更进一步地启发学生的思维，培养学生的能力，如：在《测定电源的电动势和内阻》基础上，给学生提出：如果电流表和电压表的表盘有刻度但无刻度值（两表量程都符合要求），另外给你电阻箱一个，那么，如何测出电源的电动势E和内电阻r呢？（1）请你设计一个电路。（2）推导出你所测出的电阻的表达式。这样，学生对闭合电路的欧姆定律以及《测定电源的电动势和内阻》的实验原理和方法就有更深层次的理解和把握。如若不仅是纸上谈兵，而把电流表和电压表上的刻度值用胶布遮挡掉，让学生来按照自己的设计方案来实验，收获就会更大。

4.测量方法的拓展

实验的测量方法是基于实验测量原理的基础上确定下来的，学生只有充分地理解实验的原理才可能对实验的方法正确把握。如果在学生全面把握教材中的实验方法的基础上，对实验的测量方法进行适当拓展，这样不但会使学生对实验的方法和原理有更深入的理解，而且可似使学生的思维发散，达到培养学生灵活应用知识的能力。例如在《研究匀变速直线运动》的实验中，测定小车的加速度 a，还可以通过求出纸带上通过计数点的瞬时速度的方法，在直角坐标系中以时间t为横坐标，以瞬时速度V为纵坐标描出各点，然后把这些点连成一条直线，就可以得出v-t图象，从直线的斜率来求出小车的加速度a（a=tanα=△v/△t）这样使学生的思路“豁然开朗”。又如在《研究平抛物体》的运动的实验中，若某同学粗心，只记下重垂线方向y，却忘记记下槽末端的位置是否能在帮他计算出小球做平抛运动的初速度v0？再如在《验证机械能守恒定律》的实验中，由重物带动的纸带打出的点不够清晰，其中重物释放时打的第一个点可以确定，另外可确定两个连续的点A、B，由此你是否能验证机械能守恒？这些在原有的基础上有所变化，使学生的思维空间更加宽阔。

总之，在实验教学中不能千篇一律，一定要针对学生的实际情况，对学生实验进行适当拓展，如《把电流表改装为电压表》的实验中，可以引导学生设计改装成双量程的电压表；在《测定电源电动势和内阻》实验中，在引导学生进行误差分析的同时，若电压表的内阻Rv远大于电源的内阻r0时，可采用将电压表直接接在电源的两端测出电源电动势，若电流表的内阻RA远小于电源的内阻时，可采用“短路法”，即将电流表直接接在电源电路上测出短路电流，也可以给学生介绍“半偏法”测电动势。只要在实验教学中充分利用机会，在学生掌握教材实验的基础上进行适当拓展，就能更好地培养学生灵活应用知识的能力，以发展学生的思维；就能更好地使学生把物理知识联系实际，以培养学生的实践能力；就能更好地使学生不墨守成规，寻找变化和创新，以培养学生的创新精神和实践能力。

参考文献：

[1]人民教育出版社物理室编著《高级中学物理教科书》

[2]王兴乃、罗栋国等编著《高中物理实验大全》电子工业出版社