强化物理实验教学培养学生探究能力



强化物理实验教学培养学生探究能力

◇甘肃魏永宏

社会的发展需要高素质和有创新能力的人才．物理学是一门以实验为基础的科学,实验教学是物理教学的重要组成部分,在全面培养学生素质和提高能力方面有其独特的作用．

1利用实验来建立物理概念和认识物理规律

物理概念的形成以及物理定律的建立,都离不开无数实验事实的探讨和验证,这充分体现了认识来源于实践,并且在实践—认识—再实践的过程中不断提高和深化．

图1

例如证明自由落体运动是匀加速运动,必须做实验,可以用如下方法(如图1):先将钢球P吸在电磁铁T的下面,然后切断电磁铁的电源,钢球自由下落,顺次将光电门置于A、B、C位置.同时,使用数字计时器在电磁铁断电时同步计时,在钢球对光电门挡光时停止计时,于是就测出了钢球从T落到各位置的时间，用尺测出下落的各位移h1、h2、h3… 用光电计时器测出各段时间t1、t2、t3…分析数据，就能推出位移与时间的平方成正比的关系,从而证明自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动．

2培养使用仪器和处理实验数据的能力

只有正确使用实验仪器和处理实验数据,才能对实验结果作出正确的判断,得出正确的结论．这反映了一定的分析综合能力,也是最基本的实验技能,而这一点往往被忽略．因此,在教学中教师既要抓好训练,又要严格要求．例如在“测定金属的电阻率”实验中,在学生预习的基础上,设置了如下个问题:1)测导线长度为何书中要求测3次?2)导线截面积如何测?3)测导线直径测1次可以吗?4)给大家的变阻器有2种,阻值分别为100 Ω、50 Ω，我们要选用哪一个?对实验有影响吗?5)电阻如何知道?6)电流表、电压表如何读数?通过引导讨论,学生明白了其中的道理,接着让学生按电路图连接电路,同时让同组或各组互相检查,评出电路连接最合理的小组,这样可以培养学生积极动脑的习惯．指导学生进行实验,得出数据,引导学生分析误差产生的原因,并讨论:为什么采用电流表外接法?这样接测得的值是偏大还是偏小?若采用内接法情况会如何呢?

处理实验数据时,首先应明白误差是怎样造成的,虽然误差是难免的,但对由于疏忽造成的实验误差,应重新操作．其次要学会处理数据的方法算术法、图线法．在高中阶段,要掌握图线法，如a-F图线、U-I图线、E-r图线等．在教学和实际中,这种方法应用较广泛.再次要学会估算,对不需要计算工具处理的,可以估算．另外，数据处理也可举一反三,把课本上用公式法处理的(验证玻-马定律、伏安法测电阻等)改用图线法处理,反过来对某些实验也可改为公式法处理．

3重视演示实验

演示实验常常被忽略,原因可能是设备不齐全无法完成实验,也可能是教师重视度不够．但无论何种原因演示实验在教学中的作用都是不能被忽视的,它使概念的引入和问题的提出更为方便、自如,可以激发学生学习的兴趣和求知欲,揭示问题的实质和规律.如高中物理《选修3-1》第81页图3.1-3所示是关于导线与磁体发生相互作用的演示实验,它对学生认识磁场、电流与通电直导线的受力关系至关重要,做好这个实验是本节课的关键,直接关系到F=BIL这个结论的得出．通过这个实验得出结论,比直接给出结论效果要好得多．《选修3-2》第5页的3个感应电流产生条件的实验,可以很直观地解决学生“既然电能生磁,那么磁能生电吗”的疑问,同时,为学习“楞次定律”一节提供了感性认识,为揭示这个规律埋下伏笔．积极设计和制作一些实验和仪器,力争开发演示实验,对那些难以理解的问题和必须通过实验来说明问题的作用是不言而喻的．如共振摆实验,如果实验室没有实验仪器,可以自制实验仪器进行实验．这样做既会给学生留下深刻印象,也能消除他们的疑惑．

4积极开展设计性实验

学习物理的最根本目的就是运用它去分析、解决问题．而在实际运用当中,学生表现出来的是做了哪个实验就仅知道在这个实验中运用,却不会举一反三．这说明在一些实验教学中,“教”只是就事论事,“学”只是墨守成规．设计性实验的开展,既是解决这种问题的有效方式,也体现了高考对能力的要求,同时这也是实验教学的最高境界．培养学生灵活运用知识解决实际问题的能力,对创造性思维能力的训练有较大的作用．

图2

图3

设计性实验就是用学生已熟悉的实验仪器、实验方法、实验原理,设计出与已学过的实验目的、方法、操作等方面不同的实验和测量方法,以处理实验数据,得出结论．例如,“用电压表和电流表测电源的电动势和内阻”的实验,原理是闭合电路欧姆定律.实验电路如图2所示.数据处理方法是作U-I图象如图3所示.测量仪器是电压表、电流表,通过变换仪器,让学生设计如下实验:

图4

1) 用已知阻值的电阻R1、R2和电流表,测E、r(如图4),由闭合电路欧姆定律有

E=I1R1+I1r,

①

E=I2R2+I2r.

②

图5

这个问题是由高中物理《选修3-1》第62页例题引发的一个问题．

2) 用电流表及变阻器,测E、r(如图5),由闭合电路欧姆定律有

E=I1(R1+r),

①

E=I2(R2+r).

②

图6

3) 用电压表、变阻器测E、r(如图6)的尝试,并对误差原因进行了讨论分析．

实验是学生获得第一手材料的重要手段,通过实验,学生获得了感性认识,为进一步理解和掌握物理概念和物理规律奠定了基础,也为运用知识去解决实际问题提供了保证,更重要的是实验既开拓了学生的思维,又培养了学生的能力．因此,必须加强实验教学,充分发挥其在培养学生素质和提高能力方面的作用．

(作者单位：甘肃省酒泉市金塔县中学)