分块实施 培养能力

焦健生

[摘要]每年高考都把实验能力的考查作为一项重要内容，实验题的命题范围也已由考纲内实验逐渐转向对考纲内实验的拓展。实验考查已由识记、熟练型演变为灵活、能力型，这种命题思想显然增加了高考实验复习的难度，不少教师或学生感到实验复习不好把握，甚至无所适从。分析研究近年高考物理实验题发现，实验题命制时，注意体现：题在书外，理在书中，重在手脑并用。因此，在实验复习时，可采用模块复习法，即第一模块：基本仪器、仪表；第二模块：实验基本思想、原理、方法；第三模块：设计实验，可收到很好的复习效果。

[关键词]实验能力 模块复习 变通变活

[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2016）08-0051

众所周知，物理是一门以实验为基础的学科，物理实验在培养学生的科学素养方面具有其他教学内容和形式所不能替代的作用。因此，每年高考都把实验能力的考查作为一项重要内容，实验题的命题范围也已经由考纲内实验逐渐转向对考纲内实验的拓展。如，试题中出现了设计性实验，更是凸出实验考查已由识记、熟练型演变为拓展、能力型，真正体现了高考以能力立意的命题思想。这种命题思想显然增加了高考实验复习的难度，因此，不少教师或学生感到实验复习不好把握，甚至无所适从。其实，实验命题体现了：“题在书外，理在书中，重在手脑并用”的理念。纵观近年高考实验题，所谓的活题、能力题，均是以教材中实验原理、方法和器材为基础编创而来的，由此产生我们的实验复习思路和一些做法。

一、复习思路

基于“题在书外，理在书中”及以能力立意的命题思想，我们把教材中的实验（实验思想、原理、方法、器材等）及其相关知识进行分层、归类，形成三大模块，第一模块为基本仪表、儀器；第二模块为基本思想、原理、方法；第三模块为设计实验。从层次上来说，第一、二两模块侧重于基础，第三模块则体现能力。每个模块还可根据学生的实际情况再分成若干小专题。

各模块在再现、强化课本实验中的基础知识的同时，着力拓展、变通、变活书中实验或其相关问题，着眼于设计性实验的复习，形成由单向到横向、纵向的发散性复习思路，这不仅打破了以往那种就事论事、单向扫描式的复习模式，更重要的是打开了学生的思维，避免了学生思维的狭隘和定式，达到以知识训练能力，以能力覆盖知识的目的。

二、实施模块复习

第一模块：基本仪器、仪表

本模块的复习涉及中学教材中出现过的各种仪器、仪表的使用、功能及其衍生出的问题。如多用电表除可作为欧姆表测量电阻外，还可测量电流、电压，可检测电路故障，又如在复习电学中电压表、电流表时，除复习它们的基本使用外，可涉及它们是如何由小量程的电流表改装而成的？还可复习它们作为实际电表时，如何测量其阻值？如何分析在测量电阻时，它们对测量结果带来的误差？如此，围绕同一问题或对象，变换角度创设题境，往往能使学生学会前后连贯，融会贯通。

[例1]使用多用表测量时，如图1所示，当指针位置如图1中灰三角箭头所示，则测量的是____，测量结果为____。（2）当指针位置如图1中自三角箭头所示，则测量的是____，测量结果为____。（3）当指针位置如图1中黑三角箭头所示，则测量的是____，测量结果为____。（4）当指针位置如图1中黑三角箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的操作步骤应该依次为：①____，②____，③____。测量结束后应将选择开关拨到④____或者____。（5）无论用多用电表进行何种（直流）测量，电流都应该从表笔经____插孔流入电表。在使用欧姆档测量时，多用电表内部的电池的正极将跟表的面板上的____插孔相连。

解析：（1）本小问测量的是直流电流，量程为10mA，应该用满刻度为10的刻度线读数。由于不是10分度，在读出3.2以后，不应该再向下估读，所以测量结果为3.2 mA。（2）本小问测量的是直流电压，量程为50V，应该用标满刻度为50的刻度线读数。由于是10分度，在读出16 V后，还应该估读下一位，结果为16.0 V。（3）这时测量的是电阻，倍率为100，按表盘最上方的刻度读数，结果为3.4×10³Ω。（4）测电阻时指针偏转角度小，说明倍率太小了，所以应该增大倍率，操作步骤是①改用欧姆档1 kΩ倍率，②重新调零，③测量并读数，④OFF，交变电压最高档。（5）电流应从红表笔经“+”插孔流入电表。内部电池的正极跟“一”插孔相连。

上面例题，充分利用了多用表的一些常用功能，这些都是实验时要求掌握的。一题多问，大大扩大了学生的视野。

第二模块：实验基本思想、原理、方法

本模块的复习着眼于教材中实验的基本思想、原理的迁移，基本方法包括基本物理量的测量；数据、图表的处理，误差分析等，目的是让学生学会迁移教材中的实验思想、原理、方法到新的题境中去，学会变通和应用。

[例2]某电压表的内阻在20 kΩ～50 kΩ之间，现需测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：

待测电压表V（量程3V）

电流表A₁（量程200μA）

电流表A₂（量程5mA）

电流表A₃（量程0.6 A）

滑动变阻器R（最大阻值1 kΩ）

电源ε（电动势4 V）、电键S

（1）所提供的电流表中，应选用____（填写字母代号）。

（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据。试在方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）。

解：选A₁；电路如图2b所示。为了测多组数据，必须利用滑动变阻器改变通过电压表的电流及加在电压表两端的电压。滑动变阻器接入电路有两种连接方式，即限流式接法与分压式接法。在本题中应该采用哪种连接方式呢？不妨假设采用限流式接法，那么电压表两端得到的最小电压为：U_min≈εR_V/（R_V+R）=3.8（V），可见这个最小电压也超过了电压表的量程，违反了安全性原则；另一方面，在调节滑动变阻器的过程中，电压表两端电压的最大调节范围一定在0.2V以下，这样就使相邻的电压测量值非常接近，必定降低实验的精度。综上所述，限流式连接方式对本题是不适用的。故只能采用分压式接法。实际上，在负载电阻R远远大于滑动变阻器的总阻值R时，通常都采用分压式接法。本题符合要求的实验电路图如图2（b）所示。

上面的例题，源自课本而高于课本，考查了学生灵中学教学参考2016年3月总第260期活迁移知识和应用知识的能力，为学生自己设计实验，奠定了坚实的能力基础。

第三模块：设计实验类

所谓设计型实验，就是题目要求学生在已有实验知识和能力的条件下，自行设计一个新的实验方案，其中包括实验原理，选择器材、安排步骤、处理数据、分析误差等，其综合思维能力要求高，是对基本实验思想、方法等的迁移和运用，本模块的复习建立在前两个模块的基础之上，是实验复习中的重头戏。

[例3]欲将量程为100μA，内阻为500Ω的灵敏电流表改装为量程为1 mA的毫安表：（1）需要给它____联一只R=____Ω的电阻；（2）需要用一只标准毫安表对改装毫安表进行校对，校对所用的器材的实物图如图3（b）所示（其中标准毫安表事先已与一只固定电阻串联，以防烧表），校对过程要求通过毫安表的电流能从0连续调到1 mA。请按要求在方框中画出校对电路图，并在所给的实物图上连线。

解析：（1）电流表扩大量程应并联小电阻。分流电阻上的电流是满偏电流的9倍，因此阻值是表头内阻的1/9。（2）电流表的校对应将两表串联。为了从零开始，滑动变阻器用分压接法。答案为：串，55.6。（2）如图4（a）、（b）所示。

上述例题，在设计原理、选择接法、实验思路设计上，对学生的实验能力逐一考查，充分显示出设计型实验在考查学生灵活应用实验知识能力的功效。

三、结束语

以上三大模块，分层推进，符合学生的学习认知规律，复习的效率大大提高。

值得说明的是：实验能力只能在认真做实验，不断总结中得到培养和提高，为此我们开放了实验室，让学生在理论和实践上同步提高。

（责任编辑 易志毅）