上海市復(fù)旦實(shí)驗(yàn)中學(xué) 鄭小魯

近幾年的上海高考試題中實(shí)驗(yàn)題都以獨(dú)立題型單獨(dú)設(shè)置，注重對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)際問(wèn)題的考查。試題力圖通過(guò)在筆試的形式下考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力分值約占物理總分的16%左右，成為高考試題的重要組成部分。但實(shí)驗(yàn)題也同時(shí)是考生失分最多的題，并且成為制約考生拿高分的一個(gè)“瓶頸”，因此，在備考復(fù)習(xí)中必須重視物理實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)原理是物理實(shí)驗(yàn)的靈魂。實(shí)驗(yàn)中具體的實(shí) 驗(yàn)方法、步驟和器材的選用、數(shù)據(jù)的處理等都是從原理中衍生出來(lái)的。高考實(shí)驗(yàn)試題“源于教材，又高于教材”，如果學(xué)生能深刻理解類似實(shí)驗(yàn)的原理和設(shè)計(jì)思想，把所學(xué)的實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行綜合運(yùn)用，就不難解決高考中相應(yīng)的拓展性實(shí)驗(yàn)試題。同時(shí)，在歷年的物理實(shí)驗(yàn)考查中，儀器的選用和正確的操作仍占有較大的比重，實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)教學(xué)中，只有讓學(xué)生掌握了儀器的構(gòu)造與工作原理，才能使其準(zhǔn)確地選用最恰當(dāng)?shù)膬x器。通過(guò)研究近四年上海高考物理實(shí)驗(yàn)的命題特點(diǎn)和規(guī)律，我認(rèn)為實(shí)施針對(duì)性實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的具體措施應(yīng)該有以下4個(gè)方面：一是讓學(xué)生近距離接觸基本儀器，熟悉基本儀器的使用；二是讓學(xué)生獨(dú)立又熟練地完成21個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的操作；逐步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力；三是精心復(fù)習(xí)每一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣古c探究；四是歸納不同學(xué)生實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系與相同點(diǎn)，刪去考試說(shuō)明不作要求的實(shí)驗(yàn)。

一、課堂實(shí)錄

實(shí)驗(yàn)五 用單擺測(cè)重力加速度

第一階段：復(fù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)

實(shí)驗(yàn)原理：間接測(cè)量。測(cè)出擺長(zhǎng)L、周期T，由單擺周期公式得：g＝4π2L/T2

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河脝螖[測(cè)出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/p>

實(shí)驗(yàn)器材：

1.單擺、停表、直尺、游標(biāo)卡尺、鐵架臺(tái)等。

2.單擺、光電門傳感器、直尺、游標(biāo)卡尺、鐵架臺(tái)等。

注意器材的選擇：

繩——不可伸長(zhǎng)，質(zhì)量小，盡可能長(zhǎng)但小于1m(不然米尺難以量)

球——體積越小，密度越大為佳

長(zhǎng)度測(cè)量：L = L線+ d/2

d：小球直徑直接給出

L線：米尺測(cè)，精確到mm，估讀到0.1mm

時(shí)間測(cè)量：秒表，精確到0.1s，無(wú)須估讀

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.選取一個(gè)擺線長(zhǎng)約1m的單擺，把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸出桌外。

2.讓擺球自由下垂，用米尺量出懸線長(zhǎng)L，讀出擺球直徑（均精確到mm）。

3.將小球稍拉開(kāi)一些放手讓它擺動(dòng)，從擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始行時(shí)，用停表測(cè)出30-50次全振動(dòng)所用時(shí)間，算出單擺的振動(dòng)周期，利用周期公式計(jì)算重力加速度。

4.改變擺長(zhǎng)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，求出平均加速度。

其中第3步驟也改為在最低點(diǎn)放置光電門測(cè)量振動(dòng)周期。

注意事項(xiàng)：

1.測(cè)擺長(zhǎng)：

（1）鐵夾固定繩上端，自然下垂時(shí)測(cè)量；

（2）用米尺量擺線長(zhǎng)L；

（3）用游標(biāo)卡尺量小球直徑d；

（4）擺長(zhǎng)為L(zhǎng)＋d/2。

2.形成單擺，θ＜5°，L=1m時(shí)，A＜8.7cm。不能為圓錐擺。

3.測(cè)T：測(cè)n次全振動(dòng)用時(shí) t ，周期為t/n

附：測(cè)微小量的方法：累積法——多次測(cè)量求平均

放大法——卡文迪許扭秤/庫(kù)侖扭秤

4.最低點(diǎn)開(kāi)表、停表。計(jì)時(shí)位置在最低點(diǎn)。

（何時(shí)通過(guò)最高點(diǎn)不確定，最低點(diǎn)V大，誤差小）

5.計(jì)數(shù)方法：計(jì)數(shù)從“0”開(kāi)始，每次同向經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)計(jì)數(shù)。

6.多次改變擺長(zhǎng)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，獲得多組L和T。

數(shù)據(jù)分析：

1.公式法：g＝4π2L/T2；再求平均g。

2.圖象法：T2∝L，L∝T2

數(shù)據(jù)分析拓展：

右圖是“用單擺測(cè)重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定不同擺長(zhǎng)時(shí)單擺的周期所得到的圖線，由此圖可求出重力加速度g＝m／s2。

第二階段：學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作

誤差分析：

1.未考慮r——導(dǎo)致擺長(zhǎng)減少，g偏小。加d——g 偏大

(用公式法會(huì)造成誤差，圖象法k不變不會(huì)造成誤差，所以在r未知時(shí)宜用圖象法。）

2.忽略繩質(zhì)量——重心實(shí)際稍偏上，L偏大，g 偏大

3.T測(cè)定錯(cuò)——如計(jì)數(shù)從1開(kāi)始到60(應(yīng)是0到60)

4.圓錐擺——導(dǎo)致周期減小 (圓錐擺周期公式推導(dǎo)？)，g偏大

第三階段：相關(guān)練習(xí)

1.有“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：

有如下器材可供選用，你認(rèn)為應(yīng)選用的器材的序號(hào)是 。

(A)約1m長(zhǎng)的細(xì)線 (B)約0.3m長(zhǎng)的細(xì)線

(C)約0.8m長(zhǎng)的粗線 (D)直徑約1cm實(shí)心鐵球

(E)直徑約1cm的實(shí)心木球 (F)毫米刻度尺

(G)游標(biāo)卡尺 (H)螺旋測(cè)微器(I)秒表 (J)手表 (K)鐵架臺(tái)

2.一位同學(xué)用單擺做測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)，他將擺掛起后，進(jìn)行了如下步驟

A:測(cè)擺長(zhǎng)l：用米尺量出擺線的長(zhǎng)度。

B:測(cè)周期T：將擺球拉起，然后放開(kāi)，在擺球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)將此次通過(guò)最低點(diǎn)作為第1次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，按秒表停止計(jì)時(shí)，讀出這段時(shí)間t，算出單擺的周期T＝t/60。

C: 將所測(cè)得的l和T代入單擺的周期公式T＝2π（l/g）-2，算出g，將它作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果寫入報(bào)告中去。

指出上面步驟中遺漏或錯(cuò)誤的地方，寫出該步驟的字母，并加以改正，（不要求進(jìn)行誤差計(jì)算） 。

3.在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中有個(gè)同學(xué)發(fā)現(xiàn)他測(cè)的重力加速度值總是偏大，其原因可能是（ ）

(A)實(shí)驗(yàn)室處在高山上，離海平面太高

(B)單擺所用的擺球太重了

(C)測(cè)出n次全振動(dòng)的時(shí)間為t，誤作為（n＋1）次全振動(dòng)的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算

(D)以擺線長(zhǎng)與擺球直徑之和作為擺長(zhǎng)來(lái)計(jì)算

二、教后反思：

在本課時(shí)教學(xué)的設(shè)計(jì)中，本人根據(jù)復(fù)習(xí)計(jì)劃的安排，和本班學(xué)生的具體情況，確定《用單擺測(cè)重力加速度》的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)和相關(guān)解題訓(xùn)練，教學(xué)中，做到教學(xué)步驟緊扣教學(xué)目標(biāo)，努力做到層次明了，理論復(fù)習(xí)和動(dòng)手操作相結(jié)合，這種課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，加強(qiáng)了師生在課堂上的交流互動(dòng)，給學(xué)生提供了更多參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的機(jī)會(huì)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體地位，真正促進(jìn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。