高中物理課堂中提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ叩难芯?/h1>
2019-10-21 04:17:44歐煥芳
新教育時代·學(xué)生版 2019年42期
歐煥芳
摘 要：本文提出高中物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Πň帉憣?shí)驗(yàn)計劃的能力、操作能力、記錄和數(shù)據(jù)處理的能力以及分析總結(jié)的能力四部分，并結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)實(shí)踐，分析提高每種能力的對策，從而整體上提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
關(guān)鍵詞：高中物理課堂 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>
物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵概c進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)有關(guān)的心理特征。進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)活動，要求的不是某一種能力，而是許多相互聯(lián)系著的能力。高中物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕ň帉憣?shí)驗(yàn)計劃的能力、操作能力、記錄和數(shù)據(jù)處理的能力以及分析總結(jié)的能力。如何在物理課堂中提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ潜疚难芯康膯栴}。
一、提高編寫實(shí)驗(yàn)計劃能力的對策
首先要教會學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，結(jié)合相關(guān)物理知識，利用現(xiàn)有的器材，提出實(shí)驗(yàn)原理。例如在測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葘?shí)驗(yàn)中，首先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?lián)系到關(guān)于重力加速度的相關(guān)物理知識有：加速度公式：a=（vt-vo）/t，拋體運(yùn)動和自由落體運(yùn)動的加速度都為重力加速度，與重力加速度有關(guān)的運(yùn)動學(xué)公式等。如果從加速度的定義式角度出發(fā)設(shè)計實(shí)驗(yàn)，則需要秒表、計算瞬時速度、有速度傳感器;自由落體運(yùn)動是加速度為重力加速度的最簡單的運(yùn)動，相比之下用自由落體運(yùn)動法測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣容^為容易些。如果實(shí)驗(yàn)器材中沒有秒表，則考慮用打點(diǎn)計時器和紙帶記錄物體的運(yùn)動軌跡，通過紙帶分析算出重力速度。理順基本原理后就可以編寫實(shí)驗(yàn)步驟了。完成實(shí)驗(yàn)操作后，用計算法或圖像法處理數(shù)據(jù)，都可以算出重力速度。學(xué)生能將上述過程在大腦里程現(xiàn)出來，但不一定能編寫出來。在實(shí)驗(yàn)課堂中，就要通過限時訓(xùn)練，將能力練出來。可以引導(dǎo)學(xué)生先列出實(shí)驗(yàn)計劃的提綱，然后再將提綱上的內(nèi)容補(bǔ)充上去。完成基本內(nèi)容后，可以反復(fù)斟酌，尋求最佳方案。如果堅持每次實(shí)驗(yàn)課堂上擠點(diǎn)時間出來讓學(xué)生編寫實(shí)驗(yàn)計劃，對整體把握實(shí)驗(yàn)和理解物理規(guī)律都會有很大的幫助。
二、提高操作能力的對策
1.培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器，正確連接電路的技能
正確的實(shí)驗(yàn)，首先是安裝，調(diào)整好儀器或正確連接電路。如：在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，依照電路圖連接線路，聯(lián)線時，應(yīng)將電路分為主回路和支路;從電源一端開始沿主回路按順序進(jìn)行，其次為支路;主回路中必須有開關(guān)（先斷開）;導(dǎo)線最好選用幾種顏色，主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導(dǎo)線時，應(yīng)按順時針方向?qū)?dǎo)線纏上。電路連接后，必須復(fù)查，確認(rèn)正確后方能通電。這種技能的培養(yǎng)，老師應(yīng)先有示范，讓學(xué)生模仿學(xué)習(xí)，然后逐步提高到由老師講述方法及注意事項(xiàng)，由學(xué)生獨(dú)立去安裝、調(diào)整。
2.熟練掌握制作幾種常用物理模型的技能
例如安裝“長木板——小車——紙帶——打點(diǎn)計時器”模型;平衡摩擦力的基本步驟;使用打點(diǎn)計時器的基本步驟;力的圖示的基本畫法;測彈簧長度時注意事項(xiàng)等等。這些基本物理模型，經(jīng)反復(fù)安裝和使用，學(xué)生就能熟能生巧，運(yùn)用自如。
三、提高記錄和數(shù)據(jù)處理能力的對策
1.提高記錄數(shù)據(jù)的對策
新課標(biāo)要求學(xué)生要“學(xué)會正確使用儀器進(jìn)行觀察、測量和讀數(shù)。” 要讓學(xué)生了解這些儀器的結(jié)果、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用原則，以達(dá)到熟練地、正確地讀數(shù)，在介紹這些基本儀器使用方法時，應(yīng)抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導(dǎo)：（1）各種基本測量儀器都有一定的量程。（2）使用測量儀器前通常都要調(diào)零，否則測出的數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確。（3）會正確讀數(shù)。高中物理基本儀器讀數(shù)都有一定的規(guī)則。讀數(shù)一般由精確值和估讀值兩部分構(gòu)成。估讀也遵循一定的規(guī)律，例如最小刻度值為0.1或0.01則要估讀到下一位，如果是最小刻度是0.2或0.02的則無需估計到下一位等。（4）根據(jù)儀器的構(gòu)造原理，掌握它的使用方法和使用規(guī)則。
2.提高數(shù)據(jù)處理能力的對策
高中物理實(shí)驗(yàn)中常用處理數(shù)據(jù)方法有兩種，一種是計算法，一種作圖法。應(yīng)用計算法處理數(shù)據(jù)就要對實(shí)驗(yàn)原理理解透徹。例如紙帶分析中，計算瞬時速度和加速度的方法，就要求掌握關(guān)于勻變速直線運(yùn)動的兩個重要推論;又如測量電源電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，就要求能靈活運(yùn)用閉合電路歐姆定律。在實(shí)驗(yàn)課堂中可以采用限時訓(xùn)練的方法，提高學(xué)生數(shù)學(xué)計算能力和單位轉(zhuǎn)化準(zhǔn)確率。用作圖法處理數(shù)據(jù)對實(shí)驗(yàn)原理的理解程度要求會更高，但可以更加形象地反映物理規(guī)律。
四、提高分析總結(jié)能力的對策
1.通過對比法提高分析總結(jié)能力。
引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用對比法分析實(shí)驗(yàn)，更容易找出物理規(guī)律?？梢詫?shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果比較，例如在驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中，平行四邊的對角線（理論值）與真實(shí)值比較，是否完全一樣，如果不一樣，分析出現(xiàn)誤差的原因，通過逐一排查，還能找出許多問問題所在。也可以對比分析用同一原理方法不同兩組的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
2.通過大膽假設(shè)提高分析總結(jié)能力
分析實(shí)驗(yàn)時，可以引導(dǎo)學(xué)生大膽假設(shè)實(shí)驗(yàn)在不同的情境下，會出現(xiàn)什么不同的結(jié)果。例如在利用平拋運(yùn)動驗(yàn)證動量守恒實(shí)驗(yàn)中，入射小球的質(zhì)量如果小于被碰小球的質(zhì)量，結(jié)果會怎么樣？如要兩小球的半徑不相等，又會怎么樣？為保證入射小球每次從同一高度釋放，可以用其他裝置代替人工操作嗎？解決多幾個這樣的問號，自然可以使實(shí)驗(yàn)報告生色不少。
3.通過細(xì)心推敲提升分析總結(jié)能力
例如用伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，選擇電流表的接法和滑動變阻器的接法過程，就是細(xì)心推敲，提升分析總結(jié)能力的過程。耐心分析不同接法電流電壓關(guān)系，電流表、電壓表內(nèi)阻的影響，總結(jié)何種情況用內(nèi)接法，何種情況用外接法。通過細(xì)心分析電路和圖像，總結(jié)滑動變阻器兩種接法的利弊，得出最佳實(shí)驗(yàn)方案。例如在探究加速度與合外力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙和沙桶的總質(zhì)量，才能使小車所受繩子拉力近似等于沙和沙桶的總重力。如果能直接測出繩子拉力就不需要滿足這個要求了。適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析問題，尋求解決問題的途徑。能否用測力計測出拉力？但要記錄運(yùn)動的測力計的讀數(shù)并非易事，能解決讀數(shù)問題嗎？用拉力傳感器！通過質(zhì)疑，解疑過程，學(xué)生的分析總結(jié)能力自然得到提升。
總之，以物理課實(shí)驗(yàn)課堂為主陣地，有意識、有規(guī)劃地培養(yǎng)學(xué)生的編寫實(shí)驗(yàn)計劃的能力、操作能力、記錄和數(shù)據(jù)處理的能力以及分析總結(jié)的能力，是提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕呗浴?/p>
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物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵概c進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)有關(guān)的心理特征。進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)活動，要求的不是某一種能力，而是許多相互聯(lián)系著的能力。高中物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕ň帉憣?shí)驗(yàn)計劃的能力、操作能力、記錄和數(shù)據(jù)處理的能力以及分析總結(jié)的能力。如何在物理課堂中提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ潜疚难芯康膯栴}。
一、提高編寫實(shí)驗(yàn)計劃能力的對策
首先要教會學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，結(jié)合相關(guān)物理知識，利用現(xiàn)有的器材，提出實(shí)驗(yàn)原理。例如在測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葘?shí)驗(yàn)中，首先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?lián)系到關(guān)于重力加速度的相關(guān)物理知識有：加速度公式：a=（vt-vo）/t，拋體運(yùn)動和自由落體運(yùn)動的加速度都為重力加速度，與重力加速度有關(guān)的運(yùn)動學(xué)公式等。如果從加速度的定義式角度出發(fā)設(shè)計實(shí)驗(yàn)，則需要秒表、計算瞬時速度、有速度傳感器;自由落體運(yùn)動是加速度為重力加速度的最簡單的運(yùn)動，相比之下用自由落體運(yùn)動法測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣容^為容易些。如果實(shí)驗(yàn)器材中沒有秒表，則考慮用打點(diǎn)計時器和紙帶記錄物體的運(yùn)動軌跡，通過紙帶分析算出重力速度。理順基本原理后就可以編寫實(shí)驗(yàn)步驟了。完成實(shí)驗(yàn)操作后，用計算法或圖像法處理數(shù)據(jù)，都可以算出重力速度。學(xué)生能將上述過程在大腦里程現(xiàn)出來，但不一定能編寫出來。在實(shí)驗(yàn)課堂中，就要通過限時訓(xùn)練，將能力練出來。可以引導(dǎo)學(xué)生先列出實(shí)驗(yàn)計劃的提綱，然后再將提綱上的內(nèi)容補(bǔ)充上去。完成基本內(nèi)容后，可以反復(fù)斟酌，尋求最佳方案。如果堅持每次實(shí)驗(yàn)課堂上擠點(diǎn)時間出來讓學(xué)生編寫實(shí)驗(yàn)計劃，對整體把握實(shí)驗(yàn)和理解物理規(guī)律都會有很大的幫助。
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1.培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器，正確連接電路的技能
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2.熟練掌握制作幾種常用物理模型的技能
例如安裝“長木板——小車——紙帶——打點(diǎn)計時器”模型;平衡摩擦力的基本步驟;使用打點(diǎn)計時器的基本步驟;力的圖示的基本畫法;測彈簧長度時注意事項(xiàng)等等。這些基本物理模型，經(jīng)反復(fù)安裝和使用，學(xué)生就能熟能生巧，運(yùn)用自如。
三、提高記錄和數(shù)據(jù)處理能力的對策
1.提高記錄數(shù)據(jù)的對策
新課標(biāo)要求學(xué)生要“學(xué)會正確使用儀器進(jìn)行觀察、測量和讀數(shù)。” 要讓學(xué)生了解這些儀器的結(jié)果、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用原則，以達(dá)到熟練地、正確地讀數(shù)，在介紹這些基本儀器使用方法時，應(yīng)抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導(dǎo)：（1）各種基本測量儀器都有一定的量程。（2）使用測量儀器前通常都要調(diào)零，否則測出的數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確。（3）會正確讀數(shù)。高中物理基本儀器讀數(shù)都有一定的規(guī)則。讀數(shù)一般由精確值和估讀值兩部分構(gòu)成。估讀也遵循一定的規(guī)律，例如最小刻度值為0.1或0.01則要估讀到下一位，如果是最小刻度是0.2或0.02的則無需估計到下一位等。（4）根據(jù)儀器的構(gòu)造原理，掌握它的使用方法和使用規(guī)則。
2.提高數(shù)據(jù)處理能力的對策
高中物理實(shí)驗(yàn)中常用處理數(shù)據(jù)方法有兩種，一種是計算法，一種作圖法。應(yīng)用計算法處理數(shù)據(jù)就要對實(shí)驗(yàn)原理理解透徹。例如紙帶分析中，計算瞬時速度和加速度的方法，就要求掌握關(guān)于勻變速直線運(yùn)動的兩個重要推論;又如測量電源電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，就要求能靈活運(yùn)用閉合電路歐姆定律。在實(shí)驗(yàn)課堂中可以采用限時訓(xùn)練的方法，提高學(xué)生數(shù)學(xué)計算能力和單位轉(zhuǎn)化準(zhǔn)確率。用作圖法處理數(shù)據(jù)對實(shí)驗(yàn)原理的理解程度要求會更高，但可以更加形象地反映物理規(guī)律。
四、提高分析總結(jié)能力的對策
1.通過對比法提高分析總結(jié)能力。
引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用對比法分析實(shí)驗(yàn)，更容易找出物理規(guī)律?？梢詫?shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果比較，例如在驗(yàn)證力的平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)中，平行四邊的對角線（理論值）與真實(shí)值比較，是否完全一樣，如果不一樣，分析出現(xiàn)誤差的原因，通過逐一排查，還能找出許多問問題所在。也可以對比分析用同一原理方法不同兩組的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
2.通過大膽假設(shè)提高分析總結(jié)能力
分析實(shí)驗(yàn)時，可以引導(dǎo)學(xué)生大膽假設(shè)實(shí)驗(yàn)在不同的情境下，會出現(xiàn)什么不同的結(jié)果。例如在利用平拋運(yùn)動驗(yàn)證動量守恒實(shí)驗(yàn)中，入射小球的質(zhì)量如果小于被碰小球的質(zhì)量，結(jié)果會怎么樣？如要兩小球的半徑不相等，又會怎么樣？為保證入射小球每次從同一高度釋放，可以用其他裝置代替人工操作嗎？解決多幾個這樣的問號，自然可以使實(shí)驗(yàn)報告生色不少。
3.通過細(xì)心推敲提升分析總結(jié)能力
例如用伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，選擇電流表的接法和滑動變阻器的接法過程，就是細(xì)心推敲，提升分析總結(jié)能力的過程。耐心分析不同接法電流電壓關(guān)系，電流表、電壓表內(nèi)阻的影響，總結(jié)何種情況用內(nèi)接法，何種情況用外接法。通過細(xì)心分析電路和圖像，總結(jié)滑動變阻器兩種接法的利弊，得出最佳實(shí)驗(yàn)方案。例如在探究加速度與合外力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙和沙桶的總質(zhì)量，才能使小車所受繩子拉力近似等于沙和沙桶的總重力。如果能直接測出繩子拉力就不需要滿足這個要求了。適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析問題，尋求解決問題的途徑。能否用測力計測出拉力？但要記錄運(yùn)動的測力計的讀數(shù)并非易事，能解決讀數(shù)問題嗎？用拉力傳感器！通過質(zhì)疑，解疑過程，學(xué)生的分析總結(jié)能力自然得到提升。
總之，以物理課實(shí)驗(yàn)課堂為主陣地，有意識、有規(guī)劃地培養(yǎng)學(xué)生的編寫實(shí)驗(yàn)計劃的能力、操作能力、記錄和數(shù)據(jù)處理的能力以及分析總結(jié)的能力，是提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕呗浴?/p>
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