【摘要】本文精選兩個對傳統(tǒng)實驗進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新和探究的典例，從優(yōu)化實驗裝置、明確實驗?zāi)康摹?zhǔn)確獲取實驗數(shù)據(jù)、減少實驗誤差、遵循實驗要求、正確選用實驗儀器、掌握和提高實驗技能等方面做初步探索.

【關(guān)鍵詞】高中物理；創(chuàng)新實驗；解題

在新高考中，實驗類題型由原來重視實驗過程操作的考查逐漸轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生綜合素質(zhì)的考查，在突出試驗的實踐性與綜合性的同時，側(cè)重考查學(xué)生的探究創(chuàng)新能力.探究創(chuàng)新類實驗已成為近年來高考物理試題中的一大亮點，所以在平時的學(xué)習(xí)和備考中要高度重視.

1力學(xué)類實驗

例1張鵬同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌設(shè)計了一個“驗證機械能守恒定律”的新實驗（如圖1），先在導(dǎo)軌旁邊固定一把與導(dǎo)軌平行的刻度尺，然后將一部手機固定在導(dǎo)軌上方，讓攝像頭正對著導(dǎo)軌，并開啟視頻錄像功能，邊調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的傾斜角度θ（通過量角器量出），讓滑塊從導(dǎo)軌頂端靜止滑下，邊用手機記錄下滑塊做勻加速直線運動的全過程，最后回放錄像.以滑塊出發(fā)點為參考點，得到滑塊相對于該點的距離x和所用的時間t（通過手機讀?。?shù)據(jù)，通過變換軌道的傾角θ，得到多組x、t值.（已知滑塊的質(zhì)量為m＝0.5kg，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，sin 53°＝ 0.8，結(jié)果保留兩位小數(shù)）

（1）=1*GB2*MERGEFORMAT當(dāng)傾角θ=37°時，取x1=27.0cm，測得t1=0.3s，則滑塊在此過程中重力勢能的減少量為，動能的增加量為.

（2）=2*GB2*MERGEFORMAT當(dāng)使θ＝53°時，取x2=98.0cm，測得t2=0.5s，滑塊在此過程中重力勢能的減少量為，動能的增加量為.根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出什么結(jié)論？

（3）=3*GB2*MERGEFORMAT張鵬通過推理發(fā)現(xiàn)可畫sinθ－1t2的圖象來驗證機械能是否守恒，結(jié)果他得到如圖2所示圖象，為什么該直線不經(jīng)過原點？

解法賞析 （1）=1*GB2*MERGEFORMAT由題意可知，重力勢能的減少量為

ΔEp=mgh=mgx1sin37°=0.81J，

因為滑塊是做初速度為0的勻加速直線運動，當(dāng)運動到x1=27.0cm處時速度為v1=2x1t1，所以動能的增加量為ΔEk=12mv21=0.81J.

（2）=2*GB2*MERGEFORMAT重力勢能的減少量為ΔEp′=mgx2sin53°=3.92J，滑塊運動到x2=98.0cm處時的速度為v2=2x2t2，動能增量為ΔE′k=12mv22≈3.84J，由以上數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：只有重力做功時，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體的機械能守恒.

（3）=3*GB2*MERGEFORMAT當(dāng)沒有外部阻力時，由mgxsinθ=12m2xt2得sinθ=2xgt2，圖2中的直線應(yīng)該經(jīng)過原點；當(dāng)遇到外部空氣阻力時，由mgxsinθ－fx=12m2xt2得sinθ=2xgt2+fmg，這時該直線不經(jīng)過原點.

點評本題側(cè)重考查了學(xué)生的理解、分析、信息加工、實驗操作、探究等綜合能力；運用手機、導(dǎo)軌、刻度尺等簡易的器材代替了傳統(tǒng)的“紙帶法”所用的鐵架臺、砝碼、電磁打點計時器等專用的實驗裝置，操作便捷，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

2電類實驗

例2為了探究電容器在充電和放電過程中的各種變化情況，李敏同學(xué)先用一根導(dǎo)線接通電容器的兩極，觀察了電容器充、放電的過程，然后又比較了電容器的串、并聯(lián)情況.

（1）=1*GB2*MERGEFORMAT圍繞電容器的“通交隔直”特性，試探究電容器充放電的時間問題；

（2）=2*GB2*MERGEFORMAT如果把電容器串聯(lián)或并聯(lián)后對其充、放電過程有什么影響？將電容器串聯(lián)或并聯(lián)使用時各有什么好處？

解法賞析（1）=1*GB2*MERGEFORMAT假設(shè)電動勢為E的電源，不考慮其內(nèi)阻，當(dāng)用它通過電阻R向初值為0的電容器C充電時，電容器兩端的電壓為：初始電壓U0=0，充電結(jié)束時U1=E，則充電時間為t時，電容器上的電壓為：Ut=E×（λ－e－t/RC），可見電容器兩端的電壓Ut與時間呈指數(shù)關(guān)系變化（放電過程與充電過程類似），如圖3所示.在直流電路中，如果加在電容器兩端的電壓小于或等于電容器的耐壓值，那么當(dāng)充電過程結(jié)束后，電容器相當(dāng)于斷路，支路中沒有電流；但在交流電路中，電流的方向隨時間成一定的函數(shù)變化關(guān)系，而電容器充放電的過程是需要時間的，這時在極板間形成了變化的電場，而這個電場也是隨時間變化的函數(shù).

（2）=2*GB2*MERGEFORMAT設(shè)電路兩端的電壓為U，當(dāng)兩個電容C1與C2并聯(lián)時（如圖4），兩個電容器兩端的電壓相等，即U1=U2=U，根據(jù)電容的定義式C=QU，則C1=Q1U1=Q1U，C2=Q2U2=Q2U，那么C1+C2=Q1+Q2U，將并聯(lián)的兩個電容等效為一個電容C，根據(jù)C=QU，則有C=C1+C2，即并聯(lián)電路的總電容C等于兩支路電容之和.

設(shè)電路兩端的電壓為U，當(dāng)兩個電容C1與C2串聯(lián)時（如圖5），因為兩個電容器極板所帶電量相等，即Q1=Q2=Q，根據(jù)電容的定義式C=QU，則C1=Q1U1=QU1，C2=Q2U2=QU2，那么1C1+1C2=U1+U2Q，將串聯(lián)的兩個電容等效為一個電容C，根據(jù)C=QU，則有1C=1C1+1C2，即串聯(lián)電路的總電容C的倒數(shù)等于兩支路電容倒數(shù)之和.

電容器并聯(lián)后，雖然其耐壓值沒有提高，但總電容增大了.電容器串聯(lián)后，總電容量減少了，但每個電容在一定程度上起到了分壓的效果，從整體來看，其耐壓值提高了.所以在實際應(yīng)用中，為了達(dá)到最佳使用效果，應(yīng)該適時調(diào)整電容器的串、并聯(lián)關(guān)系.

點評通過對電容器串聯(lián)與并聯(lián)使用的探究，引導(dǎo)學(xué)生自己動腦動手，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)，總結(jié)出電容器串、并聯(lián)的規(guī)律，學(xué)會利用已有知識分析和解決問題的思路與方法.

3結(jié)語

物理探究創(chuàng)新類實驗試題旨在考查學(xué)生的實驗探究能力.因此，在平時的實驗教學(xué)中，教師要鼓勵學(xué)生多動腦、勤動手，啟發(fā)學(xué)生通過親手實驗和適當(dāng)?shù)淖兪酵卣褂?xùn)練，學(xué)會從不同角度去理解、演繹、挖掘、創(chuàng)新，融會貫通，不斷提高分析問題、解決問題的能力.