物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)新思路

　　物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)新思路
　　實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ歉呖嘉锢砜埔�考核的五大能力之一，它要求學(xué)生能在理解的基礎(chǔ)上獨(dú)立完成“知識內(nèi)容表”所列的實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，理解�?shí)驗(yàn)原理，控制實(shí)驗(yàn)條件；會運(yùn)用這些實(shí)驗(yàn)中學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法；會正確使用在這些實(shí)驗(yàn)中用過的儀器；會觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論。

　　由于實(shí)驗(yàn)的重要性，相信許多學(xué)生用在此方面上的時間與精力不會少，17個中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、原理、步驟、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理等等內(nèi)容一遍遍重復(fù)，死記硬背，但這樣的學(xué)法與當(dāng)前高考出題的方向已是大相徑挺。以2000年全國高考實(shí)驗(yàn)題為例，沒有一個照搬課本中的實(shí)驗(yàn)，特別是考驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)的題目（題目見本文附錄），其C項(xiàng)是測量小球的直徑的，按書本中的實(shí)驗(yàn)方法這一步是必須的，若守舊不創(chuàng)新，沒有較強(qiáng)的遷移能力和獨(dú)立解決問題的能力，則必然會選擇錯誤選項(xiàng)C。那么怎樣對待新高考中的物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)呢？在教學(xué)中該采取什么樣的應(yīng)對措施呢？本人的體會是如下幾個方面。

　　一、基本儀器的使用仍是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。

　　不管上一年度有無考到儀器的使用，我們對常用的物理儀器要熟練運(yùn)用，這是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，是實(shí)驗(yàn)的工具，任何時侯都不過時。在這方面花些時間是必需的。常駐見的有十三種儀器，這十三種儀器是刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點(diǎn)計(jì)時器、彈簧稱、溫度計(jì)、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等等。這些工具的使用每本復(fù)習(xí)用書上都有很詳細(xì)的說明，本文不再多言。

　　二、要以挑戰(zhàn)者的眼光挑剔書本上的實(shí)驗(yàn)。

　　從2000年度的全國物理高考卷中，我們應(yīng)感受到高考物理改革的方向了，這不是簡單的照抄課本上的實(shí)驗(yàn)了，它給予的驗(yàn)證動量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置是對書本上權(quán)威的經(jīng)典裝置的改進(jìn)。這是對迷信權(quán)威者的嘲弄，是對創(chuàng)新者的呼喚。這給予了我們一個大膽的想象力，不要把書本上的實(shí)驗(yàn)奉若神明，要以挑剔的眼光重新審視我們書本上的老式實(shí)驗(yàn)方法。

　　其實(shí)在平時的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中，在教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中，我們對教科書中設(shè)計(jì)的許多方面的差強(qiáng)人意是很不滿的，比如動量守恒定律中的被碰球干嗎一定要放在那很難立得住的小支柱子上；驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)沒必要從第一點(diǎn)就開始計(jì)時（即沒必要取第一和第二兩點(diǎn)間長度為2mm），我們完全可以從后面的計(jì)數(shù)點(diǎn)中取兩個點(diǎn)算出速度與高度來驗(yàn)證守恒定律，沒必要管第一點(diǎn)準(zhǔn)確與否……但總覺得高考它就按書本上實(shí)驗(yàn)裝置考，不敢與它有所沖突，害怕學(xué)生高考會吃虧，但從目前的發(fā)展趨勢看，這種擔(dān)心是沒有必要的，反而不利于學(xué)生的開放式思維的發(fā)展。

　　正是出于以上的考慮，我覺得實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)要打破常規(guī)，不應(yīng)該再叫學(xué)生跟在書本的后面應(yīng)該怎樣做不應(yīng)該怎樣做，盡管我們不否認(rèn)書本上的實(shí)驗(yàn)是專家學(xué)者智慧的結(jié)晶，但思維被圈在這當(dāng)中不是現(xiàn)代教育的要求。要學(xué)生們學(xué)會找毛病——找設(shè)計(jì)原理上的毛��；找實(shí)驗(yàn)步驟上的毛��；找數(shù)據(jù)處理上的毛病，沒毛病也要想想能否改進(jìn)。這變學(xué)生從被動地接受灌輸為主動要學(xué)的一招，既提高了學(xué)生的參與學(xué)習(xí)與研究物理實(shí)驗(yàn)的熱情，又能迅速提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平與對物理學(xué)的理解程度，若找不到毛病也說明書本中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確實(shí)是出色的。當(dāng)學(xué)生們擺脫對書本的依賴與迷信時，其獨(dú)立性和創(chuàng)造力就被大大地激發(fā)出來了。這無論對當(dāng)前的高考復(fù)習(xí)還是未來走向社會都是極大的財富。

　　當(dāng)然學(xué)生們開始也許不適應(yīng)這樣的教學(xué)改革，但這不要緊，可以先提示他們，比如對牛頓第二定律的驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)有無問題，為什么不用彈簧稱測拉力，彈簧稱測拉力有何不妥；而為使小桶的力等于繩子的拉力，書本上要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于提供拉力的小桶的質(zhì)量，這有無必要，我們是否可用學(xué)過的連接體的知識修正一下拉力的大小，從而擺脫這個限制。再比如對實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)定，每個實(shí)驗(yàn)都有可推敲之處，不應(yīng)絕對化，死記硬背是沒必要的，很多步驟的前后順序是可以顛倒的（比如許多實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作中的先后次序），要讓學(xué)生分析每一步驟在實(shí)驗(yàn)中的必然性，是屬于準(zhǔn)備階段還是實(shí)驗(yàn)過程階段或數(shù)據(jù)處理階段，只要?dú)w門別類，前后順序自然明晰。當(dāng)然我們也會發(fā)覺還有一些步驟是不得打亂的（比如打點(diǎn)計(jì)時器是先打點(diǎn)后放手還是先放手后打點(diǎn)等等），這種開放式的討論要比老師講解給人的印象深刻得多了。當(dāng)學(xué)生們適應(yīng)這種學(xué)習(xí)方法時，學(xué)習(xí)將成為一種樂趣，因?yàn)樗麄儾皇菚�本的奴隸了，而是權(quán)威實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)者，是評價實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)劣的法官，是成功的實(shí)驗(yàn)發(fā)明者。

　　三、以多種視角重新審視和組合實(shí)驗(yàn)板塊。

　　學(xué)習(xí)貴在總結(jié)，在物理實(shí)驗(yàn)總復(fù)習(xí)中，我們不應(yīng)孤立地看待一個個實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)該從這些實(shí)驗(yàn)的原理、步驟、數(shù)據(jù)采集與處理方式上的異同上，給這些實(shí)驗(yàn)分門別類，從而組成不同的實(shí)驗(yàn)板塊。平時我們已經(jīng)自覺或不自覺地把實(shí)驗(yàn)分成力學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊、電學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊、光學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊。但這樣的處理只是簡單地重復(fù)了物理課本知識的體系，大多數(shù)情況下也是為了講解的方便，沒有多大的創(chuàng)意，對于學(xué)生思維的開發(fā)和對實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思維方式的培養(yǎng)顯得很不夠的。

　　在此，我認(rèn)為我們要在這些實(shí)驗(yàn)的組合板塊中挖掘一些功能，培養(yǎng)學(xué)生一種實(shí)驗(yàn)的常規(guī)意識，比如對于力學(xué)板塊，這是由驗(yàn)證力的合成與分解、打點(diǎn)計(jì)時器的使用和測勻變速直線運(yùn)動加速度、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證牛頓第二定律、驗(yàn)證動量守恒定律等實(shí)驗(yàn)組成的一個大的實(shí)驗(yàn)板塊，現(xiàn)在讓我們仔細(xì)去找找這些實(shí)驗(yàn)與其它實(shí)驗(yàn)板塊的區(qū)別。我們會發(fā)覺這些力學(xué)實(shí)驗(yàn)無非就是在力F、速度V、加速度a、位移S、質(zhì)量m這幾個量上做文章而且已。然后我們看看這幾個量是怎么測出來的，今后我們可以用同樣的方式去處理類似的探索式力學(xué)實(shí)驗(yàn)。毫無疑問，這些實(shí)驗(yàn)告訴我們：位移用尺子量（提示學(xué)生高精確度該用什么量），質(zhì)量用天平（鼓勵學(xué)生思考大物體質(zhì)量用什么測），速度與加速度可用打點(diǎn)計(jì)時器測量，速度還可以用平拋的方式計(jì)算，而力的測定不能用彈簧稱，因?yàn)椴环�(wěn)定，影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度……。讓學(xué)生們想想電學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊又能得到些什么呢？

　　我們還可以把視野再擴(kuò)大一些，以各種角度重新組合新的實(shí)驗(yàn)板塊，比如按測量型與驗(yàn)證型可把實(shí)驗(yàn)分成兩大板塊，按能進(jìn)行圖像處理數(shù)據(jù)和不能用圖像處理數(shù)據(jù)又可以把實(shí)驗(yàn)分成兩大板塊。我們可以提示學(xué)生這樣劃分板塊，但把一個具體實(shí)驗(yàn)歸類于哪個板塊，這要學(xué)生自已思考，比如說用圖像法處理數(shù)據(jù)，學(xué)生們熟悉的是驗(yàn)證牛頓第二定律和測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)，不過畫出的圖形必須是直線，否則不好處理（驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中加速度與質(zhì)量成反比就是一個典型的例子，坐標(biāo)軸改為質(zhì)量的倒數(shù)，從而畫出的是直線），這給予學(xué)生們思考的空間，其實(shí)還有許多實(shí)驗(yàn)也是可以這樣處理的，它們都可以歸類于用圖像法處理數(shù)據(jù)，比如用單擺測重力加速度的實(shí)驗(yàn)，我們測的是周期T和擺長L，再由公式來計(jì)算，書本上采用的是多測幾組再求平均值法，現(xiàn)在我們可以以L和T2/4л2為坐標(biāo)軸，用測得的數(shù)據(jù)放入描點(diǎn)，畫直線求斜率即是g。類似的還有一些，讓學(xué)生們想想驗(yàn)證玻意耳定律是否也可這樣處理。

　　四、注意可轉(zhuǎn)為實(shí)驗(yàn)的習(xí)題。

　　在物理上，許多習(xí)題的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是相通的，它們的區(qū)別只是出題的角度不同罷了，讓學(xué)生們找一找，一改，必能開竅。比如高一物理（心修本）第一章的課外習(xí)題部分，其第11、12、13題（273-274頁）就很典型，而第17題（見本文附錄）的設(shè)計(jì)思想更是與物理實(shí)驗(yàn)思路產(chǎn)生共鳴，它有效地克服了手拉彈簧稱測拉力不準(zhǔn)的弊病，事實(shí)上不論下面的長木板是勻速還是變速均不會影響彈簧稱的讀數(shù)。其實(shí)物理課本中每一章的課后習(xí)題部分都有可探討之處。幾何光學(xué)那一章尤其如此。

　　五、實(shí)驗(yàn)也要融會物理思維方式

　　在實(shí)驗(yàn)中常用的物理思想方法有等效法、累積法、控制某個變量法、留跡法、圖像處理平均值法，這要學(xué)生們能夠領(lǐng)會，并能在每個實(shí)驗(yàn)中找出到底用了什么物理思惟方式。比如在驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中就用了等效法（用位移代替速度）、累積法（重復(fù)打了許多點(diǎn)）、留跡法（用復(fù)寫紙留下小球落地后的點(diǎn)）等物理思維方法。在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中通過找各實(shí)驗(yàn)中的思維方法，能夠讓這些思維方法深入學(xué)生的腦海中，并用于那些可能遇到的探索型高考物理實(shí)驗(yàn)題。

　　物理做為一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的學(xué)科，我想若在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)上有所突破必對學(xué)生整體物理水平的提高有很大的促進(jìn)作用。當(dāng)然以上只是我的一家之言，有不妥之處，望同行們指點(diǎn)。