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摘 要:物理是一门以实验为基础的科学,实验是观察现象、研究规律、培养兴趣、提高能力的重要方法和手段,实验能力是高考物理学科要考核的五个能力之一,《物理教学考试大纲》中的“实验能力”中要求会“运用学过的实验方法”。
关键词:高中物理;实验教学;试验方法
一、物理实验教学的重要性
1.激发学习兴趣,提高学习积极性
高中物理课本上的一些概念,对于学生来说相对比较抽象,而且涉及的知识面较广。教师如果知识单纯地进行讲解,学生对于枯燥乏味的理论很难充分理解,久而久之,学生就会对物理学习丧失兴趣,失去学习的积极性和主动性,导致课堂教学无法取得应有的效果。新课标提出要在教学和学习过程中联系实际,能够学以致用。所以,实验教学在物理课堂中有着不可取代的作用和优势。物理教材中不仅有演示实验,还有很多学生实验。这些实验能培养学生的动手能力,使物理课堂充满趣味,提高学生学习积极性,使学生能够通过亲自动手实验,参与到教学过程当中。
2.培养动手能力,激发实践创新精神
实验教学是一个系统教学,从实验的设计、仪器的制作、调试、使用到实验过程的控制,实验结果的处理分析,其中每个环节都需要认真对待,出现一个小问题就可能影响到整个系统的运行,这就对实验者提出很高的要求,完成每个环节都要有一定的相关知识和能力。通过完整的实验教学,不仅可以完成教学任务,还可以培养学生的动手能力,包括操作能力、仪器的使用能力、实验设计能力、理论联系实际的能力、综合处理问题能力等,激发学生实践精神和创新精神。
随着素质教育的开展,在教学过程中,不仅要注重学生的“做题”能力,还要重视学生“做事”的能力。通过两者的结合,使学生在学习知识的同时,锻炼动手操作能力。而实验是培养学生动手能力的最佳途径,因此要尽可能地为学生创造实验条件,增加课堂演示实验、课外小实验的次数,让学生亲自动手实验,培养学生的动手能力。
在物理实验中,不要只局限于课堂实验,要鼓励学生自创实验,自制实验器材,让学生根据课堂知识,自己动手做一些小实验,让学生体会创新的乐趣。教师可以适当地对学生进行引导,激发学生的创造激情,培养学生的动手能力,激发他们内在的创新精神。
3.培养学生正确的价值观
辩证唯物主义实践论说,实践决定认识,正确的认识要经过由时间到认识,再有认识到实践的一个过程,才能产生认识上的飞跃。物理知识的学习就必须经过这样一个过程,由假设到实验再到提取知识。而实验就是这个实践的过程,有着很强的客观性。如果只是通过教师的教授,学生可能不太明白。而通过实验就能让他们在动手操作的同时,发现规律、掌握规律。
在实验过程中,虽然可以增加实验的趣味性,但要始终保持严谨的科学态度。在实验过程中,对实验的每组数据都要认真记录,以得出的数据来验证和推导出公式和定律。对于实验中出现的错误,要认真分析原因,找出问题,重新实验,直到得出正确的结论。在这个学习过程中,要求学生保持认真的态度,使学生逐步形成严谨的科学态度和世界观。
二、试验方法
1.理想化法
影响物理现象的因素往往复杂多变,实验中常可采用忽略某些次要因素或假设一些理想条件的办法,以突出现象的本质因素,便于深入研究,从而取得实际情况下合理的近似结果(通俗他说就是抓大放小)。
2.直接比较法
高中物理的某些实验,只需定性地确定物理量间的关系,或将实验结果与标准值相比较,就可得出实验结论的,这即是直接比较法。
3.平衡法
物理学中常常利用一个量的作用与另一个(或几个)量的作用相同、相当或相反来设计实验,制作仪器,进行测量。
4.放大法
在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下,往往采用放大法。根据实验的性质和放大对象的不同,放大所使用的物理方法也各异。
5.模拟法
有时受客观条件的限制,不能对某些物理现象进行直接实验和测量,于是就人为地创造一定的模拟条件,在这样模拟的条件下进行实验。模拟法是一种间接实验的方法,它是通过与原型相似的模型,来说明原型的规律性。模拟法在中学物理实验中的典型应用是“电场中等势线的描绘”这一实验。由于直接描绘静电场的等势线很困难,而恒定电流的电场与静电场相似,所以用恒定电流的电场模拟静电场中等势线的分布情况。
6.累积法
将微小量累积后测量求平均的方法,能减小相对误差。实验中也经常涉及这一方法。
7.控制变量法
在高中物理中的许多实验,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变,依次研究某一个因素的影响。最典型的例子是“验证牛顿第二运动定律”的实验,我们研究的方法是:先保持物体的质量一定,研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,最后综合得出物体的加速度与它受到的合外力及物体质量之间的关系。在研究欧姆定律的实验中,先控制电阻一定,研究电流与电压的关系,再控制电压一定,研究电流和电阻的关系。
8.转换法
转换法是物理实验中常用的方法。例如,以卡文迪许“利用扭秤装置测定万有引力恒量实验”为例。其基本的思维方法便是等效转换。卡文迪许扭秤发生扭转后,引力对t形架的扭转力矩与石英丝由于弹性形变产主的扭转力矩这就是等效转换,间接地达到了无法达到的目的。本实验中转换法还应用于石英丝扭转角度的测量上,这个角度不是直接测出的,而是利用平面镜反射光在刻度尺上移动的距离间接测出的。转换法是一种较高层次的思维方法。是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃。如变曲为直实际上就是该方法的应用。
9.等效替代法
等效法也是物理实验中常用的方法。如在“验证力的平行四边形定则”的实验中,要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时,要与用两个弹簧秤互成角度同时拉橡皮条产生的效果相同――使结点到达同一位置O,即要在合力与分力等效的条件下,才能找出它们之间合成与分解时所遵守的关系――平行四边形定则;在“碰撞中的动量守恒”实验中,用小球的水平位移代替小球的水平速度;画电场中等势线分布时用电流场模拟静电场;验证牛顿第二定律时调节木板倾角,用重力的分力抵消摩擦力的影响,等效于小车不受阻力等等。
由于高考内容日趋拓宽求深,知识交叉部分(特别实行理综考试)越来越多,能力要求也就更加突出。所以迫切需要摒弃“实验无关紧要”“讲比做好”等错误观念,认真领悟真实验中的思想方法。只有这样,才能切实抓好实验教学工作。
关键词:高中物理;实验教学;试验方法
一、物理实验教学的重要性
1.激发学习兴趣,提高学习积极性
高中物理课本上的一些概念,对于学生来说相对比较抽象,而且涉及的知识面较广。教师如果知识单纯地进行讲解,学生对于枯燥乏味的理论很难充分理解,久而久之,学生就会对物理学习丧失兴趣,失去学习的积极性和主动性,导致课堂教学无法取得应有的效果。新课标提出要在教学和学习过程中联系实际,能够学以致用。所以,实验教学在物理课堂中有着不可取代的作用和优势。物理教材中不仅有演示实验,还有很多学生实验。这些实验能培养学生的动手能力,使物理课堂充满趣味,提高学生学习积极性,使学生能够通过亲自动手实验,参与到教学过程当中。
2.培养动手能力,激发实践创新精神
实验教学是一个系统教学,从实验的设计、仪器的制作、调试、使用到实验过程的控制,实验结果的处理分析,其中每个环节都需要认真对待,出现一个小问题就可能影响到整个系统的运行,这就对实验者提出很高的要求,完成每个环节都要有一定的相关知识和能力。通过完整的实验教学,不仅可以完成教学任务,还可以培养学生的动手能力,包括操作能力、仪器的使用能力、实验设计能力、理论联系实际的能力、综合处理问题能力等,激发学生实践精神和创新精神。
随着素质教育的开展,在教学过程中,不仅要注重学生的“做题”能力,还要重视学生“做事”的能力。通过两者的结合,使学生在学习知识的同时,锻炼动手操作能力。而实验是培养学生动手能力的最佳途径,因此要尽可能地为学生创造实验条件,增加课堂演示实验、课外小实验的次数,让学生亲自动手实验,培养学生的动手能力。
在物理实验中,不要只局限于课堂实验,要鼓励学生自创实验,自制实验器材,让学生根据课堂知识,自己动手做一些小实验,让学生体会创新的乐趣。教师可以适当地对学生进行引导,激发学生的创造激情,培养学生的动手能力,激发他们内在的创新精神。
3.培养学生正确的价值观
辩证唯物主义实践论说,实践决定认识,正确的认识要经过由时间到认识,再有认识到实践的一个过程,才能产生认识上的飞跃。物理知识的学习就必须经过这样一个过程,由假设到实验再到提取知识。而实验就是这个实践的过程,有着很强的客观性。如果只是通过教师的教授,学生可能不太明白。而通过实验就能让他们在动手操作的同时,发现规律、掌握规律。
在实验过程中,虽然可以增加实验的趣味性,但要始终保持严谨的科学态度。在实验过程中,对实验的每组数据都要认真记录,以得出的数据来验证和推导出公式和定律。对于实验中出现的错误,要认真分析原因,找出问题,重新实验,直到得出正确的结论。在这个学习过程中,要求学生保持认真的态度,使学生逐步形成严谨的科学态度和世界观。
二、试验方法
1.理想化法
影响物理现象的因素往往复杂多变,实验中常可采用忽略某些次要因素或假设一些理想条件的办法,以突出现象的本质因素,便于深入研究,从而取得实际情况下合理的近似结果(通俗他说就是抓大放小)。
2.直接比较法
高中物理的某些实验,只需定性地确定物理量间的关系,或将实验结果与标准值相比较,就可得出实验结论的,这即是直接比较法。
3.平衡法
物理学中常常利用一个量的作用与另一个(或几个)量的作用相同、相当或相反来设计实验,制作仪器,进行测量。
4.放大法
在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下,往往采用放大法。根据实验的性质和放大对象的不同,放大所使用的物理方法也各异。
5.模拟法
有时受客观条件的限制,不能对某些物理现象进行直接实验和测量,于是就人为地创造一定的模拟条件,在这样模拟的条件下进行实验。模拟法是一种间接实验的方法,它是通过与原型相似的模型,来说明原型的规律性。模拟法在中学物理实验中的典型应用是“电场中等势线的描绘”这一实验。由于直接描绘静电场的等势线很困难,而恒定电流的电场与静电场相似,所以用恒定电流的电场模拟静电场中等势线的分布情况。
6.累积法
将微小量累积后测量求平均的方法,能减小相对误差。实验中也经常涉及这一方法。
7.控制变量法
在高中物理中的许多实验,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变,依次研究某一个因素的影响。最典型的例子是“验证牛顿第二运动定律”的实验,我们研究的方法是:先保持物体的质量一定,研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,最后综合得出物体的加速度与它受到的合外力及物体质量之间的关系。在研究欧姆定律的实验中,先控制电阻一定,研究电流与电压的关系,再控制电压一定,研究电流和电阻的关系。
8.转换法
转换法是物理实验中常用的方法。例如,以卡文迪许“利用扭秤装置测定万有引力恒量实验”为例。其基本的思维方法便是等效转换。卡文迪许扭秤发生扭转后,引力对t形架的扭转力矩与石英丝由于弹性形变产主的扭转力矩这就是等效转换,间接地达到了无法达到的目的。本实验中转换法还应用于石英丝扭转角度的测量上,这个角度不是直接测出的,而是利用平面镜反射光在刻度尺上移动的距离间接测出的。转换法是一种较高层次的思维方法。是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃。如变曲为直实际上就是该方法的应用。
9.等效替代法
等效法也是物理实验中常用的方法。如在“验证力的平行四边形定则”的实验中,要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时,要与用两个弹簧秤互成角度同时拉橡皮条产生的效果相同――使结点到达同一位置O,即要在合力与分力等效的条件下,才能找出它们之间合成与分解时所遵守的关系――平行四边形定则;在“碰撞中的动量守恒”实验中,用小球的水平位移代替小球的水平速度;画电场中等势线分布时用电流场模拟静电场;验证牛顿第二定律时调节木板倾角,用重力的分力抵消摩擦力的影响,等效于小车不受阻力等等。
由于高考内容日趋拓宽求深,知识交叉部分(特别实行理综考试)越来越多,能力要求也就更加突出。所以迫切需要摒弃“实验无关紧要”“讲比做好”等错误观念,认真领悟真实验中的思想方法。只有这样,才能切实抓好实验教学工作。