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实验是高中物理的重要组成部分,是培养学生探究能力的重要手段,而高中物理实验分布在教材的不同章节,要真正培养学生的探究能力,使学生掌握实验技能,为学生未来的科学研究工作奠定基础,就对实验教学进行总体设计,并在针对不同的实验进行渗透,使学生逐步形成完整的实验思想和探究方法.
1物理实验的探究方法
学生实验作为一项科学实践,应该建立在学生的日常思维上.即:“做什么→根据什么做→怎么做→怎样才能做到更好→得到的结果是什么→结果中存在哪些缺陷有待完善”这一思维模式上.所谓“做什么”就是指实验目的,“根据什么做”就是实验原理,“怎样做”和“怎样做得更好”就是合理选择实验仪器和实验设计,要想得到科学、可靠地结果,就必须采取科学的方法采集和处理数据,实验应该是严谨的,因此必须对系统误差和偶然误差进行分析.在实验教学中,可以用下面的表格描述出来.
2学生实验能力培养实例分析
在高中物理实验中,电阻的测量是最普遍的,不同元件的特性不同,测量方法也会存在差异,但是探究的思路是相同的,下面就导体电阻的测量、电流表内阻的测量以及测定电源的电动势和内阻,说明如何在实验教学中培养学生的探究能力.
就物理知识而言,实验目的都是测电阻,实验中用到的物理定律都是欧姆定律(部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律),需要测量的物理量都是流经被测元件的电流和被测元件两端的电压.据此我们可以设计图1、2、3所示的三个被测电路①.由于被测元件的特性不同,就要根据仪器原理进行修改和完善.在测量电阻的阻值(图1),要依据电压表、电流表的内阻与被测电阻的大小关系,判定采取电流表内接还是外接.若被测电阻较小,图1可以满足要求,若被测电阻较大,则需要电流表内接以减小系统误差(如图4).测量电流表的内阻(图2),要考虑到被测电流表A1能够显示自身的电流,所以电流表A是多余的,由电压表的原理可知,普通电压表量程大,不能准确测得被测电流表两端的电压,需要小量程的电压表.如此小的电压往往是用已知内阻的电流表来测得,即UA=IARA.图2所示的被测电路修改为图5.被测电流表的阻值RA1=IARAIA1.在图3所示的实验中,为了图象法处理数据时,I-U图线有较大的斜率,若电流表内阻已知,可以将电流表接在内侧,如图6所示,电池的内阻r=U2-U1I1-I2-RA.(其中U2-U1I1-I2为图线的斜率).
为满足实验的准确性和科学性的要求,实验结论需要多组数据支撑,根据上述三个实验的不同,要采取不同的控制电路②进行调节以得到多组数据.测量导体的电阻可以根据给定的器材,采取限流和分流两种接法(图略).电流表能够承受的电压较小,一般应采用分压接法,并对电表进行保护(如图7).由于电源自身可以提供电压,其调节电路只需一个符合要求的滑动变阻器即可(如图8).关于数据采集、数据处理及误差分析,由于篇幅所限不再赘述.
总之,物理实验教学,应与其它物理知识一样,从实验科学教学的整体思维和普遍规律出发,以学生的基本认知为基础,注重学生实验思想的形成,才能激发学生兴趣,培养学生的探究能力和自主学习能力.
1物理实验的探究方法
学生实验作为一项科学实践,应该建立在学生的日常思维上.即:“做什么→根据什么做→怎么做→怎样才能做到更好→得到的结果是什么→结果中存在哪些缺陷有待完善”这一思维模式上.所谓“做什么”就是指实验目的,“根据什么做”就是实验原理,“怎样做”和“怎样做得更好”就是合理选择实验仪器和实验设计,要想得到科学、可靠地结果,就必须采取科学的方法采集和处理数据,实验应该是严谨的,因此必须对系统误差和偶然误差进行分析.在实验教学中,可以用下面的表格描述出来.
2学生实验能力培养实例分析
在高中物理实验中,电阻的测量是最普遍的,不同元件的特性不同,测量方法也会存在差异,但是探究的思路是相同的,下面就导体电阻的测量、电流表内阻的测量以及测定电源的电动势和内阻,说明如何在实验教学中培养学生的探究能力.
就物理知识而言,实验目的都是测电阻,实验中用到的物理定律都是欧姆定律(部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律),需要测量的物理量都是流经被测元件的电流和被测元件两端的电压.据此我们可以设计图1、2、3所示的三个被测电路①.由于被测元件的特性不同,就要根据仪器原理进行修改和完善.在测量电阻的阻值(图1),要依据电压表、电流表的内阻与被测电阻的大小关系,判定采取电流表内接还是外接.若被测电阻较小,图1可以满足要求,若被测电阻较大,则需要电流表内接以减小系统误差(如图4).测量电流表的内阻(图2),要考虑到被测电流表A1能够显示自身的电流,所以电流表A是多余的,由电压表的原理可知,普通电压表量程大,不能准确测得被测电流表两端的电压,需要小量程的电压表.如此小的电压往往是用已知内阻的电流表来测得,即UA=IARA.图2所示的被测电路修改为图5.被测电流表的阻值RA1=IARAIA1.在图3所示的实验中,为了图象法处理数据时,I-U图线有较大的斜率,若电流表内阻已知,可以将电流表接在内侧,如图6所示,电池的内阻r=U2-U1I1-I2-RA.(其中U2-U1I1-I2为图线的斜率).
为满足实验的准确性和科学性的要求,实验结论需要多组数据支撑,根据上述三个实验的不同,要采取不同的控制电路②进行调节以得到多组数据.测量导体的电阻可以根据给定的器材,采取限流和分流两种接法(图略).电流表能够承受的电压较小,一般应采用分压接法,并对电表进行保护(如图7).由于电源自身可以提供电压,其调节电路只需一个符合要求的滑动变阻器即可(如图8).关于数据采集、数据处理及误差分析,由于篇幅所限不再赘述.
总之,物理实验教学,应与其它物理知识一样,从实验科学教学的整体思维和普遍规律出发,以学生的基本认知为基础,注重学生实验思想的形成,才能激发学生兴趣,培养学生的探究能力和自主学习能力.