浅谈“物理实验复习中能力的培养”

长汀一中  丘东阳

 摘要：物理高考力图通过在笔试的形式下考查学生的实验能力，同时也希望通过考查一些简单的设计性的实验来鉴别学生独立的解决新问题的能力、“迁移”能力，本文以“测电源电动势E和内阻r”的实验复习中如何运用基础实验的拓展，来培养学生“抓住实验原理，实现实验方法的迁移，提高实验设计创新能力和对数据分析处理能力”浅谈几点具体做法。

关键词：实验原理  实验方法  迁移能力  设计创新能力  数据分析处理能力

物理学是一门以实验为基础的学科。高考把对能力的考核放在首要位置，而能力考核中对“实验能力”的考核有明确要求。纵观近几年物理高考试题中出现了较多的以“设计”为特征的实验题，这种“设计性”实验题的特点是：以高中物理学生实验为基础和探索起点，命题者根据学生的认知结构和物理实验的一般特点，通过改变实验目的要求、实验控制条件、测量对象、实验仪器、实验图景等，提出新的实验课题及实际问题，要求学生运用新的实验方法设计新的实验，或者要求学生运用已学的实验理论和方法解决新情景下实验课题及实际问题。由于这种“设计性”实验题是在原有学生实验中拓展而来的，渗透了新的实验思想方法及情景，因而既考查了学生对原有学生实验的掌握程度，又考查了学生运用原有实验理论和方法设计新情景实验以及运用新实验理论和思想方法设计新实验的设计创新能力。本文以“测电源电动势E和内阻r”的实验复习中如何运用基础实验的拓展，来培养学生的实验设计创新能力和对数据分析处理能力浅谈几点具体做法。

一、深刻理解、熟练掌握基本实验原理及数据处理方法。

实验原理图见右图1，实验处理数据的方法有两种，一是由实验至少获得两组数据代入原理的表达式中，联立方程组求解E和r；二是采用图象法处理，由实验获得的多组U、I数据，画出U-I图为一次函数关系，由图象的斜率和截距的意义得到E和r。

二、通过改变实验仪器拓展实验，培养学生设计新实验的能力。

改变原有实验的测量仪器，提出了在新的测量仪器下测量原有物理量或新的物理量的新的实验课题，学生运用原有学生实验中理论和方法无法直接解答新的实验课题，而应抓住实验原理，注重方法的迁移。在高三物理实验复习中教师通过创设这种“设计性”物理实验教学情景，引导学生进行探索创新，从而培养学生运用新的实验仪器、实验理论、实验方法设计新实验的创新能力。

在“测电源电动势E和内阻r”的实验中引导学生探究1：提供器材待测电源一个，理想电流表一个（所测电流不超过量程），电阻箱R一个，开关一个，导线若干。画出测E和r的电路图，并说明得到数据的处理方法。

学生思考讨论后得出：原理图如图2数据处理方法一：由实验至少得到两组数据，代入E=I（R+r）中，联立方程组求解E和r；方法二由实验获得的多组I、R数据，将E=I（R+r）转换为一次函数关系 ，画出 -R关系图线，由图线斜率和截距的意义得到E和r值。

进一步引导学生思考1：若电流表为阻值R_A的电流表，其它器材相同，又如何测？学生思考讨论后知道：由E=I（R+R_A+r）得 _，画出 -R关系图线，由图线斜率和截距的意义得到E和r值。

再引导学生探究2：提供器材：待测电源一个，理想电压表一个（量程大于电源的电动势），电阻箱一个，开关一个，导线若干。画出测E和r的电路图，并说明得到数据的处理方法。

学生思考讨论后，得出原理图：如图3数据处理方法一：由实验至少得到两组数据，代入中，联立方程组求解E和r；方法二由实验获得的多组U、R数据将 转换为一次函数关系 ，画出 - 关系图线，由图线斜率和截距的意义得到E和r值。

进一步引导学生思考2：若电压表为阻值R_V的电压表，其它器材相同，又如何测？学生思考讨论后由原理图3知道： 变形得 ，画出 - 关系图线，由图线斜率和截距的意义得到E和r值。

注重启发引导：在上述问题中，若已知电压表的内阻时，电压表与电阻箱并联外，还可以如何接入电路中？画出实验原理图并说明得到数据的处理方法。学生通过讨论、思考后得出原理图如图4

数据的处理方法一：改变R值，至少测得两组U值，根据： 联立方程组求解。方法二：由 变形得到 ，画出 -R关系图线，由图线斜率和截距的意义得到E和r值。

三、画龙点睛，实现实验方法的迁移，提高设计、解决简单新颖实验的能力。

知识需要感知、理解、深化的过程，实验复习课要体现知识得到巩固、加深，体现的知识方法哪些是旧的，哪些是全新的？更要针对学生的思维障碍进行引导、点拨，一节复习课上完，最终应画龙点睛，进行总结，是“一题多解”还是“一解多题”，这样才能实现实验方法的迁移，真正提高学生的实验设计创新能力。

在“测电源电动势E和内阻r”的实验复习中，虽然根据器材的不同，探究设计了几种实验电路，但其基本原理都相同，都是闭合电路欧姆定律或其变形公式，处理数据的方法也相同，主要是代数法和图象法，还应特别注意的是，在已知电流表或电压表内阻R_A和R_V时，电流表和电压表的反常规连接方式，此时电流表既可以当电流表用也可以当电压表用，电压表既可以当电压表用也可以当电流表用。

四、创设新的实验图景和应用图景拓展实验，培养学生移植设计应用的创新能力。

学生实验中渗透了物理理论、物理实验思想方法、物理实验技术，物理实验复习教学中的一个重要目的是要求学生能把握上述这些实验理论、方法及技术，并能移植应用到新的实验图景和新的实际问题。在物理高考实验复习中，教师通过创设一种新的实验图景和应用图景来拓展原有的学生实验，要求学生运用原有实验中学到的实验理论、方法、技术来设计新实验课题的新方案，处理新实验数据，解决新的实际应用问题，从而培养学生把所学的实验理论、方法、技术移植应用于新领域的创新能力。

在前面复习、探究基础上提供两个应用题巩固提高。应用1：需要测一个内阻较大的电源的电动势和内阻，现只有两块电压表以及电键和一些导线，已知其中一块电压表内阻为R。，两表的量程均略大于估计出的电源的电动势。（1）画出测量电路。（2）列出求解方程。（思考：若两块电压表的内阻均未知，能否测出电源的电动势？能否测出电源的内阻？）

（1）画出实验电路图。

（2）写出E、r的表达式。

物理高考力图通过在笔试的形式下考查学生的实验能力，同时也希望通过考查一些简单的设计性的实验来鉴别学生独立的解决新问题的能力、“迁移”能力，在高三复习中一定要十分重视物理实验的复习。首先大纲所列出的19个学生分组实验是物理实验的基础，它集合了现有的各种基本实验方法和重要实验器材，它们是设计其他实验的基础，但不能拘泥于这19个学生分组实验，因为现代考查实验的主流是设计性实验。实验的复习贵在知识的迁移，注重培养学生的知识迁移能力和发散性思维能力，培养学生的实验设计创新能力和对数据分析处理能力，能灵活应用所学的知识解答遇到的各种问题是我们实验复习的最终目标。

参考书目：陈东旭主编:《热点重点难点专题透析》  吉林文史出版社.2005.10.