高考物理實(shí)驗(yàn)：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

　　車(chē)習(xí)軍原宗富

　　山東省榮成市第四中學(xué)車(chē)習(xí)軍原宗富

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ歉呖嘉锢韺W(xué)科要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(shí)內(nèi)容表”所列的實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�理解�?shí)驗(yàn)原理，控制實(shí)驗(yàn)條件；會(huì)運(yùn)用這些實(shí)驗(yàn)中學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)方法；會(huì)正確使用在這些實(shí)驗(yàn)中用過(guò)的儀器；會(huì)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；知道減小偶然誤差的方法及系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源，從而得出正確結(jié)論。

　　由于實(shí)驗(yàn)的重要性，我們?cè)谶@方面都投入了不少的精力：19個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃�理、步驟、注意事項(xiàng)、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容一遍遍重復(fù)，死記硬背。但這樣的學(xué)法與當(dāng)前高考的方向已是大相徑庭。以2003年全國(guó)高考實(shí)驗(yàn)題為例，既重視對(duì)基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，屬于常�?guī)實(shí)驗(yàn)，又不落俗套，推陳出新，突出考查分析、推理和判斷能力。如常規(guī)的電阻絲變成了圓柱體電阻,圖像中點(diǎn)的合理選取、圖像分析等等。按書(shū)本中的實(shí)驗(yàn)方法，第（1）問(wèn)是明朗的、最基本的，只對(duì)電流表的外接法作了要求，對(duì)滑動(dòng)變阻器的分壓作用或者限流作用沒(méi)作具體限定。這樣相對(duì)降低了實(shí)驗(yàn)的難度，但對(duì)第（2）、（3）、（4）問(wèn)，若沒(méi)有較強(qiáng)的遷移能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，必然會(huì)讓學(xué)生驚愕不定，無(wú)從下手。那么怎樣搞好物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)呢？我們的體會(huì)有如下幾個(gè)方面。

　　一、用挑剔的眼光看待課本上的實(shí)驗(yàn)。

　　通過(guò)認(rèn)真的研究和分析近幾年的高考試卷，我們明確地感受到高考物理改革的方向：不是簡(jiǎn)單地考查課本上的實(shí)驗(yàn)，而是立足于課本但不拘泥于課本。將減小偶然誤差的方法、表述實(shí)驗(yàn)步驟、處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果、強(qiáng)化作圖技巧等列入重點(diǎn)考查內(nèi)容。這些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如果學(xué)生從沒(méi)親自動(dòng)手做過(guò)，僅靠死記硬背是不可能掌握實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、提高實(shí)驗(yàn)技能的。這給了我們一個(gè)重要的啟示：不要背離了新課程標(biāo)準(zhǔn)，把書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)奉若神明，照本宣科講實(shí)驗(yàn)。我們要從知識(shí)與技能、過(guò)程與方法等多方面培養(yǎng)學(xué)生，提高他們的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�。在高三�?fù)習(xí)階段開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，重做高中階段已做過(guò)的重要實(shí)驗(yàn)，更要以挑剔的眼光重新審視我們書(shū)本上傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，用新視角重新觀察已做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，要有新的發(fā)現(xiàn)和收獲；并以實(shí)驗(yàn)帶復(fù)習(xí)，設(shè)計(jì)新的組合實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步樹(shù)立動(dòng)手操作意識(shí)和質(zhì)疑創(chuàng)新意識(shí)。

　　其實(shí)在平時(shí)的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)或者教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中，我們對(duì)教科書(shū)中設(shè)計(jì)的許多地方也有許多不同的看法。比如《驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律》中被碰的小球一定要放在那很難站得直的小支柱上嗎？《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》實(shí)驗(yàn)就必須從第一個(gè)打點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)（即只選取第一和第二兩打點(diǎn)間長(zhǎng)度約為2mm的紙帶）嗎？等等。以往總覺(jué)得高考要按課本上實(shí)驗(yàn)裝置考查，害怕學(xué)生吃虧，從而千百遍地強(qiáng)調(diào)“以課本為準(zhǔn)”，不敢越雷池一步。但就目前的發(fā)展趨勢(shì)看，這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，是不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展的。

　　基于以上的考慮，實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)要打破常規(guī)，不應(yīng)該再讓學(xué)生跟在書(shū)本的后面，去死記硬背，應(yīng)該這樣做而不應(yīng)該那樣做。盡管我們不否認(rèn)書(shū)本上的實(shí)驗(yàn)是專(zhuān)家學(xué)者們智慧的結(jié)晶，但思維若被束縛在某個(gè)特定的小圈子中，讓繼承者和創(chuàng)造者縮手縮腳，這不是現(xiàn)代教育發(fā)展所要求的。讓學(xué)生們學(xué)會(huì)找毛病——找設(shè)計(jì)原理上的毛病；找實(shí)驗(yàn)步驟上的毛�。徽覕�(shù)據(jù)處理上的毛病。沒(méi)毛病也要想想能否改進(jìn)。變學(xué)生被動(dòng)地接受灌輸為主動(dòng)探索發(fā)現(xiàn)，這樣，既激發(fā)了學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)和研究物理實(shí)驗(yàn)的熱情，又能迅速提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遷移能力。當(dāng)學(xué)生們擺脫對(duì)書(shū)本的依賴(lài)與迷信時(shí)，其獨(dú)立性和創(chuàng)造力就被大大地發(fā)掘出來(lái)。這無(wú)論對(duì)當(dāng)前的高考復(fù)習(xí)還是未來(lái)走向社會(huì)都是極大的財(cái)富。再比如，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)定，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有可推敲之處，不應(yīng)絕對(duì)化、一成不變而死記硬背，相反地很多實(shí)驗(yàn)的步驟，其先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(guò)程階段或數(shù)據(jù)處理階段，只要能分門(mén)別類(lèi)，其前后順序自然就明晰了。當(dāng)然我們也要通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)還有一些步驟是不得打亂的（比如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是先打點(diǎn)后放手還是先放手后打點(diǎn)等等）。這種開(kāi)放式的討論要比老師講解給學(xué)生留下的印象深刻得多。當(dāng)學(xué)生們適應(yīng)這種學(xué)習(xí)方法時(shí)，學(xué)習(xí)將成為一種樂(lè)趣，學(xué)生就不是書(shū)本的奴隸，而是權(quán)威實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)者，是評(píng)價(jià)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。

　　二、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(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)該從這些實(shí)驗(yàn)的原理、步驟、數(shù)據(jù)采集與處理方式的異同點(diǎn)上，給這些實(shí)驗(yàn)分門(mén)別類(lèi)，從而組成不同的實(shí)驗(yàn)板塊。平時(shí)我們都自覺(jué)或不自覺(jué)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(jiǎn)單地重復(fù)了物理課本知識(shí)的體系，大多數(shù)情況下也是為了講解的方便，沒(méi)有多大的創(chuàng)意，對(duì)于學(xué)生思維的開(kāi)發(fā)及對(duì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的領(lǐng)悟能力的培養(yǎng)顯得不夠深入細(xì)致。

　　在此，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)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)的常規(guī)意識(shí)。比如對(duì)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(shí)器的使用和測(cè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律等實(shí)驗(yàn)組成的一個(gè)大的實(shí)驗(yàn)板塊。我們通過(guò)與其它實(shí)驗(yàn)板塊的比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些力學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)非是在力F、速度V、加速度a、位移S、質(zhì)量m這幾個(gè)量上做文章而已。然后我們看看這幾個(gè)量是怎么測(cè)出來(lái)的，今后我們就可以用同樣的方式去處理類(lèi)似的遷移式力學(xué)實(shí)驗(yàn)了。同時(shí)讓學(xué)生想一想電學(xué)實(shí)驗(yàn)板塊又能得到哪些結(jié)論。

　　我們還可以把視野再拓寬一些，從多種角度來(lái)重新組合新的實(shí)驗(yàn)板塊。比如按測(cè)量和驗(yàn)證可把實(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)也可以把實(shí)驗(yàn)分成兩大板塊。我們可以提示學(xué)生試著劃分板塊，但把一個(gè)具體實(shí)驗(yàn)歸類(lèi)于哪個(gè)板塊，這要靠學(xué)生自己思考。就拿用圖像法處理數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，學(xué)生熟悉的是《測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻》、《測(cè)定金屬的電阻率》及《探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系》等實(shí)驗(yàn)，不過(guò)畫(huà)出的圖像必須是直線，否則不好處理。然后給學(xué)生們思考的空間，總結(jié)還有哪些實(shí)驗(yàn)也是可以這樣處理的。例如在《用單擺測(cè)定重力加速度》的實(shí)驗(yàn)中，我們測(cè)量出單擺的周期T和對(duì)應(yīng)的擺長(zhǎng)L，再由公式g=4л2L/T2來(lái)計(jì)算，課本上采用的是改變擺長(zhǎng)多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，再求重力加速度的平均值。現(xiàn)在我們可以以L和T2/4л2為兩坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，把測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)放入其中，描繪各點(diǎn)，畫(huà)出直線求其斜率即是g。類(lèi)似的處理方法還有許多，讓學(xué)生思考《研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)》和《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》等實(shí)驗(yàn)是否也可以這樣處理。

　　三、基本儀器的正確使用仍是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。

　　不管上一年度的高考題中有無(wú)涉及儀器使用的題目，我們都要求學(xué)生能夠熟練運(yùn)用常用的物理儀器，因?yàn)檫@是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，是實(shí)驗(yàn)的工具，任何時(shí)候都不過(guò)時(shí)。在這方面花些時(shí)間是必需的。常見(jiàn)儀器的有十三種，這十三種儀器是刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器（千分尺）、天平、秒表、電火花計(jì)時(shí)器（或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）、彈簧秤、溫度計(jì)、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等等。這些儀器的使用在每本復(fù)習(xí)用書(shū)上都有很詳細(xì)的說(shuō)明，這里不再贅述。

　　總之，“實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)上的突破，帶動(dòng)整體物理水平的提高”。物理作為一門(mén)建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的學(xué)科，融匯了很多思維方法，比如《驗(yàn)證動(dòng)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(xiě)紙留下小球落地后的點(diǎn)）等物理思維方法。學(xué)生如果能在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中積累摸索出一種好的實(shí)驗(yàn)方法，做起實(shí)驗(yàn)來(lái)就能得心應(yīng)手，對(duì)高考中可能遇到的探索型物理實(shí)驗(yàn)題也就迎刃而解了