淺談高考物理實驗能力的培養
2012-04-29 00:00:00孟月紅
中學教學參考·理科版 2012年3期
歷年高考十分重視物理實驗能力的考查，對教材上規定的實驗要求做到：明確實驗目的，理解實驗原理，會控制實驗條件，會使用規定實驗中學過的實驗方法，會使用規定實驗中所用的儀器，會觀察、分析實驗，會處理實驗數據，并得出結論，會簡單的誤差分析。近幾年，高考對實驗的考查不再拘泥于教材中的規定實驗，增加了設計實驗方案的考查，增加了對于規定實驗的遷移能力以及應變能力的考查，也增加了運用所學的實驗方法解決一些新實驗題的能力的考查。下面筆者談談實驗教學中應注重培養的幾種實驗能力。
一、 考查測量儀器的操作和讀數能力
物理離不開實驗，實驗離不開測量，測量離不開測量儀器，基本測量儀器的讀數是高考的熱點，高考對于測量儀器的考查，并不讓說明原理，而是考實際的操作和讀數。
二、考查考生對規定實驗知識的遷移能力
近幾年，高考命題十分重視規定實驗的考查，但是為了防止死記硬背，高考總會對規定實驗做一定的變化或者遷移。例如，教材中的規定實驗是測勻加速直線運動，而考試中考查的是勻減速直線運動；教材中是水平面上物體的勻變速直線運動，而高考考查的是斜面上的物體的運動。所以，教師在教學中要加強學生遷移能力的培養，讓學生做到觸類旁通、舉一反三。
三、考查學生設計簡單實驗方案的能力
實驗方案的設計是實驗考查中的難點，這要求考生既要熟悉各種儀器的性能和誤差，也要熟悉測量原理和各種測量方法。
【例1】 要測量一塊多用表直流１０ｍＡ擋的內阻ＲＡ（約為４０Ω），除此多用電表外，還有下列器材：直流電源一個（電動勢Ｅ＝１.5V，內阻可忽略不計），電阻一個（阻值R約為150Ω），電鍵一個，導線若干。
要求：（1）寫出實驗步驟；（2）給出RA的表達式。
分析：電源內阻不計，就可用多用表的直流電壓擋直接測量電源電動勢，用多用表的歐姆擋測量電阻R的阻值。將電阻R與多用電表的直流10mA擋串聯，總電阻約為190Ω，接在電源上，電源電動勢為1.5V，電流約為7.9mA， 沒有超過量程10mA。已知電動勢，測得電流，就可以求出電阻R與RA的總阻值，再減去電阻R的阻值，就得RA了。
參考答案：（1）實驗步驟：①用多用電表的直流電壓擋直接測量電源電動勢E；②用多用電表的歐姆擋測量電阻阻值R；③將多用電表置于直流10mA擋，與電阻R及電鍵串聯后接在電源兩端，合上電鍵，記下多用電表讀數I，
則有 RA=（E/I）-R。
點評： 因為電流表的量程只有10mA，所以，為安全起見，通過電流表的電流不能超過10mA；另外充分利用多用電表的一表多用的性能，測出盡可能多的物理量，所以要求學生要熟悉多用表的性能。
四、考查處理實驗數據的能力
數據處理是做物理實驗的基本功，歷年高考實驗題十分注重考查數據處理的能力，而實驗數據的處理對大多數考生來說是薄弱環節，而高考試題給出數據的方式和對于處理數據的要求與教材上總有變化，意在考查考生的應變能力。
【例2】 實驗裝置如圖1所示，
圖1一木塊放在水平長木板上，左側拴有一細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，木塊右側與打點計時器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左運動，重物落地后，木塊繼續向左做勻減速運動，圖2給出了重物落地后，打點計時器在紙帶上打出的一些點，試根據給出的數據，求木塊與木板間的摩擦因數μ。要求寫出主要的運算過程，結果保留兩位有效數字。（打點計時器所用的交流電頻率為５０Ｈｚ， 不計紙帶與木塊間的拉力。取重力加速度g=10m/s2 。）
分析與解答： 直接將這8段位移前后分為兩大段，即令sI= s1+ s2+ s3+s4，令sII= s5+s6+s7+s8，
則Δs=sII -sI= (s5+s6 +s7 +s8)- (s1+s2+s3+s4) =16aT2，
代入數據就可得出a=-3m/s2。
重物落地之后，木塊只受摩擦力的作用，以m表示木塊的質量，根據牛頓第二定律，有：
-μmg=ma，解得μ=0.30。
點評：教材中加速度的測定這一實驗的測量對象是勻加速直線運動，而這個實驗是勻減速直線運動;教材中給出的是6個連續的位移值。這個實驗給出的是8個連續的位移值。這些變化，就是為了考查考生是不是真正地掌握了數據的處理方法。
綜上可知，由于實驗內容廣泛而題量又小，常在一個題中考查多方面的能力，如實驗原理、圖像法處理數據、基本儀器的讀數、數學運算能力，意在考查學生的綜合素質，可以說實驗題常常是綜合題。而電學實驗的理論比較完備、成熟，電學實驗儀器比較規范、統一，電學實驗富于變化、容易命制考題，所以，電學實驗常常是高考物理實驗命題的熱點、重點和難點。
(責任編輯 黃春香）
