注重實驗細節 避免定式思維

臧寶河

(高淳高級中學 江蘇 南京 211300)

高三物理復習過程中，學生做了大量的題目，很多題目看起來都“似曾相識”，特別是在實驗復習中，由于學生沒有注意實驗題目中的細節，沒有深刻理解實驗原理，沒有注重實驗過程的操作及實驗結果的處理，很容易被前面做過的一些實驗題目所干擾，犯了定式思維錯誤．

如何避免上述情況的發生，筆者根據實驗中常見的一些錯誤進行歸類，淺談一下自己的看法，懇請各位同行批評指正．

1 注意題干中的細節

【例1】(2008年高考江蘇卷第10題)某同學想要了解導線在質量相同時，電阻與截面積的關系，選取了材料相同、質量相等的5卷導線，進行了實驗：該同學經實驗測量及相關計算得到如表1數據.

表1 測量及計算導線的數據

請你根據以上數據判斷，該種導線的電阻R與截面積S是否滿足反比關系？若滿足反比關系，請說明理由；若不滿足，請寫出R與S應滿足的關系．

2 注意實驗儀器中的細節

【例2】在“描繪標有2.5 V/1.2 W小燈泡伏安特性曲線”的實驗中，要求小燈泡兩端的電壓測量從零開始變化，并能盡量消除系統誤差，實驗室提供了下列可選用的器材

A：電流表A1(量程0.6 A，內阻1 Ω)

B：電流表A2(量程3 A，內阻2 Ω)

C：電壓表V1(量程3.0 V，內阻約3 kΩ)

D：電壓表V2(量程15.0 V，內阻約5 kΩ)

E：滑動變阻器R1(最大阻值為5 Ω，額定電流0.2 A)

F：滑動變阻器R2(最大阻值為10 Ω，額定電流1 A)

G：電源E(電動勢15 V，內阻可忽略)

H：開關，導線若干．

(1)為了盡可能提高測量準確度，應選擇的器材為(只需填器材前面的字母)

電流表________．電壓表________．滑動變阻器________．

(2)圖1中給出的測量電路中，最合適的電路是________．

解析:因為小燈泡的額定電壓為2.5 V，通過計算可得小燈泡的額定電流為0.48 A，因此電流表選A,電壓表選C,滑動變阻器R1的額定電流太小僅有0.2 A，所以滑動變阻器選F．

圖1

錯解:在第(2)問中，因為電壓要從零開始調節，故采用滑動變阻器分壓解法．但在電流表內外接法的選擇上很多同學犯了定式思維錯誤，認為小燈泡的電阻較小，所以選擇電流表外接．學生之所以犯這樣的錯誤，主要是因為沒有注意到實驗儀器中“電流表A1的內阻1 Ω”及題干中的“盡可能消除系統誤差”的這兩處細節而導致做錯．

正確解法:本題中電流表的內阻已知為1 Ω，其內壓降可以算出，為了盡量減小系統誤差，故采用電流表內接法．這樣不但能準確地測出小燈泡的電流，還能準確算出小燈泡兩端的電壓，從而較精確地測出小燈泡的電阻．因此答案應該選A.

3 注意表格中的細節

【例3】(2009年高考江蘇卷第11題)“探究加速度與物體質量、物體受力的關系”的實驗裝置如圖2(a)所示．

(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖2(b)所示．計時器打點的時間間隔為0.02 s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數點，量出相鄰計數點之間的距離．該小車的加速度a=____________m/s2．(結果保留兩位有效數字)

(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數據如表2.

圖2

表2 實驗數據

請根據實驗數據作出a-F的關系圖像.

圖3

(3)根據提供的實驗數據作出a-F圖線，發現圖線不通過原點，其主要原因________________．

解析:第(1)問的答案為0.16或0.15．第(2)問的答案如圖3(b)所示．

錯解:第(3)問很多同學由于受到以前做過的一些題目干擾，認為是沒有平衡摩擦力而導致圖像不過原點，從而犯了定式思維錯誤．實際上做錯的主要原因是，因為很多同學忽略掉了第(2)問中“平衡摩擦力后”及表格中“砝碼盤中砝碼總重力F(N)”這一細節．

正確解法:沒有考慮砝碼盤的重力，所以圖像不過原點．

4 注意圖像中的細節

【例4】為了測量一節干電池的電動勢和內阻，某實驗小組按下圖4(a)所示的電路圖連好實驗電路，合上開關，電流表和電壓表的讀數正常，測出幾組電流、電壓的數值，并畫出如圖4(b)所示的圖像，由圖像可知，這個電池的電動勢為E=______V,內阻r=______Ω．

圖4

5 注意問題中的細節

【例5】(2012年高考重慶卷第22題)某中學生課外科技活動小組利用銅片、鋅片和家鄉盛產的柑橘制作了果汁電池，他們測量這種電池的電動勢E和內阻r，并探究電極間距對E和r的影響．實驗器材如圖5所示．

(1)測量E和r的實驗方案為：調節滑動變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I，依據公式________，利用測量數據作出U-I圖像，得出E和r．

(2)將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對測量結果的影響，請在圖中用筆畫線代替導線連接電路．

圖5

解析：第(1)問的答案為E=U+Ir，第(2)問，我們知道測電源電動勢和內電阻共有兩種不同的連接方式，到底選哪一種呢？

錯解：第(2)問中很多同學認為水果電池的電阻為大電阻，電流表的內阻和電源的內阻相比可以忽略，因此根據圖6(a)連接電路，而沒有注意到第(2)問中的“將電壓表視為理想表”這一細節，因此犯了定式思維錯誤．

正確解法：因為電壓表視為理想電表，因此電壓表不分流，流過滑動變阻器的電流與流過電源的電流相等，把電流表和滑動變阻器相連，讓電壓表直接測路端電壓，如圖6(b)所示連接電路可減小實驗誤差．

圖6

以上是實驗復習中常見的一些問題，因此這就要求我們在實驗復習過程當中，不僅要講清楚實驗原理、方法、過程及數據處理等，更要注意實驗復習當中的一些細節問題，要教會學生在解題時能夠對題目進行逐字推敲，特別是那些關鍵字、詞，嚴防產生思維定式．必要時可以對題目進行變式，通過對比，引導學生進行思考，將能力的培養融入到實驗復習的細節中,從而達到提高學生分析問題和解決問題能力．