淺議對高考物理設計實驗題的分析

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）04-0187-02

仔細分析和研究近幾年的高考試卷，可以看出高考中對學生實驗能力的考查已明顯加強，而考查學生實驗能力的一種主要手段，就是對學生設計實驗的考查。設計實驗不同于教科書上的學生實驗及演示實驗，它是以一種嶄新的面目展現在學生面前，讓學生通過分析、推理、猜測、想象等思維活動，從中尋找解決問題的方法和路子。設計實驗是對學生學習能力多方位的考查，因此，不少學生在設計實驗面前一籌莫展，甚至產生恐懼心理。我們研究設計實驗的目的就在于幫助學生消除這種恐懼心理，尋找正確處理設計實驗的方法，提高設計實驗的能力。

一、研究設計實驗的原則

1.合理性。

實驗方案所依據的原理應當符合物理學的基本原理，實驗裝置能夠圓滿完成設計實驗的要求。

2.安全性。

實驗進行的過程中不會對人身造成傷害，不會對實驗設備和器材造成損壞。

3.精確性。

實驗操作的過程與換算結果要盡可能做到精確，誤差要在許可的范圍內。

4.可重復性。

實驗裝置可以進行多次測量，可重復操作。

5.便利性。

實驗要便于準備、便于操作、便于實驗結果的驗算與收集。

二、研究設計實驗應重視以下幾個方面

1.明確實驗目的，緊扣實驗原理。

研究任何設計實驗，都要明確該實驗的目的、要求及應遵循的實驗規則，從中尋找出其實驗原理。實驗原理是物理實驗的“核心”，只有明確了實驗原理，才能確定實驗的方法和步驟。因此，研究設計實驗都是由分析實驗原理開始入手，充分理解實驗原理是提高設計實驗能力的基礎。

2.熟悉實驗器材的特點、性能，并能正確、靈活地使用。

實驗器材的使用包括：儀器的選擇、量程的選擇、連接方法的選擇等。要正確使用儀器，就必須要熟悉實驗器材，為此，對實驗器材的構造、工作原理、使用法則及設計思想要有一個全面的認識。例如電學實驗中最常用的儀器為電流表和電壓表，而不論電壓表還是電流表，都是由一個電流計與一個定值電阻并聯或串聯所構成，因此，電壓表、電流表不僅是一個測量的儀器，同時也是一個電阻，同樣遵循歐姆定律，所以，電壓表可以串聯在電路中作為電流表使用，

3.要善于由已掌握的學生實驗原理向設計實驗的遷移，嚴防“思維定格”。

通過課本的學習，我們已初步掌握了一些基礎的實驗方法；通過平時的訓練和積累，我們已了解了多種物理模型和物理情景。分析設計實驗，就是要把我們所學知識有效地應用到實驗設計中去，一些設計實驗其實驗原理就是來自于教材上的學生實驗，只是在某些環節上做了一些變化。我們在處理這類實驗時，要多觀察與學生實驗的相同之處和不同之處，從中找出解決方法，嚴防“思維定格”。

例.某同學利用一架固定好的自動相機，用同一張底片多次曝光的方法，拍下了一輛小轎車啟動后不久做勻加速直線運動的照片。相鄰兩次曝光的時間間隔為2.0s。已知小轎車的車長為4.5m，他用刻度尺測量照片上的長度關系，結果如圖所示。請你估算這輛小轎車的加速度a和小轎車在照片中第2個像所對應的時刻的即時速度大小v。

4.牢固掌握多種實驗方法，靈活選擇有關的實驗方法。

要想提高設計實驗能力，必須認真體會物理教材上的實驗思想和實驗設計方法。例如在“驗證碰撞中動量守恒”的實驗中，兩個小球在碰撞前后的速度在中學實驗室很難進行測量，教材中則采用了“等效替代”的方法，讓小球碰后從同一高度作平拋，

5.隱含量的挖掘往往是設計實驗重點考查的一個方面。

對于設計性實驗，題目中所給定的物理知識或物理情境通常是陌生的，要通過仔細審題，找出題目中的有用信息和隱含的量進行分析，有些隱含的量或隱含條件是學生常見的、容易挖掘的，但還有一些隱含條件隱蔽的比較深，或者是學生不常見的，使學生很難挖掘出來，從而陷入解題困境，因此，對隱含量挖掘往往是對學生學習能力的一種考驗。在對隱含量挖掘的過程中，一定要細心、耐心，并要有想象力，要善于與學過的物理知識和方法相比較，通過正確地推理找出科學的設計方案。

例.如圖所示，是用高電阻放電法測電容的實驗電路圖。其原理是測出電容器在充電電壓為U時所帶的電荷量Q，從而求出其電容C。該實驗的操作步驟如下：

（1）按電路圖接好實驗電路；

6.設計實驗中要遵循實事求是的科學態度。

實事求是是最基本的科學素質，做物理實驗時一定要如實記錄實驗數據，描繪出符合實驗實際的實驗圖線。憑空想象、湊數、改數據等都是錯誤的。

綜上所述，設計性實驗是近幾年高考考查的重要能力之一，一方面考查了學生對基本實驗、基本方法與實驗技能技巧的掌握與領會，同時又本著源于教材、高于教材的原則，側重考查學生綜合素質與創新、改良，靈活運用的能力。因此，教師在教學中必須督導學生親自動手設計實驗，掌握通過實驗總結、分析、解題的基本能力與技巧。