扎實基礎 探究體驗 提升能力——談高三實驗復習

陳艷嬌，黃忠仙

（1.福建省福州第一中學；2.福建省閩江學院附中）

實驗復習與其他知識的復習一樣要注重思維階梯。復習過于膚淺，學生的思維得不到應有的發展，也不可以有較大的思維跳躍，這樣會給學生帶來挫敗感。實驗又不同于其他的知識點，實驗方法的真正理解和掌握必須在動手探索中得以實現。因此實驗復習中要扎實基礎，循序漸進地提升能力，注重對基本實驗原理方法的理解和拓展、實驗探索實踐的過程體驗和感悟和實驗方法模型的歸納和總結。

一、扎實基礎，適當拓展

高考物理實驗題來源于課本，并在課本的基礎上進行改進。因此實驗復習既要注重課本的基礎，又要適當地拓展，提升對原理方法和理解的遷移能力。

首先要復習實驗的基本知識，如：有效數字、誤差、常用的方法、常用儀器等。

對于基本儀器的復習要了解儀器的構造，熟悉儀器的主要部件，明確工作原理，掌握正確的操作方法和讀數。在此基礎上進行適當拓展，讓學生了解其中的創新思想，如游標卡尺的放大測量法（利用主尺與游標尺上每一最小分格之差，把不易直接測量的微小量通過放大顯示成容易測量的較大量，從而提高精度），還有化曲為直法、微小等量疊加法等。

對于具體學生實驗的復習，首先要喚醒“記憶表象”，對實驗的內容（目的、原理、器材、步驟、數據處理、誤差分析等）作詳盡的復習，展示實驗的具體操作過程（可讓學生操作），并通過設置的問題與學生互動。在原有實驗原理和方法復習的基礎上，從學生的最近發展區出發，注重變形拓展設置有一定思維階梯的問題，促進思維品質跨越式的發展，提升學生實驗的融會貫通能力。如實驗器材替換的拓展，即能否用其他器材替換實驗中的相關器材而達到相同目的。實驗器材功能的拓展，即能否用此套器材達到其他目的。實驗方案（原理）的拓展，即能否用其他方法達到相同目的。實驗數據處理方法的拓展，即能否采用不同的數據處理方法。

實驗復習中，如果每個實驗都能在不同方面去適當地拓展，不僅會加深對儀器原理和實驗原理的理解，而且能提升創新能力、分析問題和解決問題的能力。

二、動手探究，提升能力

實驗儀器的讀數和選擇、實驗步驟的順序、實驗誤差分析、實驗數據的處理等，這些都是實驗實際操作的模擬。因此實驗探究可讓學生獨立思考，感受過程，積累經驗，領悟科學方法，掌握技能和發展能力。實驗復習的探究與高一、高二不同，具體可以有以下幾種方式：

1.探究基本原理和方法

如：選擇電流表內、外接法測電阻的探究，讓學生分別用內、外接法測同一個電阻，然后分析對比兩種接法的實驗誤差。滑動變阻器分壓、限流的接法規律研究，用最大阻值不同的多個滑動變阻器分別按分壓和限流接法，對同一個用電器（定值電阻）供電探究負載獲得的電壓范圍和變化規律。

2.對實驗習題（尤其是高考題）的探究

這種方式主要是學生對實驗習題的解答有疑問或有其他不同解答，利用課余時間進行自主探究去感悟方法。

案例1：（2010 天津高考題）要測量電壓表V1的內阻RV，其量程為2V，內阻約為2kΩ。實驗室提供的器材有：

電流表A，量程0.6A，內阻約0.1Ω；

電壓表V2，量程5V，內阻5kΩ；

定值電阻R1，阻值30Ω；

定值電阻R2，阻值3kΩ；

滑動變阻器R3，最大阻值100Ω，額定電流1.5A；

電源E，電動勢6V，內阻約0.5Ω；

開關S 一個，導線若干。

請從上述器材中選擇必要的器材，設計一個測量電壓表V1內阻RV的實驗電路。要求測量盡量準確，實驗須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實驗電路圖（圖中電源與開關已連好），并標出所選元件的相應字母代號。

由于實驗室沒有題中兩種規格的電壓表，但有量程為3V、內阻為3kΩ 的電壓表。為了探究該實驗，首先需要改裝兩表。

對于該題學生有不同的設計方案：

方案1：直接用電流表與待測電壓表串聯測流過電壓表的電流，如圖1 所示，通過實驗發現電流表幾乎沒有讀數，從而感受到兩表必須合理搭配。

圖1

圖2

方案2：如圖2 所示，用定值電阻R1與待測電壓表并聯來增加電流表讀數，發現電流的讀數仍不夠大！

方案3：在方案2 的基礎上，有同學提出用更小的定值電阻3Ω 與待測電壓表并聯來增加電流表讀數，發現電流表讀數雖然達到要求，但計算出定值電阻的電流比電流表的讀數還略大！幾個學生通過分析討論知道電壓表分的電流過小，其值僅在表的誤差位。通過這個實驗理解為什么比較法中兩個比較的電阻要相差不大。

3.給出問題設計實驗進行探究

這種方式的具體操作可以先設計方案，后選擇器材；或根據提供的器材設計對應的實驗方案。學生需要對問題進行分析，結合已歸納總結的實驗方法，找到解決問題的思路。教師要事先預設與學生互動，鼓勵學生根據已有的知識大膽地去設計實驗，并在實驗中分析問題，找到解決問題的方法。

案例2：設計一個不需要滿足小車質量遠大于鉤碼質量的實驗驗證牛頓第二定律。對這個問題學生首先要分析或教師通過問題讓學生知道原有的實驗為什么需滿足小車質量遠大于鉤碼質量（小車為研究對象，在平衡摩擦力和保證細線分析平行木板情況下，小車的合力應為細線的拉力。由于鉤碼處于失重狀態，細線的拉力并不等于鉤碼受到的重力，只有在滿足小車質量遠大于鉤碼質量，細線的拉力與鉤碼受到的重力相差很小時，可認為相等）。學生從測拉力角度出發直接測線的拉力，然后考慮需要什么測量儀器。有的學生從鉤碼受到的重力出發，是否讓鉤碼受到的重力即為研究對象的合力；有的學生考慮如何讓細線的拉力與鉤碼受到的重力無條件相等。

案例3：測量水果電池的電動勢和內阻。用不同的實驗電路測量，并分析對比誤差，總結不同實驗電路的選取。（具體就不再展開）（師13.10.19）（師13.4.45）

三、歸納總結，提煉方法

思維的深刻度表現為善于概括問題的類型，并正確判斷各種類型。概括性越高，知識越系統，遷移性就越強，這樣在解決新問題上可省去許多摸索、試探的步驟，縮短思考的時間，提高效率。因此，在理解實驗原理方法的基礎上，要引導學生加以歸納總結。

歸納儀器的幾種使用，如定值電阻可以做保護電阻，可以用來擴電表的量程，可以做電壓（電流）表，可在比較法測電阻中已知比較電阻，測電源電動勢和內阻實驗中作為等效內阻等。

歸納測量物理量的方法可以從儀器和原理分別分析。如速度的測量：打點計時器與紙帶結合、光電門、速度傳感器；從物理規律角度：平拋的水平距離和高度可以獲得初速度；根據能量守恒規律等，只要原理成立，可操作都是可以的。

歸納測電阻方法有：以部分歐姆定律為原理的伏安法（伏伏法、安安法），以串并聯電流電壓的分配為原理的比較法，以閉合電路歐姆定律為原理的計算法、半偏法、等效替代法。歸納誤差分析的思路和數據處理的方法等等（這里不具體展開）。

歸納的方式也是多種多樣的。圖象法：利用圖象把物理規律用直觀、形象的圖形展示出來，有利于形象記憶。如滑動變阻器分壓限流接法中，滑動變阻器阻值與負載阻值比值不同情況下幾種圖象比較，可以很直觀地記住負載獲得的電壓范圍和變化情況。口訣法：在對規律理解的基礎上把規律歸納成口訣，如：電流表內外接法選擇“內大大，外小小”。用網絡式歸納多用表使用的步驟。也可以用表格法直觀對比電流表的內外接法和滑動變阻器的分壓限流接法。另外還有敘述式、點式法、問題式法等。

知識是基礎，能力是保障。實驗的復習不僅要強化對基礎知識的理解和掌握，而且要提高學生的實驗設計能力和創新能力，只有這樣才能切實提升學生的實驗素養。