高中物理實驗教學的兩點思考

徐小琴

(江蘇省南通西藏民族中學 226001)

實驗是高中物理教學的重中之重，實驗方案的選擇、數據的收集與加工是關系到實驗教學效果的關鍵，隨著技術的發展我們的實驗教學也在發展，在實驗的數據方面DIS實驗的占比在不斷地增加，為此我們不得不重視傳統實驗與DIS實驗的有機融合，同時從高考的實際來看，數據處理又充分體現了學生處理信息的能力，為此筆者從這兩個方面談幾點筆者的思考.

一、有機融合傳統實驗與DIS實驗

一個簡單的實驗能夠將某一復雜的物理理論詮釋得直觀而明了，可以說實驗是物理學習中最讓我著迷的部分.我們接觸的實驗可以分為兩類：傳統實驗和DIS實驗，下面就介紹一下我對這兩類實驗的學習感受.

雖然平常上課時，老師多以傳統實驗來引導我們進行探究，但是偶爾接觸過幾次DIS實驗之后，我發現這種信息時代的產物和傳統實驗有著明顯的差別.

1.設備特點

傳統實驗所采用的設備大多數是將十八、十九世紀的物理知識作為理論基礎的，現在實驗室里的很多傳統儀器是用了十幾年的老式裝備.傳統實驗器材主要有：刻度尺、秒表、彈簧秤、打點計時器、各類電表等等.這些儀器的功能都比較單一，每做一項實驗都需要采用多項儀器搭配使用，而且實驗過程相當緩慢，還需要大量的人工測量和計算來完成數據分析和結論總結.

相比而言，DIS實驗的技術含量就高出很多，它主要包括：各類傳感器、數據采集器、計算機以及處理軟件.這套設備的特點是集成性高、操作簡便、精密度高，而且能夠實現數字化顯示，并能采用計算機進行智能化數據分析.

2.實驗方法

傳統實驗往往形式上比較固定，即便老師安排我們圍繞某一問題展開探究，借助有限的器材，我們也只能設計出統一化的實驗方案，而且相關操作和處理也比較固定.比如探究小車速度隨時間的變化規律，只要是用打點計時器來進行實驗，那么這一個實驗還需要哪些器材，該怎么操作等內容都已經限定住了，我們很少有自由發揮的空間.當然現在老師也鼓勵我們自主探究、自由設計，我們在小組討論時也經常設計一些個性化的實驗.

DIS實驗主要是在測量手段、數據處理等方面有著較為特殊的地方，其他內容都需要搭配著傳統實驗裝置來進行，也正因為是相互搭配來進行實驗，這在很大程度上讓我們的設計思路更加開闊.

3.能力培養

傳統實驗側重于培養我們認真、細致的觀察能力，對我們正確選擇并使用儀器的能力培養也有很大作用，當然其數據處理和分析的過程也是在訓練我們的計算能力和作圖能力.相比而言，DIS有利于培養我們采用信息技術研究物理問題、探索物理規律的能力，特別是在數據處理的過程中，還涉及到一些類似編程過程中的函數定義操作，這實際上也是一種數據分析能力的培養.

物理實驗比較靈活，不同的實驗可以用同樣的實驗器材，而同一個實驗又可以用不用的實驗器材，設計出不同的方案.在實驗教學中，要讓實驗方案有變化，教師給學生變換一下器材并讓學生嘗試自主設計方案，在此過程中激發學生思考，促進學生對實驗原理本質的理解，并在設計、完善方案時，師生交流過程中激起思維的火花.

二、利用圖象法來處理實驗數據

實驗數據的處理是歸納出實驗結論、總結規律的重要一環，相比于初中物理學習，高中物理實驗更注重誤差意識，數據處理的目的在于消除偶然誤差，如何有效消除偶然誤差呢？初中階段往往聯系到的是多次測量求平均值，而在高中階段，在處理實驗數據時經常用到圖象法，通過圖象我們統籌分析多組實驗數據，在此基礎上形成結論，這樣的處理可以減小數據分析過程中的誤差.

例題 某同學查找資料、搜集器材，自己制作了一個電池.為了測定這個電池的電動勢和內阻，他從學校實驗室借來了以下實驗器材：最大電阻為9.999Ω的電阻箱(可當標準電阻使用)，量程為0.6A、內阻為0.1Ω的電流表，開關和導線若干.請你結合以下問題，幫助他一起完成相關操作：

(1)請設計電路來測定電源的電動勢和內阻，畫出你的電路圖.

(2)接通開關后，逐漸調節電阻箱的電阻R，并記錄與R對應的電流表示數I.處理數據時先將記錄的電流表示數轉化為其倒數(1/I)，再建立坐標系(橫軸為1/I，縱軸為R)，并結合對應的R與1/I的取值在坐標系中描點，如圖1所示.

(3)將圖1中的坐標點連成圖象.如圖2所示.

(4)根據圖象請分析該電池的電動勢和內阻分別等于多少.

反思：通過圖象來處理實驗數據時，我們首先還是要密切聯系與之對應的物理規律，結合方程來探索斜率、截距與所求物理量之間的關系，這樣才能妥善地實現問題的解決.

[1]張小龍．物理教學中的學習風格探究[J]．物理教學探討，2015(3)．

[2]丁州龍．生本教育背景下的高中物理教學策略微探[J]．中學物理，2015(7)．