電學實驗的創新設計

高海瑞

摘 要：眾所周知，物理是一門以實驗為基礎的自然學科。物理規律、物理理論都是從實驗中研究出來的。在對高中物理教材進行分析的時候，發現電學部分一直是學生學習的重難點，其實驗操作也很困難。如果在課堂上直接按照老師的演示實驗進行模仿，學生的注意力只會集中在老師的演示上，機械地對其進行模仿，因此實驗水平難以提高。針對這一情況，會根據自己的物理學習情況對電學實驗進行相應的創新設計，以期在教師原有的實驗演示上提高自身的實驗能力。

關鍵詞：高中物理；實驗；電學實驗；創新設計

電學實驗的每一個實驗裝置在整個實驗中發揮著重要作用，可以說牽一發而動全身，只要改動一個裝置，整個實驗過程都會發生變化，而且這一新實驗所包含的內容都是電學部分的重要內容，如電阻的測量、小燈泡的伏安特性曲線等。我們在進行電學實驗操作的時候，不能每個實驗步驟都照搬老師的演示，而是需要在其基礎上進行創新，這樣才能在準確掌握實驗操作方法的基礎上擴展知識儲備，發散思維。我在總結老師所演示的電學實驗的基礎上，對其進行創新設計，如下：

一、設計原則

1.科學性

在對電學實驗進行創新設計的時候，一定要保證實驗設計和實驗過程具備科學性，這樣才能保證實驗的開展有所依，能夠順利開展。

2.安全性

因為自主實驗是由我們學生自己動手操作的，所以安全第一。為了保證實驗安全，我們需要從選擇實驗器材入手，如所選用的電壓表或者電流表的量程不能小于被測電壓或電流的最大值。在實驗的過程中也要設置一定的安全裝置，如當實驗操作過程中針對電器額定電流過小這一問題，我們可以設計分壓式供電電路，來保證實驗操作中電流充足。

3.便捷性

在電學實驗操作的過程中，我們需要選擇一些常用的器材，這樣可以為實驗開展提供充足的設備，在實驗操作的過程中可以選擇方便易行的方法。如在測量電阻的時候，我們在保證實驗條件可行性的基礎上采用替代法來進行，以此保證實驗簡單、易操作。

4.準確性

實驗操作的每一個環節，每一個步驟都要保證準確，因為一旦有誤差存在，就會使得整個實驗所獲得數據出現偏差，不符合實驗要求。由于學生的物理知識能力有限，不可能做到實驗零誤差，因此我們需要在誤差允許的范圍內來選擇誤差較小的方案，如在使用電表之前要記得進行機械調零；選擇電流表量程的時候，要在確保實驗安全的前提下選擇較小的量程，測量的時候指針應該偏轉到滿刻度的1/3以上……

二、設計思路

設計思路是指在實驗之前對整個實驗操作過程做到胸中有竹，在規范的實驗操作流程中踐行實驗。我在進行電學實驗的時候，一般會按照“實驗器材選擇→實驗電路圖設計→實驗步驟確定→實驗操作→用測量表示的待測量的表達式→實驗分析（其中以分析誤差為重點）”這一思路。

三、實驗操作

在進行“測量電阻”這一實驗操作的時候，我一般會用比值法來對實驗進行創新。

1.實驗原理

串聯電路電阻與電壓成正比；并聯電路電阻與電流成反比。

2.創新實驗

在“測量電阻”的時候，我會根據以上的實驗原理，采取兩種不同的實驗設備來進行對比實驗，從比較不同的實驗數據中獲取實驗結果。

（1）選擇一個理念的電流表、待測電阻R1和定值電阻R，單刀雙擲開關、電壓表、兩個非理想電流表；

（2）設計短路圖。

（3）對比實驗操作。

第一，選擇一個理想的電流表先后測量兩個并聯電阻兩端的電流（圖一）。在實驗過程中我會利用單刀雙擲開關改變電流表的位置，測出流過兩個電阻（待測電阻R1和定值電阻R）的不同電流，然后根據“并聯電路電阻與電流成反比”這一原理來算出R1的阻值。

第二，選擇兩個非理想的電流表分別測量兩個并聯電阻的電流（圖二）。實驗過程如上。

在這兩個對比試驗操作過程中，我們可以將自己所學到的物理基礎知識引入其中，對老師所演示的簡單實驗進行加工，在實驗操作復雜的基礎上融入更多的相關知識，實現知識遷移。

總之，在高中物理電學實驗操作中，我們可以對傳統教師簡單的實驗操作進行升級創新，在改進實驗操作步驟的基礎上，深化實驗操作，以此提高實驗操作水平。

參考文獻：

[1]柯璋.高中物理教學中創新實驗的設計與實踐[J].中國校外教育，2015.

[2]張翔.淺析高中物理教學中創新實驗的設計與實踐[J].亞太教育，2016.

編輯 李靜玲