高中物理實驗教學法之初探

洪天勝

(安徽省六安第一中學 安徽 六安 237000)

1.實驗驗證規(guī)律,突破教學難點

物理概念的形成和規(guī)律的建立,離不開實驗事實的探討和驗證.物理實驗能夠創(chuàng)造出確實的,排除干擾的物理環(huán)境,學生在這種實驗環(huán)境下,在教師的啟發(fā)下,通過觀察,思考獲取最典型的物理環(huán)境,通過最簡捷的思維活動建立概念,總結(jié)規(guī)律,并把理論運用于實驗,這對中學生來說,可對物理基礎知識獲得比較深入,牢固的掌握和初步的運用。

例如,“楞次定律”歷來是高中物理教材中的重點和難點,為突破這一教學難點,在課堂上讓學生都有一套儀器,把教師單一演示實驗變成每個學生的探索性實驗,采用邊教邊演示實驗的方法,通過教師引導,啟發(fā),由學生自己總結(jié)出“楞次定律”。這樣不但使學生加深了楞次定律的理解,也有效地提高了教學效果。

2.實驗探索物理規(guī)律,激發(fā)學習興趣

實驗具有趣味性,它能充分運用學生的各種感官,激發(fā)學習興趣。現(xiàn)代認知心理學認為,興趣是產(chǎn)生動機的重要條件,是人類認識客觀世界的一種心理表現(xiàn),是一個人獲得知識,開闊視野,推動學習的一種內(nèi)部強勁的動力.因此,在物理教學過程中,通過實驗為學生展現(xiàn)出生動直觀的學習環(huán)境,將極大地吸引學生的注意力,有利于學生去研究物理現(xiàn)象,探索物理規(guī)律,激發(fā)學生的興趣和求知欲。

高中物理課本中有許多物理規(guī)律的探索和得出是建立在物理實驗基礎上的。如高二冊“法拉第電磁感應定律——感應電動勢的大小”一節(jié)中,法拉第電磁感應定律的得出是建立在三個演示實驗的基礎上。在教學過程中,通過演示導體切割磁感線,導體和磁體發(fā)生相對運動,閉合電路的磁場發(fā)生變化,從實驗現(xiàn)象得出“穿過閉合電路的磁通量變化越快,感應電流和感應電動勢就越大”這一結(jié)論。在這一實驗結(jié)論的基礎上得出了“電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比”這一法拉第電磁感應定律。這樣,學生在物理實驗基礎上在頭腦中建立了法拉第電磁感應定律,并且對這一定律的理解極為深刻。

3.通過實驗教學,體現(xiàn)設計思想,訓練思維方法

3.1 轉(zhuǎn)換法。物理學科是一門精確的定量化的學科,在物理實驗中需要準確地測定物理量,但許多物理特征,過程或物理量要想直接觀測有困難,可以把所要觀測的變量轉(zhuǎn)換成其他間接觀察和測量,這就是轉(zhuǎn)換法。高一冊物理教材中體現(xiàn)轉(zhuǎn)換法的學生分組實驗有“研究勻變速直線運動”,該實驗要求學生測定勻變速直線運動的加速度a,是根據(jù)在各個連續(xù)相等的時間里的位移之差s與a之間滿足關(guān)系Δs=s4-s=s5-s2=s6-s3=3aT2,把對a的測量轉(zhuǎn)換為s與T的測量。

3.2 比較法。比較法就是在一定的實驗條件下找出研究對象之間的同一性和差異性。比較是認識事物的基礎,因而廣泛用于物理實驗中,從而來探索物理規(guī)律。在高一冊物理教材中,“平拋物體的運動”教學中運用演示實驗將平拋運動和自由落體運動相比較,從而說明了平拋運動在豎直方向上是自由落體運動,水平方向速度的大小并不影響平拋物體在豎直方向上的運動,在此基礎上學生就較易理解平拋運動的規(guī)律了。

3.3 控制法。在高中物理實驗操作過程中,往往存在著多種變化的因素,為了研究它們之間的關(guān)系可以控制一些不變量,依次研究某一因素的影響,這種方法稱之為控制法(或控制變量法)。例如,在研究物體的加速度跟物體受的外力及物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系的演示實驗中,為了弄清楚外力F,質(zhì)量m兩個因子中的每一個分別對物體加速度a的影響,必須這樣來進行實驗:在m一定的條件下改變F,考察a―F之間存在的函數(shù)關(guān)系;在F一定的條件下改變m,考察a―m之間存在的函數(shù)關(guān)系.上述研究方法就是控制法的典型例子,由此可見,控制實驗條件的思想是物理實驗設計的基本思想之一。事實上,在實驗教學中,我們都必須適當?shù)乜刂茖嶒灥臈l件,又如在高一冊“向心力,向心加速度”這一章節(jié)中,用向心演示器進行演示實驗時進行這樣的操作:在半徑r和角速度ω一定時,考察向心力F與質(zhì)量m的關(guān)系;在質(zhì)量m和半徑r一定時,考察向心力F與角速度ω的關(guān)系;在質(zhì)量m和角速度ω一定時,考察向心力F與半徑r的關(guān)系;從而得出勻速圓周運動向心力的公式F=mrω2。在上述實驗操作步驟中,控制條件是為了創(chuàng)設有利于物理規(guī)則推導的物理環(huán)境,突出反映研究對象本質(zhì)的物理量間的關(guān)系,以進行有目的研究。

3.4 留跡法。在物理實驗中,有些物理現(xiàn)象瞬間即逝,如運動物體所處的位置,軌跡或圖象等,用一定的方法把這些物理現(xiàn)象記錄下來,然后通過測量或觀察來進行研究,這就是留跡法。高一冊物理學生分組實驗“研究勻變速直線運動”和“驗證機械能守恒定律”中,就是通過紙帶上打出的點記錄下小車和重物在不同時刻的位移,從而求出小車的加速度和重物的速度;又如在“平拋物體的運動”教學中,利用閃光照相記錄自由落體運動和平拋運動的軌跡來研究物體平拋運動所遵循的物理規(guī)律.上述兩例都是在物理實驗中采用了留跡法。

總之，科學的實驗方法,本身就是要求具有實事求是的態(tài)度.在實驗教學中要嚴格要求學生尊重事實,忠于實驗數(shù)據(jù),反對弄虛作假;要求學生認真對待實驗,踏踏實實地進行實驗操作,逐步養(yǎng)成按科學規(guī)律辦事的科學態(tài)度和科學作風。