物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)步驟和方法

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�科學(xué)的思維、分析和解決問題能力的主要課程之一。正向李政道先生所說的那樣：“教物理重要的是讓學(xué)生懂道理……”根據(jù)中學(xué)物理教學(xué)的目的和教學(xué)大綱的基本要求，在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中應(yīng)使學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法上有一個(gè)實(shí)在的感受，從而培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)造性，并受到科學(xué)方法的教育。1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為使實(shí)驗(yàn)達(dá)到預(yù)期的目的，必須明白為什么要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，做這個(gè)實(shí)驗(yàn)是要解決現(xiàn)實(shí)技術(shù)問題、知識(shí)問題，還是要探索一下教材中將要出現(xiàn)的物理現(xiàn)象等等。解決實(shí)際問題的是什么樣的，探索書中的知識(shí)問題時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白是哪一個(gè)問題及什么現(xiàn)象。目的明確，是實(shí)驗(yàn)成功的前題。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本方法歸納為下面幾種：（1）平衡法。用于設(shè)計(jì)測(cè)量儀器。用已知量去檢驗(yàn)測(cè)量另一些物理量。例如天平、彈簧秤、溫度計(jì)、比重計(jì)等。（2）轉(zhuǎn)換法。借助于力、熱、光、電現(xiàn)象的相互轉(zhuǎn)換實(shí)行間接測(cè)量，例如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)，電磁儀表、光電管的設(shè)計(jì)等。（3）放大法。利用迭加，反射等原理將微小量放大為可測(cè)量，例如游標(biāo)尺、螺旋測(cè)微器、庫侖扭秤、油膜法測(cè)分子直徑等。2．探索性實(shí)驗(yàn)的選題學(xué)生探索性實(shí)驗(yàn)，并不是去揭示尚未認(rèn)識(shí)的物理規(guī)律。而是在經(jīng)歷該實(shí)驗(yàn)的全過程之后，對(duì)探索性實(shí)驗(yàn)有一個(gè)實(shí)在的感受，掌握探索未知物理規(guī)律的基本方法。探索性實(shí)驗(yàn)的選題應(yīng)與學(xué)生的知識(shí)水平和學(xué)習(xí)任務(wù)相適應(yīng)。
在選題方面應(yīng)注意到以下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)中學(xué)生學(xué)到的數(shù)學(xué)知識(shí)和在實(shí)驗(yàn)時(shí)間上的限制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的經(jīng)驗(yàn)公式以一次線性為宜。如：①線性關(guān)系：Y=a+bx②反比關(guān)系：Y=a+b/x③冪關(guān)系：Y=axb改直：logy=loga+blogx④指數(shù)關(guān)系： Y=aexp（bx）改直：Iny=Ina+bx以上各式中x為自變量，y為應(yīng)變量，同時(shí)又是被測(cè)量，a、b為常數(shù)。（2）兩個(gè)被測(cè)量之間的變化特征具有較強(qiáng)的可觀察性。（3）經(jīng)驗(yàn)公式的理論分析不宜過于復(fù)雜。3．物理實(shí)驗(yàn)的操作方法操作能力，主要是指基本儀器的使用和數(shù)據(jù)的讀出，儀器、設(shè)備的組裝或連接，故障的排除等三個(gè)方面。（1）基本儀器的作用。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)涉及的基本測(cè)量儀器有：米尺、卡尺、螺旋測(cè)微器、天平、停表、彈簧秤、溫度計(jì)、氣壓計(jì)、安培計(jì)、伏特計(jì)、變阻箱、萬用表、示波器。使用基本測(cè)量儀器的規(guī)范要求是：①了解測(cè)量儀器的使用方法，明確測(cè)量范圍允許極限和精密程度；②對(duì)某些儀器如電表等，在使用前，必須調(diào)節(jié)零點(diǎn)，或記下零點(diǎn)誤差；③牢記使用規(guī)則和操作程序；④正確讀取數(shù)據(jù)。例如，彈簧秤的正確使用要求是：明確彈簧秤的測(cè)量范圍；測(cè)量前，記下零點(diǎn)誤差；使用彈簧秤時(shí)，施力的方向應(yīng)與彈簧的軸線在同一直線上，不能使彈簧秤受力過久，以免引起彈性疲勞，損壞儀器；正確地觀察讀數(shù)，記取數(shù)據(jù)時(shí)，不僅要記錄最小刻度能指示出來的數(shù)，還應(yīng)讀出一位估計(jì)數(shù)字，數(shù)據(jù)后面要寫明單位。
又如，安培計(jì)的正確使用要求是：明確量程；使用前，調(diào)節(jié)零點(diǎn)；正確連接應(yīng)與待測(cè)電路串聯(lián)，并注意正、負(fù)極性；正確讀取數(shù)據(jù)，注明單位。（2）儀器、設(shè)備的組裝或連接。要進(jìn)行一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)，總是需要先把各個(gè)儀器、部件、設(shè)備組裝起來，并要求裝配和連接必須正確無誤。具體要求是：布局要合理，要便于觀察和操作；連接要正確，簡單；實(shí)驗(yàn)前要檢查，必要時(shí)進(jìn)行預(yù)備性調(diào)節(jié)。例如，電路實(shí)驗(yàn)，操作要求是：①按照實(shí)驗(yàn)原理電路圖，安排好儀器、元件的布局，要便于連接，便于檢查，便于操作，便于讀取數(shù)據(jù)。②正確地連接電路。安培表、伏特表是否分別與待測(cè)電路串聯(lián)、并聯(lián)，正、負(fù)極性是否正確；滑線變阻器的接線是否合理；連接線路是否符合先支路、再并列、后干路、最后接電源的程序；電鍵是否能控制電路；接線是否簡捷、牢固。③實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查電路，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，并進(jìn)行預(yù)備性調(diào)節(jié)。④嚴(yán)格按操作程序操作，例如，改變電阻器的阻值，是否由小到大，或由大到小，最后，正確讀取數(shù)據(jù)。
（3）故障的排除實(shí)驗(yàn)中的故障排除，不單是一種操作能力，它涉及對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的掌握程度、分析問題處理問題的方法、對(duì)各部件工作情況的了解等，是一種綜合運(yùn)用能力。實(shí)驗(yàn)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部件工作狀態(tài)及各部件聯(lián)結(jié)處的分析，可能產(chǎn)生故障的幾種因素，逐個(gè)檢查，以致最后排除故障�？傊�，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力，是學(xué)習(xí)物理的必要基礎(chǔ)，它有利于對(duì)知識(shí)的理解，有利于自己創(chuàng)造條件探索問題，有利于學(xué)生智力的發(fā)展。在物理學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)操作能力，應(yīng)有計(jì)劃地、分階段地進(jìn)行。第一，操作的認(rèn)知階段要求對(duì)操作技能有初步的認(rèn)識(shí)，在頭腦中形成操作的映象，要求按規(guī)定的程序，做一些目的單純的定向訓(xùn)練；第二，操作的階調(diào)階段要求反復(fù)練習(xí)操作，提高操作的準(zhǔn)確性、協(xié)調(diào)性。4．物理實(shí)驗(yàn)中的觀察內(nèi)容觀察是對(duì)事物和現(xiàn)象的仔細(xì)察看、了解。它是思維的知覺，智力活動(dòng)的門戶和源泉。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的觀察是一種有目的、有計(jì)劃而且比較持久的思維知覺，一般需要重點(diǎn)地觀察實(shí)驗(yàn)的基本儀器、實(shí)驗(yàn)的設(shè)備和裝置，實(shí)驗(yàn)中的各種物理現(xiàn)象和數(shù)據(jù)、圖象、圖表，以及教師的規(guī)范化操作等等。
（1）觀察儀器的刻度。儀器刻度的觀察，主要是弄清刻度值的單位及其最小分度值，由此可確定測(cè)量值應(yīng)估讀到哪一位。（2）觀察儀器的構(gòu)造。主要是通過觀察，了解儀器的結(jié)構(gòu)原理、每個(gè)部件的作用、測(cè)量范圍等等。例如，液體溫度計(jì)是利用液體熱脹冷縮的原理制成的。它們的底部都有一個(gè)玻璃泡，上部是一根頂端封閉、內(nèi)徑細(xì)而均勻的玻璃管，在管和泡里有適量的某種液體，管上標(biāo)有刻度，在溫度改變時(shí)，液體熱脹冷縮，管內(nèi)液面位置就隨著改變，從液體達(dá)到的刻度就可讀出溫度值，溫度計(jì)由于用途不一，測(cè)量范圍也各不相同。例如，體溫計(jì)的測(cè)量范圍是35～42℃，一般實(shí)驗(yàn)室的水銀溫度計(jì)其測(cè)量范圍是20～100℃。（3）觀察儀器的銘牌。通過對(duì)儀器銘牌的觀察可了解儀器的名稱、規(guī)格、使用方法和使用條件等等。例如，有的變阻器的銘牌上標(biāo)有“滑動(dòng)變阻器，1.5A50Ω的意思是滑動(dòng)變阻器允許通入的最大電流是1.5A，最大阻值是50Ω。（4）觀察圖像、圖表、示意圖、實(shí)物圖。對(duì)圖像的觀察，主要是觀察它反映的是什么物理現(xiàn)象，物理量變化過程怎樣，物理量的變化遵循什么規(guī)律。對(duì)圖表的觀察，主要通過觀察了解圖表的意義、用途、應(yīng)用條件以及所列物理量的單位。

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