加强高中物理学生分组实验中基本仪器使用的教学お

赵东林

学生实验能力的核心部分是基本仪器的使用，实验操作的基本功自然也离不开对仪器的熟练掌握.在高中物理教材中需要学生分组进行的19个物理实验中，要求掌握基本仪器使用和将基本仪器作为主要实验器材来进行的物理实验就占到12个，又可以将这12个实验归为两大类，一类是基本实验的使用，另一类则是将基本实验作为主要器材从而来进行的探究性或实验性实验，对于第一类实验，要求学生要对基本仪器的使用方法熟练掌握；第二类实验则要求学生不仅要熟练掌握实验仪器的使用方法，还要对实验原理及方法重点掌握.在高中物理教学中明确规定学生必须熟练掌握使用的物理实验仪器有刻度尺、螺旋测微仪、游标卡尺、温度计、打点计时器、弹簧秤、电压表、多用电表、秒表、天平、电阻箱、电流表、滑动变阻器这13件.根据高中物理教学大纲要求，学生实验操作技能培养，主要是指使用物理仪器的基本操作技能.以下为更好说明高中物理学生分组实验中基本仪器使用的教学，将结合物理实验试题配合展开说明.

1能识别仪器参数，读取仪器数据

物理实验数据对物理实验研究是最基本的依据和保障，因此学生应该熟练掌握仪器量程和划分方法，明白最小刻度对应数值，读取数据应保持的正确位置，读数时要注意眼睛位置正确，视线和示数位置要保持正对或是相平；对标准值和估计值要能正确读出，读数单位也要熟练识别，两者缺一不可.

例题1某同学用螺旋测微仪和游标卡尺对一厚度较薄的金属圆片其厚度和直径进行测量，测量结果如图1所示，则该同学通过测量读出该金属圆片的厚度测量值为[CD#3]mm，直径测量值为[CD#3]cm.

解析游标卡尺由主尺和游标尺两大结构组成，通常游标卡尺主尺最小分度为1 mm.而游标卡尺分度规格又可划分为10、 20、 50等数值，其工作原理等同.要注意的是游标卡尺不论分度为多少都不能估读.螺旋测微仪主要是通过精密螺纹的螺距来对测量物长度进行测量，其能将读数值精确到0.01 mm；螺旋测微仪在读数时可动部分只估读一位，若是完全对齐也要估读到零，因此图中读出数值分别为1.682、1.240.

例题2采用多用电表测量几次后，其多用电表的指针指向图2中a、b位置，若是多用电表选择开关在表1中所指档位，那a和b相对应的读数分别是多少？

解析多用电表可以将电压、电阻、电流等多种物理量有效测量，并且其测量电学量又将多个量程进行了设置.多用电表在进行各种不同测量都采用的一个表头，其工作原理主要是通过电流磁力矩来带动指针偏转.所以，多用电表在测量任何电学量都必须有电流通过，电压档是在表头上串联不同的电阻构成不同的量程，电流档通过表头对不同电阻进行并联从而构成不同量程，通常电阻档内部安置电源，是依照闭合电路欧姆定律的物理原理带设计的，因此这道题答案为23.0 mA、0.57 V、320 Ω.

[JP2]2在对物理仪器使用熟练的基础上，选用适合物理实验的仪器[JP]

高中物理要求学生能通过实验题目要求的测试范围和精确度，来正确选取适合实验操作的基本仪器；能正确合理的将实验器材和实验装置选择是保证物理实验完成的首要条件.

例题3如图3所示，要对一节干电池的电阻和电动势进行测量，因为电池通常内阻都很小，为保证滑动变阻器在调节时不会短路，在电阻中就就安装一个定值电阻R0来保护整个电路.所使用的实验器材除了必不可少的开关、电池以及导线外，[TP1GW102.TIF，Y#]还有量程为0.6 A、3 A的电流表；量程为3 V、15 V的电压表；额定功率10 W、阻值为10 Ω的定值电阻；阻值范围在0～10 Ω、额定电流为2 A的滑动变阻器和阻值范围在0～100 Ω、额定电流为1 A的滑阻器.若是要将实验准确完成，那么电压表的量程应该选择[CD#3]V，电流表的量程就要选择[CD#3]A；R0则应该选用[CD#3]的定值电阻，R要选用阻值范围在[CD#3]的滑动变阻器.

解析因为实验电源是一节电压为1.5 V的干电池，因此选用量程为3 V的电压表，在估算电流时要对干电池内阻只有几Ω考虑，就算加上保护电阻，其最大电流也在0.5 A左右，因此这道题选用0.6 A的电流表.电池内阻不大，因此保护电阻也不宜过大，不然会造成电流表、电压表取值范围小，造成偏差较大；滑动变阻器的最大阻值通常比电池内阻大几倍即可，选择0～10 Ω就能将电路中电压和电流有效控制，要是取0～100 Ω就好出现开始几乎不发生变化实验最后发生变化的状况.所以这道题的正确答案应该是3；0.6；1；0～10.

3在熟练掌握仪器使用方法的基础上，能对实验仪器做校正和调节

通常为实验的客观合理以及实验数据的精准性，在进行物理实验前都要对实验仪器进行检查，一般情况下要对一些仪器做调节和校正，因为不少教师或者实验员在仪器使用前都已经把零刻度校正工作完成，对学生在这方面的学习管理和要求出现疏忽，就很容易造成学生在使用实验仪器测数据时出现失误和偏差，这一现象应该引起重视，在平时的实验环节中应加强学生对此方面的操作.

例题4某同学通过多用电表对二极管反向电阻进行测量，将按照以下步骤完成测量：（1）对多用电表的机械零件进行检查；（2）将电表笔红、黑端分别插入正、负表笔插孔，并把选择开关拨弄到电阻测量挡适当的量程处；（3）将将电表笔红、黑端[CD#3]，再进行欧姆调零；（4）测反向电阻时，把[CD#3]表笔接在二极管正极，再把[CD#3]表笔接在二极管负极，将电表示数读出；（5）为能得到精确的测量结果，应该把电表指针最大程度指向表盘[CD#3]（选择“右侧”，“左侧”，“中央”填写）；不然，在可能条件下，就要将量程重新选择，再按步骤（3）、（4）进行重复；（6）完成测量以后，要把选择开关拨弄到[CD#3]位置处.

解析这道题主要考察的是多用电表的正确使用方法；机械调零的作用主要是保证多用电表在不进行测量时，能把电表指针调到表盘左侧的零位置；把表笔红色端插入正插孔，黑表笔插负插孔，将红黑表笔短路相接，指针指向欧姆档的零刻度处，也就是欧姆调零；在使用欧姆档测电阻的时候，每次档位调换时都要进行表笔短接再进行欧姆调零，对二极管反向电阻进行测量时要注意红黑电笔分别对接电阻正负极；欧姆表盘刻度线有分布不均匀的特点，通常中央刻度线相对均匀一些，所以要尽量保持指针指向表盘中央；欧姆档正确读数应该是表盘上指针对应的欧姆刻度读数来乘上档位上的倍率，当测量完成以后要将多用电表开关调到OFF档位.

4通过例题对物理分组实验基本仪器使用的心得

通过以上4道有代表性的的例题可以看出，高中物理对学生使用实验仪器从读、写、调多方面都有严格要求，除了在例题中提到过的实验仪器以外，打点计时器在高中物理分组实验中使用得也比较广泛，因此学生也要熟练掌握使用方法，了解它主要是通过交变电流周期来维持计时工作的；还有复习纸放置位置、电源使用等等；当在用单摆测重力加速度时，学生往往把注意力落在测重力加速度这一过程，而将学习秒表使用以及秒表读数有所忽略，类如这类实验的还有很多，因此教师在带领学生进行分组实验时要对实验使用的每个实验仪器都要学生对其认真观察和学习，从而更好完成实验操作.

通常学生对实验仪器能做到熟练掌握，肯定只是一两次练习是不能做到的，根据学生对实验仪器熟练掌握程度的统计数据发现，三到五次练习最佳.因此，教师要有重点、有计划来进行实验仪器使用的实验教学安排，在保证不加重学生学习负担和不增加教学大纲实验次数的条件下，将高中物理学生分组试验中基本仪器使用教学有序进行.