物理实验教学之我见

2020-11-09 03:15王洪棒
新课程·上旬 2020年14期
关键词:接线柱量筒变阻器

王洪棒

摘 要:物理学是前人在无数次实验的基础上建立和发展起来的学科,学生只有正确做好实验,才能更加深一步地理解物理概念,掌握物理规律,才能更好地学好这门学科。学生在做实验时,要先看,后做,再思考,这样才能培养学生的自学能力和实际操作能力,使学生学到的物理知识进一步深化。

关键词:实验;看;做;思考

物理是以实验为基础的一门学科,做好物理实验,对培养学生观察问题、分析问题和应用物理知识解决实际问题的能力,起着至关重要的作用。物理学是前人在无数次实验的基础上建立和发展起来的学科,学生只有正确做好实验,才能更加深一步地理解物理概念,掌握物理规律,才能更好地学好这门学科。

一、看

在做实验之前先看一看,是必不可少的一个重要环节。中考实验操作的第一个步骤就是检查器材,而且还有具体的评分标准,由此可见其重要性。

学生做实验前,对实验报告册中的实验内容、实验目的、实验原理和实验步骤等要先看一下,否则,由于有些学生在实验前没有先看一看,会在做实验的过程中出现问题,或者方法不对,或者原理不明白,或者测量时误差太大,最终导致对物理知识的错误或片面理解。学生先看一看在实验中注意的事项,可以避免损坏仪器,容易得出正确的实验结果。如在连接电路时,首先要断开开关;开关闭合前,滑动变阻器接入电路的阻值要调至最大;用弹簧测力计测物体的受力情况时,为了防止弹簧被壳子卡住,要把挂钩先试拉几下等。教师在做示范实验时,一定让学生看准每一个步骤的操作要点;学生不明白的地方,要先向老师询问,然后自己再去动手操作。此外,还要多看与实验相关的内容,如实验报告册中的预习题、思考题等。

教师在上实验课前,对物理实验报告册上的内容,要提前布置学生预习,督促学生先看看。在《用电压表和电流表测电阻》这个中考物理實验试题中,在做实验之前,首先要观察电压表的指针是否指零和量程、分度值。观察电流表的指针是否指零和量程、分度值。检查开关是否断开,使其处于断开状态。观察并记录滑动变阻器的规格等。不然的话,很容易在实验中冒出问题,出现顾此失彼、实验数字误差太大的现象。滑动变阻器的规格有两个数据,一个是滑动变阻器的最大阻值,另一个是允许通过滑动变阻器的最大电流值。在连接电路的过程中,要使滑动变阻器的阻值处于最大,然后再闭合开关;接通电路后,再逐渐调整。若不先看明白,很容易损坏其他用电器。

二、做

学生只有亲自动手做实验,才能得到锻炼,才能在实验中有所发现,有所探索。在做实验时,学生要正确使用物理仪器。只有按照仪器的正确使用方法去应用,才能测出正确的数据和结果,不然实验现象就会不明显,或者实验结果误差较大,甚至损坏仪器,或起到相反的作用。例如,在用滑动变阻器调节电阻值时,如果使用上方C、D两个接线柱,把金属杆接入电路中,或用下方A、B两个接线柱,把全部电阻线接入电路中,就不会有改变电阻值的作用;在使用电流表、电压表时,如果两个量程都能选用,那么选择大的量程就会给实验带来较大的误差,只有选择小的量程读数才精确些;学生要严格按照实验步骤进行操作,才能得出正确的结论。用弹簧测力计测物体的受力时,要先观察指针是否在零刻度线,如果不在“0”的位置,要先转动螺母调至零刻度线;再试拉几下,看一下它的最大测量范围,若忽略了这些实验步骤的顺序,指针不在零刻度线,或测力时超过了测力计的量程,或弹簧被卡住,就仓促地去做,都会影响测量结果。

学生要严格按照实验目的进行操作,才能在实验过程中少走弯路,获得正确的实验结果。在测定小灯泡的电功率时,要用滑动变阻器进行控制,分别测量以下三种情况下小灯泡的实际功率。(1)使小灯泡在额定电压(标在灯口上)下发光,测出小灯泡的功率。(2)使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的亮度,测出它的功率。(3)使小灯泡两端的电压低于额定电压,观察小灯泡的亮度,测出它的功率。进行实验时,要按照所画的电路图连接电路。连接电路时,滑动变阻器的哪两个接线柱接入电路,滑动变阻器的滑片移在什么位置,闭合开关之前要考虑好。电流表和电压表的正、负接线柱(或红、黑接线柱)要正确连接,先估计电路中电压和电流的大小,再选择合适的接线柱(电流表的读数选3 A还是选0.6 A?电压表选15 V还是选3 V?),一切准备好后,同组的同学各检查一次,纠正错误,然后才能闭合开关。通过观察小灯泡的亮度,可以知道小灯泡发光功率的大小,功率大时灯泡就亮些,功率小时灯泡就暗一些。而有些学生额定功率测不出来,什么原因呢?额定功率的概念是,用电器在额定电压下的电功率,如果没有调整用电器两端的电压等于额定电压,就测不出来。

在学生做实验时,教师要引导他们注意细节,寻找最佳的实验方法。在测定水的密度时,方法一是:(1)先用天平测出干净的空烧杯的质量;(2)然后向烧杯内注入少量的水,再用天平称出注入水后烧杯和水的总质量;(3)把烧杯内的水全部倒入量筒中,测得水的体积;(4)用密度公式算出水的密度。方法二是:(1)先将适量的水注入量筒中,测出这些水的体积;(2)再用天平称出一只空烧杯的质量;(3)把量筒中的水全部倒入烧杯中,再用天平称出烧杯和水的总质量;(4)用密度公式算出水的密度。方法三是:(1)将适量的水注入空烧杯中,用天平称出烧杯和水的总质量;(2)把烧杯中的水倒入量筒中一部分,读出这些水的体积;(3)再用天平称出烧杯和剩余水的总质量;(4)利用密度公式计算出水的密度。对以上三种方法比较分析后发现,在方法一中,水从烧杯全部倒入量筒时,烧杯壁上会留有水珠,因而测出的水的体积会偏小,致使算出的密度值会偏大。在方法二中,水从量筒全部倒入烧杯中时,量筒壁上也会留有水珠,因而测出的水的质量会偏小,致使算出的密度值会偏小。可见方法一和方法二都因为倒过水的玻璃壁上留有水珠,而影响了测量的准确性,使实验结果产生了较大的误差。而方法三则避免了这一因素的影响,一般情况下不会出现较大的误差。因此在用天平和量筒测水的密度时,方法三是可取的最佳方案。

在做实验时,学生要熟悉各种仪器的使用方法,既要爱护好仪器,又要会正确使用。力学中的托盘天平和电学中的滑动变阻器就是两个典型的例子。滑动变阻器有四个接线柱,分别是下面两个A、B接线柱,上面两个C、D接线柱,共有六种接法,分别是A和C两个接线柱,A和D两个接线柱,B和C两个接线柱,B和D两个接线柱,A和B两个接线柱,C和D两个接线柱,其中A和B两个接线柱的接法使变阻器的阻值最大,C和D两个接线柱的接法使变阻器的阻值为零,因此,后两种由于不起变阻作用,不使用,所以滑动变阻器的常用接法一般用四种。这四种方法不论用哪一种接法,都要确定好是滑动变阻器的哪一部分被接入了电路,从而正确判定滑片在移动时,变阻器的阻值是增大了还是减小了。例如,要把滑动变阻器的AP部分接入电路,可用A和C两个接线柱及A和D两个接线柱两种接法。对于托盘天平的正确使用也很重要。

在平常练习时,教师要按照实验的评分標准,严格要求学生。如在中考试题《测定盐水的密度》这个实验中,步骤三是:测盐水的体积。虽然看上去简单,但评分标准确是很详细的。有三个要点:一是把烧杯中大部分盐水倒入量筒中。(0.5分)二是读数时视线要与盐水的凹面相平。(1.0分)三是记录量筒中盐水的体积。(0.5分)因此,学生在实验考试时,每一个环节、每一个动作,都必须注意。

三、思考

学生做完实验后,要认真思考,展开小组讨论,养成一个勤动脑、善思考的好习惯。这样做,可以拓展自己的知识范围,开阔自己的探究思路,使学到的物理知识得到巩固和加深。实验结果如果误差较大,要找出其根本原因,是在实验过程中,还是在计算过程中,还是在仪器的选用上;要树立科学的世界观,严谨治学,实事求是,仔细分析。如用伏安法测导体的电阻时,如果误差比较明显,可以考虑是否多测量几次,取多组数据的平均值,减小误差与人的原因;或选用小量程的电流表测电流强度,选用电压表的小量程测电压;还有要尽量使用精确度高的仪器,以减小误差与仪器的原因。

学生要思考实验报告册中的思考题。这些题是根据学生所学的本节的物理知识,针对实验中可能出现的现象而设计的,要仔细推敲,反复想想,它有助于提高学生的实验操作能力。如“街道上的路灯是串联接在一起,还是并联接在一起?你是如何判断的?”一题,大部分学生可能会脱口而出:是串联的。因为路灯一个挨着一个。如果再问学生:如果一盏路灯坏了,其他的灯还能亮吗?那么学生就会抢先回答:其他的灯会亮。接下去继续引导学生:既然是串联在一起的,为什么一盏坏了其他的灯还能亮呢?这时,知道错了的学生会面红耳赤,自然也就悟出了正确答案:街道上的路灯是并联在一起的。学生还可以回顾思考:若不按实验步骤进行操作会出现什么结果?

总之,学生在做实验时,要先看,后做,再思考。这样做,能培养学生的自学能力和实际操作能力。既有利于开发学生的创新思维和创造能力,也有利于发扬学生潜在的探索精神,更有利于增强学生自身的素质,使学生在以后的学习中也能有所发现,有所发明,有所创造。

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