中学物理设计性实验思想方法的培养

1、.中学物理设计性实验思想方法的培养设计性实验要求学生在掌握实验原理和仪器的根底上富有创造力，自行设计新的实验，它是素质教育在物理实验教学中的详细表达。通过它不仅可以考察学生对实验的原理和方法的理解程度，更重要的是可以考察学生对学过的实验原理、方法灵敏地迁移应用和综合应用的才能，考察学生的创造性思维才能。在此可以意料，设计性实验题将成为今后高考实验命题的主要题型。如何培养学生设计实验的思想方法?一、以实验原理为“纲，实现实验方法的迁移实验原理是物理实验的核心，是设计性实验的根底。要研究实验，只有明确实验的原理，才能真正掌握实验的关键、操作的要点，从而进展实验的设计、改造和创新。因此要想进步学生设

2、计实验的才能，老师必须讲清楚实验原理，引导学生抓住实验原理这个“纲。所谓实验原理，并不是什么神秘的东西，实际上物理课中所学过的物理规律、物理公式只要含有某一物理量，那么该规律、该公式就可以作为研究或测定该物理量的原理根底而进展相应的实验设计。例如用伏安法测电阻的原理是，要想测出R就要想方法测出加在电阻两端的电压和通过电阻的电流，老师通过对此实验原理和方案的分析与讲解为培养学生设计实验打下了根底。例题某电压表的内阻在2050之间，现要测其总内阻，实验室提供以下可选用的器材：待测电压表V量程3V电流表A1量程200A电流表A2量程5mA电流表A3量程06A滑动变阻器R最大阻值16电源E电动势4V电

3、键K为了尽量减小误差，要求多测几组数据试画出符合要求的实验电路图，并标出选用器材的符号。析与解教材中“将电流表改装为电压表的实验中，用半偏法测定电流表的内阻，该题要求测量电压表的内阻，由于电压表内阻都很大，所以用教材中的半偏法测量就不行了。题中已提供了电流表，要测量的电压表既是一个待测电阻，又是一个显示自身电压的测量仪表，所以采用伏安法即可测出该电压表的内阻只需将一电流表与该电压表串联，由电流表读出通过电压表的电流I，由电压表读出它自身的电压U，然后由欧姆定律就可计算出该电压表的内阻。电路如图1所示：这是一道用学过的实验方法进展新的实验设计的设计性实验题，抓住了实验原理这个“纲，问题图1就轻松

4、地解决了。此题进一步说明了对已学过的实验原理的深化理解是解决设计性实验的前提和根底。二、树立“转换思想，开拓设计性实验的思路要进步设计实验才能，必须认真体会物理教材上的实验思想，其实物理教材蕴含大量的实验设计方法。将某些不易显示、不易直接测量的物理量转化为易于显示、易于测量的物理量的方法称为转换法间接测量法。例如，测力计是把力的大小转换为弹簧的伸长量；打点计时器是把流逝的时间转换为振针的周期性振动；电流表是利用电流在磁场中受力，把电流转化为指针的偏转角；用单摆测重力加速度是通过公式，把g的测量转化为T和l的测量；验证碰撞中的动量守恒，采用了转化的方法把中的“v转化为中能直接测量的长度，物理中的

5、转化思想是设计性实验的一个根本思想。例题如图2所示，程度桌面上固定着斜面体A，有小铁块B。斜面体的斜面是曲面，由其截面图可以看出曲线下端刚好在桌子边沿，并且其切线是程度的。现提供的实验测量工具只有：天平，直尺。其他的实验器材可根据实验需要自选。现要设计一个实验，测出小铁块B自斜面顶端由静止下滑到底端的过程中，摩擦力对小铁块B做的功，请答复以下问题：1除提供的器材外，还需选用的器材是_。2简要说明要测量的物理量及表示符号_。3写出实验结果的表达式重力加速度_。解析物体由曲面顶端下滑到底端的过程中，只有重力和摩擦力做功，二力做功的代数和等于物体动能的变化量，因此只要测出物体下滑过程中重力的功，利用

6、平抛运动的有关知识测出物体滑到曲面底端时的速度为v，可得，再利用动能定理：，即可求出摩擦力的功，因此此题答案如下：1白纸、复写纸、重锤2斜面高度h，B的质量m，桌面到程度地面的高度H，B分开桌面它的程度飞行间隔 s3此实验设计过程中利用了“转换的思想方法，使问题较容易地得到理解决。三、利用仪器设计原理，进步设计实验才能很好地掌握仪器的构造、工作原理对进步设计实验才能大有帮助，例如我们前面提到的根据电压表测电压的原理和电流表测电流的原理，可以把电压表看成一个可以显示自己两端电压的电阻，把电流表看成一个能显示自身通过电流的电阻，这样电压表和电流表就可以像电阻一样连在电路中，灵敏应用。例题从下表中选

7、出适当的器材，设计一个电路，来测量A1的电阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并测得多组数据。器材规格电流表A1电流表A2电压表V电阻R1滑动变阻器R2电池E电键K导线假设干量程10mA内阻r1待测约40量程500A内阻r1=750量程10V内阻r3=10k阻值约100保护电阻总阻值约50电动势1.5V，内阻很小1画出电路图，标明所选用器材的符号。2假设选测量数据中的一组来计算r1，所选用的表达式为r1_，式中各符号的物理定义是：_。解析电路如图3示，其中，I1是电流表A1中的电流，I2是电流表A2中的电流，r2是电流表A2的内阻。因要测内阻r1，可以用伏安法直接测出r1，但电压不能直接测量，根据电压表测电压的原理，可以把内阻的微安表看成电压表，利用“伏安法测电阻的原理，把微安表与毫安表并联，那么，另外根据实验的其他要求连成如图3所示电路。此题利用电压表的设计原理翻开了实验设计思路，使没有电压表的问题得到理解决。设计实验才能的进步需要一个过程，老师在讲授、指导实验时，要注