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中學(xué)物理實驗的基本點論文
物理是一門實驗科學(xué)，而我們目前的物理教學(xué)基本上是停留在關(guān)于物理學(xué)知識系統(tǒng)的歸納和理論體系的闡述上，就連物理實驗本身的教學(xué)，也是按教材的分析按部就班進行純理論講解，其弊端是顯而易見的。本文主要談?wù)勚袑W(xué)物理實驗的一些基本點。
一、實驗設(shè)計教學(xué)的注意點
1.從小處著眼，加強實驗設(shè)計教學(xué)
上海作為考試改革的試點城市，其成功的改革將為考試提供可能的改革方向，甚至一些新穎的題型和情境，都可能為考試所借鑒。無疑考試關(guān)于實驗設(shè)計的考查是又一個成功的改革舉措，極有在全國推廣的價值。而物理《考試說明》中要求“會用在這些實驗中學(xué)過的實驗方法”，也為實驗設(shè)計的考查在全國的推廣提供了可能。
2.從大處著眼，加強實驗設(shè)計教學(xué)
著名核物理學(xué)家錢三強先生在為郭奕玲、沈慧君編著的《物理學(xué)史》所作的序中，曾嚴(yán)厲指出：“今天我們科學(xué)界有一個弱點，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關(guān)系……”我們常常教育學(xué)生“應(yīng)該……”、“必須……”；我們的考試題目常常不惜筆墨描述背景、附加條件，最后只有一個小小的空格“是……”。這樣培養(yǎng)選拔出來的人才在學(xué)校是好學(xué)生，步入社會是好職員，大腦中只是機械地跳動著兩個問題：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常�！巴瓿伞钡南喈�(dāng)漂亮，但思想僵化，毫無創(chuàng)見。這正是我們的悲哀！長期以來這種教育選拔模式，致使我們現(xiàn)在仍只能在很羞澀地提到幾個美籍華人時才有一種借來的榮光與自豪。
思想不活躍，是因為我們給了學(xué)生太多的“必須”的限制；思想僵化，是因為我們留給學(xué)生太少的“可能”的余地。實驗設(shè)計的教學(xué)，正是活躍思想，培養(yǎng)能力的一種好方法，授以實驗的基本方法，讓學(xué)生自己去考慮有哪些可能的做法，自己會怎么做。
二、實驗設(shè)計的基本方法
1.明確目的，廣泛聯(lián)系
題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規(guī)律，這是實驗的目的，是實驗設(shè)計的出發(fā)點。實驗?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學(xué)知識，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些物理量有直接的聯(lián)系。對于測量型實驗，被測量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示；對于驗證型實驗，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，怎樣的定量關(guān)系成立，才能達(dá)到驗證規(guī)律的目的；對于探索型實驗，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，涉及哪些物理量……這些都是應(yīng)首先分析的。
舉例來說，要測定地球表面附近的重力加速度，我們就應(yīng)檢索：在所學(xué)知識范圍內(nèi)，哪些內(nèi)容涉及重力加速度，它與其他物理量有何定量關(guān)系，并一一羅列出來：
�。�1）在靜力學(xué)中，靜止的物體對豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Φ拇笮《嫉扔谥亓Γ碩＝N＝mg,若T（或N）和m能測出，則重力加速度g也可測定。
�。�2）在自由落體運動中“h＝gt２/２”，若h和t可測出，則重力加速度g也可測定。
2.選擇方案，簡便精確
對于每一個實驗?zāi)繕?biāo)，都可能存在多條思路、多種方案。教材中關(guān)于某個實驗?zāi)繕?biāo)的實驗方案，也只是眾多方案中的一種，而且不一定是最好的一種，而只是較可行的一種。那么在眾多實驗方案中，我們應(yīng)該如何選擇呢？一般來說，選擇實驗方案主要有三條原則：
�。�1）簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便，各物理量易測。應(yīng)盡量避免實施那些原理復(fù)雜、操作繁瑣和被測量不易直接測量的實驗方案。
�。�2）可行性原則即實驗方案的實施要安全可靠，不會對人身和器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，不能脫離實際，不能超出現(xiàn)有條件。
�。�3）精確性原則即不同的實驗方案，其實驗原理、所用儀器以及實驗重復(fù)性等方面所引入的誤差是不同的。在選擇方案時，應(yīng)對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的實驗方案。
3.依據(jù)方案，選定器材
實驗方案選定之后，考慮該方案需要哪些裝置，被測量與哪些物理量有直接的定量關(guān)系，這些物理量分別需用什么儀器來測定，從而確定整個實驗需要哪些器材。
例如，在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，是利用單擺裝置來進行實驗的，故需鐵架臺、細(xì)線和擺球等來組裝單擺。重力加速度可表示為ｇ＝4π２L/Ｔ２，周期需用秒表測定；擺長L是從懸點到擺球中心的距離，因此需用米尺和游標(biāo)卡尺分別測定擺線長度L和擺球的直徑d。從實驗原理表達(dá)式可以看出，實驗與擺球質(zhì)量無關(guān)，故不需要使用天平。
當(dāng)然，從實驗方便性和精確性角度考慮，還需對所選器材作進一步要求，以期把系統(tǒng)誤差降到最小。如上述器材中，擺線的伸縮性和質(zhì)量應(yīng)較小，擺球的質(zhì)量應(yīng)較大；擺線伸縮性大，其長度會隨拉力變化而變化；擺球與擺線質(zhì)量相差越小，系統(tǒng)（擺線和擺球）質(zhì)心偏離擺球中心越遠(yuǎn)，誤差就越大。為了便于觀察，擺球振動的路徑宜長，但又要確保單擺做簡諧振動，故擺線宜長些，常取1m左右。
4.擬定步驟，合理有序
實驗之前，要做到心中有數(shù)：如何組裝器材，哪些量先測，哪些量后測，應(yīng)從正確操作和提高效率的角度擬定一個合理而有序的實驗步驟。對一些可直接測量的物理量，可先行測量；對需通過實驗裝置才能測定的物理量，須先組裝器材，再進行實驗、觀察和測量。
總之，要改善中學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀，培養(yǎng)思想活躍、有創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力的跨世紀(jì)人才，還需要中學(xué)教育工作者的切實努力。
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