浅析初、高中物理实验的内在联系

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  物理学本身是一门以观察和实验为基础的学科。实验教学是中学物理教学的重要组成部分,它不仅要展示物理概念和规律,而且要通过实验建立概念、规律的形成过程,使学生在头脑里不仅有定义和公式,还要有鲜明的物理情景。实验还能培养学生的观察能力、思维能力、探索精神以及良好的学习方法,也是变应试教育为素质教育,提高人才科学素质的重要手段之一。初中物理教材也是这样编排的,特别强调实验,通过实验引入概念,通过实验得出规律,通过实验检验猜想,通过实验发展新知识,通过观察和实验可以帮助学生形成物理图景,加深对知识的理解和巩固,发展学生动手动脑的能力,培养学生实事求是的科学精神和实践第一的观点。实际教学中很多学生能仔细观察实验并记住相应的规律,但这些都只能给学生一个感性的认识,只是知道是什么,不能知道为什么。限于初中知识学生很难找到为什么,很多实验规律只能在高中阶段进一步得到深化。可惜的是只有少数学生才能找到初中留下的“为什么”。这就是很多优秀的初中毕业生进入高中学习物理普遍感到“难学”的现象。要帮学生解决这一难题,就必须做好“是什么”与“为什么”的联接。本文谈谈自己肤浅体会和作法与同行研讨。
  
  一、明确初、高中物理实验的特征
  
  下面以实验伏安法测电阻为例谈谈。初中阶段只要求学生正确读出电流表、电压表的读数,运用公式R= U/I 求结果。对于该实验误差的分析只从电流表、电压表的读数准度和测量次数来谈。高中阶段研究伏安法测电阻实验,教材是作为一节内容来探讨的。实验电路分为内接法和外接法两种电路研究。实验也是用这两种电路进行的,准确读出电流表和电压表的数据求结果,详细讨论误差的形成及如何提高实验精度。
  


  内接法误差:由于电流表有内阻,故测的电压是电流表和电阻的总电压U,大于R两端的实际电压U,即U>U,可见内接法所测电阻偏大的误差是电流表分流造成的。
  


  外接法误差:电压表有内阻如图,测量的电流是流过电压表和电阻的总电流I,大于流过R的实际电流I,即I>I,可见外接法所测电阻偏小,其误差是由于电压表分流造成的。
  不难看出,初中、高中对同一个实验要求是不同的。初中只是要求知道“是什么”,而高中要求理解知道“为什么”。纵观这几年的中考、高考对这一重点实验的命题几乎每年都在考查。如2000年高考题16题分值8分,2003年理科综合23题分值15分,2004年理综22题分值18分都是以伏安法测电阻实验来命题的,所以我们在教学过程中应该从抓“是什么”升华为“为什么”。
  初中教学中如何处理好“是什么”。除了做演示实验部分,还要处理好课外小实验。其中大多数实验器材易得、方法简单易行、效果明显,所以我们要充分发挥小实验的作用,让学生运用生活废旧品完成小实验。这样,学生很好地感受到物理其实就在我们身边,同时让他们体会实验成功的喜悦,很自然地激发起对物理的学习兴趣。以浮力产生的原因知识为例:首先我让学生完成这样的小实验:器材:一个切除瓶底的矿泉瓶,一个乒乓球。操作:先将矿泉瓶盖打开,从切除部分放入乒乓球(切除部分向上),迅速的往瓶中注水,学生发现乒乓球居然沉在水底。这一现象有悖常理,让学生带着这一疑问学习。然后问学生怎样使乒乓球浮上来,学生会很积极地活动……
  由于高中生知识积累能力发展、智力 提高等因素影响,不仅要求他们知道是什么,还要探究为什么,在高考又是重点考查为什么。纵观高中教材,不难发现很多实验都有现象观察,又有本质分析。所以在高中课堂教学我们应该紧密地联系好初中相应的实验现象,引起学生对熟悉现象的回忆,引导学生分析现象,得出必然的结论。
  现在就以本人的一堂初中“伏安法测电阻”为例:在学习欧姆定律过后,很多学生知道可以根据R=U/I计算电阻。但在实验操作课上很多同学不知道怎样用现有器材完成实验。要引导学生分析R=U/I,要测量哪些物理量。学生知道测哪些物理量,这一步学生会完成得很好。接下来就出现问题了——测量出的电阻比实际阻值大。首先肯定学生做的结果是正确的。这时学生会想:明明结果不同怎么会是正确的?这一来,学生就想一探到底,被激发出求知欲。电流表与电压表都是有电阻的,这一点学生是能理解的,用等效代替法把电表看作电阻,学生一下明白了可以用串联电路知识解决。
  总之,要处理好“是什么”与“为什么”的关系,我们就必须做好实验,引导学生分析好现象,达到事半功倍的效果。
  
  (作者单位:641400 四川省简阳中学)
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