谈谈高中物理实验复习

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  高中物理由于实验的重要性,我们在这方面都投入了不少的精力,实验的实验目的、原理、步骤、注意事项、数据处理等内容一遍遍重复,死亡硬背。但这样的学法与当前高考的方向已是大相径庭。以近几年全国高考实验题为例,既重视对基本实验能力的考查,属于常规实验,又不落俗套,推陈出新,突出考查分析、推理和判断能力。如常规的电阻丝变成了圆柱体电阻,图像中点的合理选取、图像分析等等。按书本中的实验方法,第一问是明朗的、最基本的,只对电流表的外接法作了要求,对滑动变阻器的分压作用或者限流作用没作具体限定。这样相对降低了实验的难度,但对第二、三、四问,若没有较强的迁移能力和独立解决问题的能力,必然会让学生惊愕不定,无从下手。那么怎样搞好物理实验复习呢?
  一、用挑剔的眼光看待物理课本上的实验组合
  从近几年的高考试卷中,我们已感受到高考物理改革的方向:不是简单地考查课本上的实验,而是立足于课本但不拘泥于课本。将减小偶然误差的方法、表述实验步骤、处理实验结果、强化作图技巧等列入重点考查内容。这些实验内容,如果学生从没亲自动手做过,仅靠死亡硬背是不可能掌握实验环节、提高实验技能的。这给了我们一个重要的启示:不要把书本上的实验奉若神明,照本宣科讲实验,背离了新课程标准。我们要从知识与技能、过程与方法等多方面培养学生,提高他们的实验能力。在高三复习阶段开放实验室,重做高中阶段已做过的重要实验,更要以挑剔的眼光重新审视我们书本上传统的实验方法,用新视角重新观察已做过的实验,要有新的发现和收获;并以实验带复习,设计新的组合实验,进一步树立动手操作意识和创新质疑意识。
  其实在平时的学生分组实验或者教学演示实验中,我们对教科书中设计的许多地方是不完全赞同的,比如《验证动量守恒定律》中被碰的小球一定要放在那很难站得直的小支柱上吗?《验证机械能守恒定律》实验就必须第一个打点开始计时(即只选取第一和第二两打点时长度约为2㎜的纸带)吗?等等。以往总觉得高考按课本上实验装置考查,害怕学生高考会吃亏,从而千百遍地重复强调“以课本为准”,禁锢思想,不敢与它冲突。但就目前的发展趋势看,这种认识是错误的,是不利于学生创造性思维发展的。
  正是出于以上的考虑,我觉得实验的复习要打破常规,不应该再叫学生跟在书本的后面,应该这样做而不应该那样做,尽管再叫学生跟在书本的后面,应该这样做而不应该那样做,尽管我们不否认书本上的实验是专家学者们智慧的结晶,但思维若被束缚在某个特定的小圈子中,让继承者和创造者缩手缩脚,这不是现代教育发展所要求的。让学生们学会找毛病—找设计原理上的毛病;找实验步骤上的毛病;找数据处理上的毛病,没毛病也要想想能否改进。变学生被动地接受灌输为主动探索发现,这样,既激发了学生积极参与学习和研究物理实验的热情,又能迅速提高学生的实验设计迁移能力。当学生们摆脱对书一的依赖与迷信时,其独立性和创造力就被大大地发掘出来。这无论对当前的高考复习还是未来走向社会都是极大的财富。再比如,对实验步骤的设定,每个实验都有可推敲之处,不应绝对化、一成不变而死记硬背,相反地很多实验的步骤,其先后顺序是可以颠倒的(比如许多实验的准备工作中的先后次序),要让学生分析每一步骤在实验中的必然性,是属于准备阶段还是实验过程阶段或数据处理阶段,只要分门别类,其前后顺序自然明晰。当然我们也要通过实验证实还有一些步骤是不得打乱的(比如打点计时器是先打点后放手还是先放手后打点等等),这种开放式的讨论要比老师讲解给学生留下的印象深刻得多。当学生们适应这种学习方法时,学习将成为一种乐趣,学生就不是书本的奴隶,而是权威实验的挑战者,是评介实验设计优劣的法官,是成功的实验发明者。
  二、以多种视角重新审视和组合物理实验板块
  学习贵在总结,在物理实验总复习中,我们不应孤立地看待一个个实验,而应该从这些实验的原理、步骤、数据采集与处理方式的异同点上,给这些实验的分门别类,从而组成不同的实验板块。平时我们都自觉或不自觉地把实验分成力学实验板块、电学实验板块、热学实验板块、光学实验板块。但这样的处理只是简单地重复了物理课本知识的体系,大多数情况下也是为了讲解的方便,没有多大的创意,对于学生思维的开发及对实验科学的领悟能力的培养显得不够深入细致。
  在此,我认为我们要在这些实验的组合板块中挖掘一些功能,培养学生对待实验的常规意识,比如对于力学板块,这是由验证力的合成与分解、打点计时器的使用和测匀变速直线运动加速度、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律等实验组成的一个大的实验板块,我们通过与其它实验板块的比较,就会发现这些力学实验无非是在力F、速度V、加速度a、位移S、质量m这几个量上做文章而已。然后我们看看这几个量是怎么测出来的,今后我们就可以用同样的方式去处理类似的迁移式力学实验了。同时让学生想一想电学实验板块又能得到哪些结论。
  三、熟练掌握基本议器的使用是做好实验的基础
  不管上一年度有无考查仪器的使用,我们对常用的物理仪器都要求熟练运用,这是实验的基础,是实验的工具,任何时候都不过时。在这方面花些时间是必需的。常见的有十三种仪器,这十三种仪器是刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)、天平、秒表、电火花计时器(或电磁打点计时器)、弹簧秤、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。这些仪器的使用在每本复习用书上都有很详细的说明,本文不再多言。
  总之,“实验复习上的突破,带动整体物理水平的提高”。物理作为一门建立在实验基础上的学科,融汇了很多思维方法,比如《验证动量守恒定律》的实验中就用了等效法(用位移代替速度)、累积法(重复打了许多点)、留迹法(用复写纸留下小球落地后的点)等物理思维方法。学生如果能在实验复习中积累摸索出一种好的实验方法,做起实验来就能得心应手,对高考中可能遇到的探索型物理实验题也就迎刃而解了。
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