物理實(shí)驗的學(xué)習步驟和方法

中學(xué)物理實(shí)驗是培養學(xué)生科學(xué)的觀(guān)察、實(shí)驗能力，科學(xué)的思維、分析和解決問(wèn)題能力的主要課程之一。正向李政道先生所說(shuō)的那樣：“教物理重要的是讓學(xué)生懂道理……”根據中學(xué)物理教學(xué)的目的和教學(xué)大綱的基本要求，在中學(xué)物理實(shí)驗的教學(xué)過(guò)程中應使學(xué)生在科學(xué)實(shí)驗的基本方法上有一個(gè)實(shí)在的感受，從而培養他們的探索精神和創(chuàng )造性，并受到科學(xué)方法的教育。1．實(shí)驗設計為使實(shí)驗達到預期的目的，必須明白為什么要做這個(gè)實(shí)驗，做這個(gè)實(shí)驗是要解決現實(shí)技術(shù)問(wèn)題、知識問(wèn)題，還是要探索一下教材中將要出現的物理現象等等。解決實(shí)際問(wèn)題的是什么樣的，探索書(shū)中的知識問(wèn)題時(shí)，應當明白是哪一個(gè)問(wèn)題及什么現象。目的明確，是實(shí)驗成功的前題。設計實(shí)驗的基本方法歸納為下面幾種：（1）平衡法。用于設計測量?jì)x器。用已知量去檢驗測量另一些物理量。例如天平、彈簧秤、溫度計、比重計等。（2）轉換法。借助于力、熱、光、電現象的相互轉換實(shí)行間接測量，例如打點(diǎn)計時(shí)器的設計，電磁儀表、光電管的設計等。（3）放大法。利用迭加，反射等原理將微小量放大為可測量，例如游標尺、螺旋測微器、庫侖扭秤、油膜法測分子直徑等。2．探索性實(shí)驗的選題學(xué)生探索性實(shí)驗，并不是去揭示尚未認識的物理規律。而是在經(jīng)歷該實(shí)驗的全過(guò)程之后，對探索性實(shí)驗有一個(gè)實(shí)在的感受，掌握探索未知物理規律的基本方法。探索性實(shí)驗的選題應與學(xué)生的知識水平和學(xué)習任務(wù)相適應。
在選題方面應注意到以下幾點(diǎn)：（1）根據中學(xué)生學(xué)到的數學(xué)知識和在實(shí)驗時(shí)間上的限制，實(shí)驗結果的經(jīng)驗公式以一次線(xiàn)性為宜。如：①線(xiàn)性關(guān)系：Y=a+bx②反比關(guān)系：Y=a+b/x③冪關(guān)系：Y=axb改直：logy=loga+blogx④指數關(guān)系： Y=aexp（bx）改直：Iny=Ina+bx以上各式中x為自變量，y為應變量，同時(shí)又是被測量，a、b為常數。（2）兩個(gè)被測量之間的變化特征具有較強的可觀(guān)察性。（3）經(jīng)驗公式的理論分析不宜過(guò)于復雜。3．物理實(shí)驗的操作方法操作能力，主要是指基本儀器的使用和數據的讀出，儀器、設備的組裝或連接，故障的排除等三個(gè)方面。（1）基本儀器的作用。中學(xué)物理實(shí)驗涉及的基本測量?jì)x器有：米尺、卡尺、螺旋測微器、天平、停表、彈簧秤、溫度計、氣壓計、安培計、伏特計、變阻箱、萬(wàn)用表、示波器。使用基本測量?jì)x器的規范要求是：①了解測量?jì)x器的使用方法，明確測量范圍允許極限和精密程度；②對某些儀器如電表等，在使用前，必須調節零點(diǎn)，或記下零點(diǎn)誤差；③牢記使用規則和操作程序；④正確讀取數據。例如，彈簧秤的正確使用要求是：明確彈簧秤的測量范圍；測量前，記下零點(diǎn)誤差；使用彈簧秤時(shí)，施力的方向應與彈簧的軸線(xiàn)在同一直線(xiàn)上，不能使彈簧秤受力過(guò)久，以免引起彈性疲勞，損壞儀器；正確地觀(guān)察讀數，記取數據時(shí)，不僅要記錄最小刻度能指示出來(lái)的數，還應讀出一位估計數字，數據后面要寫(xiě)明單位。
又如，安培計的正確使用要求是：明確量程；使用前，調節零點(diǎn)；正確連接應與待測電路串聯(lián)，并注意正、負極性；正確讀取數據，注明單位。（2）儀器、設備的組裝或連接。要進(jìn)行一個(gè)物理實(shí)驗，總是需要先把各個(gè)儀器、部件、設備組裝起來(lái)，并要求裝配和連接必須正確無(wú)誤。具體要求是：布局要合理，要便于觀(guān)察和操作；連接要正確，簡(jiǎn)單；實(shí)驗前要檢查，必要時(shí)進(jìn)行預備性調節。例如，電路實(shí)驗，操作要求是：①按照實(shí)驗原理電路圖，安排好儀器、元件的布局，要便于連接，便于檢查，便于操作，便于讀取數據。②正確地連接電路。安培表、伏特表是否分別與待測電路串聯(lián)、并聯(lián)，正、負極性是否正確；滑線(xiàn)變阻器的接線(xiàn)是否合理；連接線(xiàn)路是否符合先支路、再并列、后干路、最后接電源的程序；電鍵是否能控制電路；接線(xiàn)是否簡(jiǎn)捷、牢固。③實(shí)驗前應先檢查電路，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)糾正，并進(jìn)行預備性調節。④?chē)栏癜床僮鞒绦虿僮�，例如，改變電阻器的阻值，是否由小到大，或由大到小，最后，正確讀取數據。
（3）故障的排除實(shí)驗中的故障排除，不單是一種操作能力，它涉及對實(shí)驗原理的掌握程度、分析問(wèn)題處理問(wèn)題的方法、對各部件工作情況的了解等，是一種綜合運用能力。實(shí)驗發(fā)生故障時(shí)，應根據各部件工作狀態(tài)及各部件聯(lián)結處的分析，可能產(chǎn)生故障的幾種因素，逐個(gè)檢查，以致最后排除故障�？傊�，培養實(shí)驗操作能力，是學(xué)習物理的必要基礎，它有利于對知識的理解，有利于自己創(chuàng )造條件探索問(wèn)題，有利于學(xué)生智力的發(fā)展。在物理學(xué)習中，培養操作能力，應有計劃地、分階段地進(jìn)行。第一，操作的認知階段要求對操作技能有初步的認識，在頭腦中形成操作的映象，要求按規定的程序，做一些目的單純的定向訓練；第二，操作的階調階段要求反復練習操作，提高操作的準確性、協(xié)調性。4．物理實(shí)驗中的觀(guān)察內容觀(guān)察是對事物和現象的仔細察看、了解。它是思維的知覺(jué)，智力活動(dòng)的門(mén)戶(hù)和源泉。中學(xué)物理實(shí)驗中的觀(guān)察是一種有目的、有計劃而且比較持久的思維知覺(jué)，一般需要重點(diǎn)地觀(guān)察實(shí)驗的基本儀器、實(shí)驗的設備和裝置，實(shí)驗中的各種物理現象和數據、圖象、圖表，以及教師的規范化操作等等。
（1）觀(guān)察儀器的刻度。儀器刻度的觀(guān)察，主要是弄清刻度值的單位及其最小分度值，由此可確定測量值應估讀到哪一位。（2）觀(guān)察儀器的構造。主要是通過(guò)觀(guān)察，了解儀器的結構原理、每個(gè)部件的作用、測量范圍等等。例如，液體溫度計是利用液體熱脹冷縮的原理制成的。它們的底部都有一個(gè)玻璃泡，上部是一根頂端封閉、內徑細而均勻的玻璃管，在管和泡里有適量的某種液體，管上標有刻度，在溫度改變時(shí)，液體熱脹冷縮，管內液面位置就隨著(zhù)改變，從液體達到的刻度就可讀出溫度值，溫度計由于用途不一，測量范圍也各不相同。例如，體溫計的測量范圍是35～42℃，一般實(shí)驗室的水銀溫度計其測量范圍是20～100℃。（3）觀(guān)察儀器的銘牌。通過(guò)對儀器銘牌的觀(guān)察可了解儀器的名稱(chēng)、規格、使用方法和使用條件等等。例如，有的變阻器的銘牌上標有“滑動(dòng)變阻器，1.5A50Ω的意思是滑動(dòng)變阻器允許通入的最大電流是1.5A，最大阻值是50Ω。（4）觀(guān)察圖像、圖表、示意圖、實(shí)物圖。對圖像的觀(guān)察，主要是觀(guān)察它反映的是什么物理現象，物理量變化過(guò)程怎樣，物理量的變化遵循什么規律。對圖表的觀(guān)察，主要通過(guò)觀(guān)察了解圖表的意義、用途、應用條件以及所列物理量的單位。

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