中学物理实验复习八法
实验是物理教学的重要一环,重视实验复习不仅有助于牢固掌握物理知识和提高实验技能,而且根据记忆的活动规律可以把复习内容变为智力活动的直接对象,会提高学生对物理概念和规律的记忆效果。所以对实验复习方法的探讨显得很有必要了,江苏海门县天补中学沈惠冲老师总结了几种实验复习的方法。
现场操作复习法
把实验仪器放在实验桌上,让学生根据实验原理、目的、要求,分组进行现场操作,并对教师提出的问题进行思考和答辩。
如复习“用伏安法测电阻”时,电键、安培表、伏特表各两只,滑动变阻器、学生电源、小灯泡、小型电动机待测电阻各一只,导线若干,由学生选择实验所需的器材按要求连接好实物图,分组单独操作。比连图正确、比实验步骤规范、比实验误差要小。并向学生提出:除书本介绍的方法外,是否利用这些器材还可以采用其它方法,比答辩正确及其实验思维的灵活性。
这种复习方法,既能了解学生对仪器的用途、使用方法。又能考查学生对某一实验目的要求的掌握程度,同时也能培养学生的动手能力,避免了差生袖手旁观看实验的情况,增强了学生竞争意识,激发他们求知的自觉性。
信息反馈复习法
由学生在实验过程中发生、发现的问题师生共同讨论,及时纠错,达到复习巩固物理概念的目的。
如在复习“测定物质密度”时,有的学生使用量筒或量杯时,读数不准或记录错误,在测正方体木块的体积时,有的学生不用刻度尺直接测量,而盲目地也用排水法测,造成误差很大;在测定盐水密度时,有的学生对“适量的盐水”不理解,致使盐水倒入玻璃杯时溢到杯外,也有的学生在使用天平时,对游码数值读不准等等。教师在巡视中把这些信息及时反馈上来分析研究,指出纠正的方法。
利用此方法复习,能及时解决学生“不起眼”的疏漏之处,取得“短平快”的效果。
是非辩析复习法
实验复习中,有意在仪器的连接或安装、实验的步骤、读数记数等方面设置错误,让学生分辨是非,明确该怎样做好某个实验。
如复习“测定小灯泡的额定功率”时,教师故意将器材错连成下列情况,让学生指出错误,提出改正意见,并动手实验一下正确的连接方法,说明理由。
这种复习方法能很好提高学生的是非判断能力,也能考核学生对实验基础知识和基本技能等方面的掌握程度,使学生理解为什么这样做的道理,此法易接受。能有效地解决实验复习“满堂灌”。
列表复习法
把实验目的、原理、步骤注意点或者把实验中观察到的现象、数据记录下来,通过列表的形式组织复习。
如复习“研究凸透镜成像”实验时,列表如下:
物距(U)像距(υ)像的性质倒立或正立放大或缩小实像或虚像应用U>2f2f>U>fU<f先让学生填写,在交流的基础上请周围同学补充完整。最后教师作总结性发言。
此法简单、明了,条理清楚,实验的重点、难点、注意点突出,学生易懂易记易掌握,颇受学生欢迎。
连锁复习法
就是在复习某一实验时,把与之相关的其它实验联系起来复习。
如复习“测定物质的比热”时,在使用实验器材中,除了量热器外还有天平、量筒、温度计等,所以在实验中除了复习物质比热测定的操作过程等,还对天平、量筒(杯),温度计的使用也分别进行复习。
这种方法能取得复习一点带动一片的效果。
口诀复习法
将实验操作过程编成口诀或顺口溜,让学生复习增加记忆。
如天平的使用是初中物理实验中重要的实验之一,要求学生人人掌握,为此,把书本上的操作过程和注意点编成如下顺口溜,帮助学生记忆。
小小天平准确精,脏物超重不能称。
使用之前先调整,水平放置后平衡。
左盘中央放称物,砝码放在右盘中。
取放砝码用镊子,切记不可用手碰。
指针示中为天平,称后砝码放盒中。
利用这种复习方法,学生感到轻松愉快好掌握。
提问复习法
针对某一实验,总结几个问题对学生提问,达到复习巩固有关物理概念的目的。
如复习“温度计的使用”时,我总结了这样几个问题让学生讨论:(1)煤油温度计,酒精温度计,水银温度计有什么不同?(2)实验室里常用的温度计是什么温度计?它与医用温度计相比有什么不同?它们的制造原理是什么?(3)温度计的细管中为什么不灌入水?使用时应注意哪些?(4)伽利略温度计是怎样判断气温高低的?它有什么不足之处?
这种复习方法,能将实验知识挖得深,讲得透,有时和其它方法混合使用,复习效果更佳。
问卷复习法
通过试卷练习的形式对课本中的实验知识系统复习。这种方法大家常用,这里不作举例说明,它不同于试卷考核,主要通过试卷的形式发现问题对症下药。让学生各自明了自己的弱点,以便取得花时少收效快的目的。
这种复习方法,面广量大,最能反映学生的总体水平。
复习方法是多种多样的,有时采用“单一”的,有时采用“杂合”的,要视复习内容、仪器设备、施教对象而采用不同的方法。但有一点是统一的,即实验复习的重点应放到教材的重点和难点上,千方百计使学生的知识系统化,在新的水平上加以掌握记忆,融会贯通。
以“设计思想”作横向联系进行物理实验总复习
物理实验总复习,是中学物理实验教学的一个重要环节。总复习时,应该扩展实验课的内容,使学生获得新的知识和新的技能,通过实验总复习,应该使学生加深对实验的理解,并且在实验能力方面有所提高。
中学物理课本中设置的255个演示实验及49个学生实验,都是前人智慧的结晶。前人为了尽量提高实验的精度、可见度及便于操作等,对每个实验进行了反复改进,每个实验都包含十分丰富的科学内容,有许多实验设计得极其巧妙。使学生充分领会各个实验在设计上的科学性及巧妙之处,可以使学生从中受到科学方法的启迪,这对培养他们的科学思维能力和促使他们将来自觉地运用这些科学实验方法从事科学研究是有重要意义的。
由于物理教材中的实验,只能配合课程教学内容分散设置,加上课本本身对实验设计思想讨论较少,学生自己又缺乏对实验设计思想进行归纳、总结、分类的能力。这样,各个实验的设计思想就不可能在学生的头脑中留下鲜明的印象,这就要利用实验总复习这个环节来弥补。
物理实验的设计思想有“垒积法”、“控制法”、“替代法”、“留迹法”等等,永康县二中季光湘老师以“替代法”为例介绍了具体做法。
提出课题
“替代法”是物理实验中用得最多的设计方法,通过替代,可以使不可感知的物理现象变成可感知的物理现象;有许多物理现象变化太微小,我们必须通过替代增大其可见度;有许多物理量不容易直接测量,我们可以用易直接测量的量来代替;有时,我们还用“替代法”减小实验的误差。所以“替代法”是中学物理实验的重要方法,特别是宏观世界里的天体运动及微观世界里的分子物理现象、电学现象、物理光学和原子物理学,若不采用相似的模型来替代进行观察分析,就不能使学生理解,更不能提高到理论上来认识。“替代法”几乎在每一章的物理实验中都可以看见它的足迹,要求同学们把物理课本中用“替代法”设计的实验都找出来。
引导学生进行归纳分类
在学生把课本中所有用“替代法”设计的实验都找出来之后,引导学生从“替代的作用”角度把“替代法”设计的实验分成几种类型,多数学生分成四类。
(1)现象替代
即用某些容易显示的现象代替不容易显示的现象。例如温度计、气压计用水银柱的升降代替气温气压的变化;各种电表用指针的偏转代替电流电压的变化;示波器用荧光屏显示的波形代替电子的运动及电流电压的变化;“布朗运动”代替分子运动等,这种替代类型的实验,在中学物理课本中有63个。
(2)等效替代
即用效果相同的容易观察测量的量代替不容易观察测量的量。例如“碰撞中的动量守恒”这个实验中,用小球飞出的水平位移代替它的飞出速度;“测定匀变速直线运动的加速度”这个实验中,是通过测定位移来代替测加速度的;观察平行板电容器的电容变化是用观察静电计测出的电势差变化来代替的。这种替代类型的实验,中学物理课本中有28个。
(3)等值替代
即用已知量代替待测量,当外界条件完全相同,则它们是等值的。例如用不等臂天平称物体质量时,用“替代法”既方便又可减小误差,用伏安法测电阻时,用“替代法”可以减小系统误差。这种替代类型的实验,中学物理课本中有4个。
(4)模拟替代
即用某些相似的形象化的物理模型代替不能感知的物理现象。例如用弹性小球模型代替分子;用枣糕模型代替原子;用奎宁的针状结晶悬浮在蓖麻油里放入电场里微屑排列起来的形象代替电子线;用稳恒电流场模拟静电场等。这种替代类型的实验,中学物理课本中有12个。
引导学生从“替代作用”角度进行分类的目的,是为了突出“替代法”这种实验设计思想的地位作用,让学生充分体会到“替代法”的好处,使学生加深对这种实验设计思想的重要性的认识。
对每个实验,还要引导学生搞清楚下列五个问题
(1)为什么要替代?(2)怎样进行替代?(3)为什么能这样替代?(4)替代后会造成什么误差?(5)替代时要注意什么问题。
引导学生讨论这五个问题的目的,是为了突出“替代法”这种实验设计思想的科学性,使学生充分体会到“替代法”的妙处。搞清楚了这五个问题,也就搞清楚了每个实验的目的、原理、步骤,产生误差的原因等,达到了复习的目的。例如“用冲击摆测弹丸的速度”,必须搞清楚:①弹丸的速度无法直接测量,必须通过测出别的量来间接得到。②实验是通过测出弹丸的质量m、沙箱的质量M,摆长L及摆锤摆动的最大角度θ来代替测弹丸的速度V的。③因为水平方向动量守恒,得mV=(M+m)V′,又沙箱摆动时机械能守恒,得12(M+m)V′2=(M+m)gh,又h=L(1-cosθ),所以V=M+mm2gL(1-cosθ)。④误差来源主要是:摆锤扭动,弹丸没有正射入孔,指针受到阻力等。⑤要减小误差,应将实验装置水平放在桌子上,调节四根线的长度,使弹丸恰好能射入摆锤内,并使摆锤摆动平稳,要使指针先偏转适当角度,并且在使指针能停留在任何位置的前提下尽量减小摩擦。这五点搞清楚了,这个实验的基础知识也就掌握了。这样以设计思想为中心对这五点进行讨论,使学生有“新鲜”感,能使学生加深对实验的理解,更主要是能使学生充分体会到前人设计出这种测弹丸速度的办法是多么的巧妙。
根据“设计思想”布置实验展览进行实验总复习时,开放实验室,让同学到实验室去通过“动手”复习实验,是大家都重视采用的方法。我们的做法不同点是实验的布置不是按力学、热学、电学、光学、原子物理学的顺序,而是根据“设计思想”布置成几块,要求学生在设计思想指导下做这些实验。有的实验同时用几种方法设计的。如:“用单摆测重力加速度”这个实验既用到“替代法”又用到“垒积法”,可以采取在各块都布置一个的办法;有些实验是直接进行观察测量的,可以将这些实验单独布置一块,每一块确定几个典型的实验要求学生重点做。这样布置的目的,是为了使学生通过“做”来领会各种设计方法的作用和妙处。
引导学生用设计思想作指导,对课本中的实验进行补充、改进、拓宽,提出一些课题开展实验设计活动这一步的目的,是为了引导学生将学到的实验设计思想进行应用,开拓他们的想象力。实践证明,学生积极性很高,思维极其活跃。例如,有一个学生提出:测弹丸的速度,可以把弹丸竖直向上发射,只要测出从发射到落回原处的时间,就可以得到弹丸的速度。有一个学生提出:将充气的塑料袋缓慢地从装了水的量杯中浸下去,既可以从深度得到压强的变化,又可以从水面高度变化得到塑料袋内气体体积的变化,岂不是可以验证玻-马定律吗?有一个学生提出:欧姆表测电阻是粗略的。如果用变阻箱代替待测电阻,让欧姆表指针偏转相同,则变阻箱的阻值就等于待测电阻的阻值,误差可以大大减小。这样的例子举不胜举。尽管学生的许多想法是片面的,不可行的,但是让他们的思维充分发散,再引导他们从可行性、科学性上对自己的设想进行讨论研究,有的还可以供给仪器让他亲手做一做,找出失败的原因。这样做,对培养学生思维能力,创造能力是有好处的。
采用“以设计思想作横向联系”的复习方法,调动了学生学习的积极性和主动性。不但达到了复习巩固实验基础知识和基本技能的目的,而且能使学生加深对实验的理解,并使各种科学的实验方法在学生的脑子里留下鲜明的深刻的印象,这为他们将来能自觉地应用这些科学方法从事科学研究打下了一定的基础。
由于我们还是初次采用这种复习方法,虽然收到了一定的效果,但一些做法还很不完善,还有待进一步改进,诚恳希望各位同行给予指导。
中学物理实验操作的考试
物理实验操作目标
为有的放矢地进行实验操作考试,按教育学、心理学的原则,由简单到复杂,由低级到高级对实验操作领域审慎地进行分类,吴县初中物理实验操作考试试验课题组张善贤、尤松麟等老师总结划分为感知、学会、技能、技巧、设计五个层次,它们的大体含义是:
(1)感知
知道实验常规,了解操作规程;了解常用仪器及用途;知道实验的目的、装置、过程和结论等。
(2)学会
知道抓住对象的主要特征,能重复教师示范过的实验,逐步达到正确组装与无误操作;能作简单的纪录,会写简单的实验报告。
(3)技能
明确观察对象变化的条件;能独立准确进行实验操作;能排除简单的故障;能正确解释实验的结果和了解误差成因,进行数据处理。
(4)技巧
能独立、准确、迅速地进行实验操作、排除较复杂的故障及能进行误差分析;能选用较好的实验方式进行接近定量水平(减小误差)要求的实验;能熟练地写出规范化的实验报告。
(5)设计
能改进实验装置和实验手段;设计出新的实验,设计和编排实验步骤;创作新的行为动作。
(就一般初中生而言,应着重于前三级学习水平)。
按以上分类标准,我们在系统、深入梳理物理实验教学内容的基础上,以标准为准绳,教材为依据,从学生的实际学习水平、实验过程中的行为和本县设备条件出发制定了实验操作目标的具体内容和要求,全面列出《初中阶段各实验操作细目的学习水平分类表》,表中一类是单个仪器的性能及使用,另一类是按实验内容进行的组装及实验操作,这样不仅使平时的教学有章可循,也为实验操作考试的结构和内容提供了科学的依据。
实验考试的内容