2018实验在物理教学中的作用

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　　摘要：实验在中学物理教学中占有举足轻重的地位，教师通过实验引导学生观察、思考、分析综合问题，接受新知识，发现规律;同时形象地演示实验过程，激发学生学习物理的兴趣，培养学生敏锐的观察能力，对培养学生的创新意识及科学探究的能力有很好的促进作用。
　　关键词：物理教练 控制变量 推理论述 构建模型
　　一、通过实验学会构建物理模型
　　在物理教学中，某些概念的建立需要理想化的模型才能实现，例如，电场强度E的建立过程、库仑定律的验证需要点电荷模型，油膜法测单分子直径需要建立球体模型，在动力学中要引入质点，还有单摆、理想气体、纯电阻、点光源等这些都是对研究对象本身的理想化;光滑表面、绝热容器、理想变压器、不计空气阻力等是把物体所处的环境条件理想化;匀速直线运动、简谐运动、光的直线传播、弹性碰撞、等温变化等是把过程理想化。
　　在用单摆测定重力加速度中：原先的各种测定重力加速度的实验(落体法、滴水法、闪频法等)或不够精确或过于复杂，唯独这个实验是用最简单的仪器和方法，得到了较精确的结果。但在实验中，必须选择适当的仪器测定线长和小球直径，还要正确释放单摆，使单摆在竖直平面内做小幅振动，这样才能看做单摆模型，应用单摆公式进行计算。
　　在研究落体运动时，铁片与小纸片从同一高度同时下落，可看到铁片下落得快;将小纸片揉成纸团再与铁片从同一高度同时下落，可看到二者几乎同时落地;大纸片与小纸片揉成的纸团从同一高度同时下落，可看到轻的小纸团下落得快。通过强烈对比，激发了学生探究的动机，促使学生积极思考，从而主动跳出物体下落快慢与重力相关的错误印象，分析现象背后的本质――空气阻力的影响。再通过对空气阻力的分析，让学生意识到正是空气阻力的影响使得落体运动变得异常复杂，一时难以看清问题的本质，从而启发学生从简单入手，抓住主要因素――重力，忽略、排除次要因素――空气阻力，把外界条件理想化，进而引出实验。
　　建立理想模型也可以用理想实验的方法。如电场强度的引入是用理想化的检验电荷考查电场中某点的性质，不同的检验电荷q及q在同一点所受到的电场力分别为F及F，并比较比值F/q与F/q，发现这两个比值相等，即等于一个恒量E，这同时说明这个恒量E跟检验电荷的电量q和它受的电场力F的大小无关，从而引入了电场强度。伽利略就是在从斜槽滚下的小球滚上另一斜槽，后者坡度越小，小球滚得越远的实验基础上，提出他的理想实验的，运用这种理想化的方法，推翻了亚里士多德的理论，为牛顿第一定律的建立奠定了坚实基础。
　　二、在实验中学会研究物理问题的常用方法
　　中学物理实验有相当一部分是定量实验，学生需要分析和处理各种实验数据。处理实验数据最常用的方法是控制变量法、等效法、比较法、图表法。这些方法是研究物理问题的常用方法。
　　控制变量的研究方法在物理规律的探索中经常使用。当多个因素同时作用、共同影响某一物理量时，就要分别独立地研究其中某一因素的影响，这时就要暂时保持其他因素不变，以排除其他因素的干扰，更好地研究这一因素与所要研究量之间的关系，最后通过综合分析得出规律。如欧姆定律的得出就利用了控制变量法。
　　类比是指新事实同已知事物间类似方面的比较。作为一种科学方法，它能启发和开拓我们的思维，能给我们提供解决问题的线索，是提出科学假设和探索新理论的重要途径，它对物理学的发展有不可磨灭的功劳，对学生学习物理也发挥着巨大作用。比如在研究单摆的周期时，通过比较得出单摆的周期与摆球的质量无关，只与摆长和重力加速度有关。
　　还有转化法，如学习电流时，对通过导体时产生的一些现象(如小灯泡发光)确定是否有电流通过;研究大气压的值时，用水银柱所产生的压强研究大气压;由小磁针N、S极指向偏转，我们知道磁场的存在;我们通过扩散现象知道分子在不停地做无规则运动等，这些都运用了转化法。
　　图像是描述物理过程、揭示物理规律、解决物理问题的重要方法之一，它具有形象、直观、动态变化过程清晰等优点，能使物理问题变得简单明了，优化求解过程，有效、简捷地解决问题。在测定干电池的电动势和内阻的实验中，就应该采用图像法处理数据。这样，既可减少误差，又可使数据处理简单省时。
　　三、在实验中提高学生的推理及论述能力
　　分析与表述能力主要是指综合运用物理知识与基本操作，对观察到的实验现象和记录的数据进行分析、推理、判断，以及对实验操作过程进行解释说明的能力。任何一个实验，都是在一定的理论或原理指导下设计的。这些理论或原理的本身就体现了实验的物理思想。课文中的每个实验无不闪烁着科学家认识物理世界的基本方式和实验装置的精巧构思，如库仑定律的验证、油膜法测单分子直径、半偏法测表头内阻、泊松亮斑等。教师应该培养学生用清晰的语言描述实验背景和原理，从实验中总结出物理规律的能力。
　　在楞次定律的演示实验中，主要是通过演示，弄清原来的磁场、感应电流的磁场和穿过线圈的磁通量的变化之间的关系，最后归纳出楞次定律的内容。对感应电流方向的判断，只能借助电流计的指针偏转完成，所以要设计出一个实验判断电流的流向和电流计指针偏转之间的关系。这个问题对学生来说，应该不是一个难题，学生可以利用初中所学的电学知识解决，教师可以通过提问的方式，把这个问题交给学生完成。这样做，不仅可以调动学生主动参与，而且可以培养学生运用实验原理推理论证，设计简单的实验的能力。
　　要归纳科学规律，就要寻找数据之间相互关系的特征，就要进行数据的分析论证。这种特征通常表现为相等、之和、之差、乘积、比值等数学关系。因此在归纳时，就要通过对数据的比较，发现这些特征并归纳出结论。需要把有关数据的乘积或者比值拿来进行比较，才能发现和归纳出它们的规律。启发学生自己发现这些数据之间规律的过程，也是一个培养学生的推理论证能力的过程。
　　总之，物理的基础是实验，培养学生创新能力是物理教育教学追求的目标，而物理实验是激发学生创新意识最有效的手段，要充分认识物理实验在物理教学中的重要地位，积极开展学生实验活动，通过手脑并用，充分挖掘、开发学生潜能，更好地培养学生的观察能力、分析判断能力和实验能力，擦出学生创新智慧的火花。
　　参考文献：
　　[1]张宪之.中国现代物理教学，2013.6.