1、 如何提高学生物理实验能力 2009-6-8 浏览( 124) 【 大 中 小】 物理学是一门实验科学，物理学的建立和发展都是在实验的基础上进行的。实验能力的高低、实验素质的好坏，是衡量一个学生学习物理水平的标准之一。在各级物理竞赛中，实验部分都要占竞赛总分的 3040%。所以，要想在物理竞赛中取得好成绩，必须要提高物理实验的能力。物理竞赛是一项选拔物理学习尖子的活动，试题水平历来显著超出高中物理教学和高考水平，对学生的实验能力要求也比较高。在这两年的奥班物理教学中，我一直在探索如何提高学生物理实验能力。下面把我的一些做法和体会总结如下。一.重视实验基本功的训练，培养学生实验基本操作能力物理实
2、验基本功是指实验的基本理论、基本方法和基本操作技能。实验的基本理论是：（1）认识实验的作用，通过实验是学生了解实验的设计思想和实验的原理；（2）能分析实验误差。实验的基本方法是：（1）了解实验的过程和步骤，能设计表格、整理实验数据、画出图线，得出结论；（2）会利用实验方法（例如：替代法、比较法、半偏法、控制变量法）进行准确的测量。实验的基本技能是：（1）能正确、熟练按操作规程使用的物理仪器；（2）能仔细观察，认真读数、记数、整理数据，对实验结果做出解释；（3）能排除在实验出现简单故障；（4）能写出规范的实验报告。实验基本功的训练主要是在高一阶段，认真做好课本的每一个演示实验和分组实验，通过演示
3、实验、分组实验及课外实验来培养和规范学生的基本实验操作能力。有的老师可能认为课本演示实验和分组实验的内容和难度与竞赛实验相差太大，认为它们对竞赛帮助不大。但我觉得这些实验对于训练学生的实验基本功、培养学生的实验操作能力有重要的作用。例如：“ 安装简单的收音机”和“ 利用双缝干涉测定光波的波长 ”这两个分组实验，据实验室老师反映这两个实验在普通班已经有好几年没有做了。我安排了学生做这两个实验，实验效果十分良好。“安装收音机” 实验，安排了三个课时时间，学生通过这个实验，训练了利用万用表检测电子元件的能力，学会了电烙铁焊接技术以及初步掌握了收音机的调试，进一步认识了无线电发送、接受及三极管放大作用
4、的原理。学生在经过辛苦劳动之后，从自己组装的收音机中听到了电台的声音，喜悦的心情和成功的感受对学生的信心和对物理实验的兴趣有极大的提高。“利用双缝干涉测定光波的波长”实验，我安排在星期二下午科技活动时间进行。这个实验原理十分简单，但对仪器的调试要求十分高，一个仪器没调好实验现象（干涉条纹）就不会出现。经过多次的失败，第一位同学调出来了，这时已经是 4 点 50 分了。随后第二个、第三个调出来了。学生在焖热的光学实验室中，一直做到了 6 点多才把这个实验做完。学生们都感慨“这是有生以来最难做的物理实验”。这个实验主要是训练学生对光学仪器共轴的调试能力，学会使用显微目镜测长度的方法，也锻炼了学生的
5、实验毅力和在失败中总结经验的能力。重视实验基本功的训练，培养学生实验基本操作能力，是提高学生实验能力的基础。二.加强探索性实验教学，提高学生的实验思维能力探索性实验是根据教材的特点和学生实际情况，在学生已有知识和初步具有实验技能的条件下，由教师提出课题，在教师指导下，让学生自己动手、动脑，在实验中观察现象，主动探索，然后得出物理规律。例如：课本安排有一个验证“玻马定律”的分组实验，我将这个验证性实验变为探索性实验。在讲到“ 气体的等温变化玻马定律”时，采用边讲边实验的方法用实验来探索出气体等温变化的规律：从气体的温度、体积、压强三个状态参量出发，思考一定质量的气体的三个状态参量的相互关系，引导
6、学生利用控制变量法先研究温度不变（即等温）的情况下，气体的压强与体积的关系；然后列出提供的实验仪器，要学生考虑怎样利用这些仪器来探索气体的压强与体积的关系，并在教师的引导下完善实验方案，以及在实验中应注意的问题；最后是实验操作，根据实验数据得出“在温度不变时，一定质量的气体压强和体积成反比的关系”。将教材安排的两个课时的内容，在一节课里完成，既提高了效率，也利用探索性实验提高了学生的实验思维能力。采用探索性实验教学，可以让学生自己探索，成为科学知识的主动探索者。学生在做探索性实验时，在教师的引导下思考实验原理、实验的基本步骤及处理实验结果，使学生进行思维，比按课本的步骤来一步步进行实验操作的验
7、证性实验在学习要求和能力的培养方面有了很大的提高。探索性实验教学，提高学生的实验思维能力，使学生具有初步的设计实验能力。三.加强设计实验思想和方法的培养，提高学生的设计实验能力设计性实验是根据实验要求理解实验原理，编写实验步骤，设计实验表格，正确选用仪器和器材，并进行实验操作得出正确实验结果的一种实验形式。在物理实验竞赛中，这种实验较常见，它对学生的能力要求也特别高。设计实验能力是一种最高水平的实验能力，是活化知识、进行创造性活动所必须具备的一种能力。每一个实验都有各自的设计思想，一个成功的实验，其设计思想总包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构思。引导学生领会前人的实验设计思想，体验科学
8、家所经历的探索过程，是一条培养学生具有设计实验能力的有效途径。例如：卡文迪许测量万有引力恒量实验。在介绍这个实验时，利用卡文迪许扭秤实验模型，讲清实验的设计思想：由于物体间的引力非常微小，把微小的引力观察出来，是实验设计的关键。这里卡文迪许把万有引力转化为一对力偶是第一次放大；把力偶的作用转化为石英丝的扭转形变是第二次放大；把扭转形变通过光的反射转化到较大距离的标尺上的读数（光杠杆的放大作用）是第三次放大。通过三次“转化”和“ 放大”的作用，就可以比较准确的观察测量出微小的引力。这个实验的设计思路十分巧妙，第三次放大的是利用光杠杆放大方法，这个方法在常在物理实验竞赛出现。通过分析教材中的著名实
9、验，挖掘出它们的设计思想对于提高学生的实验设计能力有很大的帮助。平时利用课堂上的时间，专门出一些问题来让学生进行设计实验。所出的问题包括实验的目的、实验器材和实验要求等方面的内容。并且引导学生从实验的目的出发，结合实验器材的用途，并利用自己掌握的实验方法设计出几种实验方案，然后按照实验设计的三个原则：1、尽量减小由于实验原理不完善带来的系统误差；2、尽量减小由于测量仪器不准确带来的误差；3、尽量减小外界环境对实验的影响。以及从实验的可操作性、科学性和安全性等方面来选取最佳的实验方案。例如：“怎样用不等臂天平、直尺、砝码、细沙来测量物体的质量”。让学生思考：如果直接用不等臂天平来测量物体结果是错
10、误的，怎样才能消除不等臂的影响是这个实验的关键；然后引导学生考虑直尺的作用，可以用来测量天平两臂的长度；想到这里有学生会想到用 来计算出测物体的质量。但可以体现学生这种方法是否最科学，然后引导学生利用复秤法来设计测量物体的实验方案。例如：“测定一个凹透镜的焦距。实验器材：一个激光器、两个凸透镜、光具座、被测凹透镜”。通过学生回忆凹透镜对光线的发射作用；凹透镜对平行光发射后，出射光线的反向延长线与主轴的焦点就是凹透镜的虚焦点的已有知识的基础上，考虑如何把狭小的激光（平行光）放大，再引导学生利用凸透镜的作用设计出激光扩束的办法，再利用平行光测焦距，最后利用图象法外推得到凹透镜的焦距的实验方法。（如下图所示）
