挖掘演示实验有效因素 培养物理思维能力

陆昌俊

物理是以实验论证为主的学科，随着新课程改革的推进，物理教学中逐步增加了实验演示讲解和实验课堂的比重.“实验出真知”，通过演示实验来讲解物理原理和知识点，让学生在实验中观察总结实验的要点和有效因素，能够提高学生的物理思维能力.笔者以人教版教材为例，从以下三个方面来论述如何进行物理演示实验教学.

一、结合实景，引导猜想

猜想是真理的开始，面对物理问题，人们往往按照“发现问题——提出猜想——做出假设——设计实验——得出结论”的思路来解决.通过对实验特点的细致观察，和人对实验现象及表象感性的理解和理性分析，可以合理地提出有创新思维的猜想，提高物理思维和物理能力.

例如，在高一教学“平抛运动”时有这样一个实验：将实验器械安装好置于桌面，设置完成平抛轨道，将小球放置一个合适的高度，然后在轨道下端放置一个电压复写板，释放小球，使小球在白板上留下痕迹，然后重复上一步骤，使小球多次在相同高度落下，同时每次下移一定距离的白板，使小球在白板上留下不同运动时刻的轨迹.最终以平抛轨道下端为原点，建立直角坐标系，画出网状格，使轨迹特点能够在白板上清晰展现，然后让学生猜想平抛运动的特点.有的学生说：“在小球运动痕迹的每两点之间，水平方向上的距离基本相等，所以在水平方向上应该保持匀速运动，而在竖直方向上的距离有规律地逐渐增大，所以猜想可能是匀加速运动，即s=12at2.”也有同学说小球做的是无规则运动.之后再引导学生自己动手多次展开实验，验证自己的发现和猜想.当学生在演示实验中有了自己的想法和观点，在之后的检验中，无论自己的想法和观点得到了验证还是被推翻，都会记忆深刻.

二、分析误差，深度探究

演示实验可以帮助教师讲解课程，也可以引导学生深度探究物理原理.但是没有绝对完美的实验环境，每个实验都会存在误差，教师在演示实验之后，引导学生发现实验中的误差，并深入分析误差产生的原因，以及误差的处理方法，可以有效地完善实验结果，加深对物理知识的探究.

例如，以“伏安法测电阻”这一实验为例，当选用“电流表外接法”测量电阻时，通常测量出的电阻会比未知电阻Rx偏小，这是因为当未知电阻Rx和电压表V并联时，流经电流表A中的电流，也就是电流表A测量出是流经未知电阻Rx、电压表V的电流之和，因为电压表V分走了一部分电流，所以电流表测量出的电流大于真实流经未知电阻Rx的电流，而电压表V和未知电阻Rx并联，则电压表V表示的电压是未知电阻Rx两端的准确电压.根据伏安法原理R测=U测I测=U真IV+IRxU真，则R测=U测I测=URx+UAI真>Rx，导致所测电阻偏大.

三、主题探索，不竭创新

课堂中的演示实验多为教师演示实验操作学生进行观看，但这样的演示实验往往受控于教室场地的限制，不能使每一个学生都能看清实验的细节，若能够在课堂中设置几次由学生自己探索和设计的实验，将能取得更好的效果.

例如，在教学“测量电源电阻”时，教师可给出一个问题让学生进行思考解决：测量未知电源的阻值，让学生带着问题自己动脑设计实验，自己动手解决问题.现有的实验器材：一个阻值为20Ω的定值电阻R0，一个电压表V（已知该电压表的电阻和量程都足够大，且该表只有刻度而没有数值），未知电源E，开关S和若干根导线.要知道电源的电阻，首先需要知道电源的电压和电流，但是现有的实验器材中没有电流表，且电压表也无法读出具体的刻度值，这看似不可能完成的任务实际上是有解决的办法的.只要学生稍加思考，就会发现断路时电压表也是有负载的，那么，首先尝试将电压表接在未知电源E上，设电压表上的刻度值为E=n1v0（n为电压表指针小格数，v0为每个小格代表的电压数）；再和定值电阻R0并联，接在未知电源E上，则E=n2v0+n2v0R0r，可求出rE=（n1v0-n2v0）R0n2v0.

由学生自己发现疑问，自己带着问题去设计实验，可以调动课堂氛围，培养学生的创造性.

总之，教师应在平时教学中注意方法的使用，以实验引入知识，讲解知识，练习知识，引导学生在实验中观察总结实验的要点和有效因素，鍛炼学生的创新思考能力，提高学生的物理思维能力.