中学物理优秀获奖论文物理实验能力的培养

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中学物理优秀获奖论文物理实验能力的培养
丰顺县第一中学     彭国良
实验，是在人为控制的条件下，利用仪器、设备、突出自然界或工农业中的物理现象的主要因素，使其反复再现。它的特点：一是可控制性，二是可重复性。
物理实验教学的任务，就是通过演示实验、学生实验和课外实验，使学生深刻地理解概念和规律是怎样在实验基础上建立起来的，并掌握一定的实验能力；同时，在这一过程中培养学生严格、细致、实事求是、刻苦钻研、一丝不苟的科学态度，勤于动手、善于思考、讲究科学方法的踏实工作作风，以及遵守操作规程，爱护国家财物的高尚道德品质。总之，就是打好思想基础，业务基础，培养实验能力。
实验能力，主要是指掌握实验技能和方法，自己创造物理实验条件，进行物理实验的能力。我们从观察能力、操作能力、数据处理能力、以及实验设计能力四个方面论述。
一、观察能力
观察是一种有目的、有计划、较持久的知觉。而实验的根本任务是人为地创造条件进行观察。观察目的有：一是了解现象，按计划仔细地观察知觉对象，通过注意、想象、比较来知觉对象的特点及其变化等；二是取得资料，通过测量取得一些数据；三是发掘问题，观察不单是眼睛注视，还必须进行积极的思维，要善于从平常的现象中发现不平常的内容，或发现细微的，但很有意义的问题。
观察为观察者的一种能力，一种素养，并不是天生具有的，而要通过培养和训练。在实践的活动中逐步形成和发展的。因此，在教学实践中，应做好如下的工作。
第一，要鼓励学生善于观察，勤于思考，养成良好的观察习惯。例如：小气象站测量降水量的雨量筒。在无风的天气里，雨点竖直落在雨量筒里，根据筒里水深度，便可知每小时的雨量。然而，在有风的天气里，雨点落的路径被吹斜了，这样，这种方法测量得出的雨量还能准确地反映真实雨量的多少吗？第十届全国初中物理知识竞赛（复赛）试题中，出现了类似问题。
第二，在课堂教学中，创造实验条件，引导学生进行观察。教学中进行演示实验，不单是为了有助于对知识的理解，而且特别是有利于培养学生的观察能力。教师在进行演示之前，必须给学生明确观察的目的、任务，即观察什么？怎样观察？以此激发学生的实验兴趣。例如：在学习光的全反射现象及产生全反射的两个条件，推出临界角的计算公式，进行下列实验，让学生进行观察和思考。
在圆形水槽里放入一条金鱼，使学生都能看到金鱼，再用一块双层玻璃板（内有空气薄层）坚直放入水槽中，把鱼隔在板后，然后转动玻璃板，当转到某一位置时，有部分同学便看不见金鱼，为什么？（要求：用光的全反射原理解释）
第三，要教给学生观察的方法。物理实验观察，通常采用的方法有：对比观察法和归纳观察法。
1、对比观察法。
人们认识事物、现象，往往是通过对两个事物、现象的对比，或把某一些现象发生变化的前、后情况进行比较来实现的。

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例如：观察物质熔解或凝固时体积变化，就可以把石蜡放在烧杯里，先用酒精灯徐徐加热使其全部熔解，这时可观察到石蜡液面是平的，标上记号；待石蜡冷却后，经过观察，虽然高度没有明显变化，但表面凹下去了。
再如：还可以人为地控制条件，使液体在常压|、加压，减压下沸腾，比较后可知，沸点随外界压强的变化而变化。
总之，使用对比观察法，有利于掌握现象的特征以及它与其它类似现象的区别。
2、归纳观察法。
通过对个别现象分别进行观察，得到一些个别的结论，再分析归纳，从而得出一般的规律的观察方法就是归纳观察法。
例如：探求声音是怎样发生的，可以通对各种现象的观察、归纳得出结论。
观察1：有橡皮槌敲音叉股，可以听到音叉发出的声音。把悬在细线上的小球跟发声的音叉接触，小球被音叉弹开；用手指轻轻接触发声音叉，可以感受到它在振动。
观察2：拨动乐器的弦，可以听到声音。仔细观察发声的弦，可以看到它的轮廓变得模糊了，而且中间比较粗，弦的外形的改变，正是因为它在很快地振动的缘故，弦停止了振动，声音也随之消失了。
通过观察，归纳得出结论：一切发音的物体在振动，振动的物体是发声的源泉，即声源。
可见，使用归纳观察能力，有利于掌握现象的实质及研究比较复杂现象的一般规律。
总之，培养观察能力，要明确观察的目的、任务，激发学生的观察兴趣，要使学生养成善于观察，勤于思考的习惯，要教给学生观察的方法，对学生的进行观察训练，要求观察得准确、全面、细致、敏捷。
二、操作能力
操作能力，主要是指基本仪器的使用和数据处理，仪器、设备组装或连接，故障排除等三个方面。
1、基本仪器的使用。
中学物理实验涉及的基本测量仪器有：刻度尺、天平、弹簧测力计、计时器、温度计、电流电压表、示波器等。
使用基本测量仪器的规范要求是：
（1）、了解测量仪器的使用方法，明确测量范围和精确度；
（2）、对某仪器如天平电流电压表等，在使用前，必须调节零点或记下零点误差；
（3）、牢记使用规则和操作规程；
（4）、正确读取数据。
2、仪器、设备的组装连接。

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要进行物理实验，总是需要先把各个仪器部件、设备组装起来，并要求装备和连接必须正确无误。具体要求是：布局要合理，要便于观察和操作；连接要正确、简单；实验前要检查，必要时进行预备性调查节。
3、故障的排除。
实验发生故障时，应根据各部件工作状态及各部件联结处的分析，可能产生故障的几种因素，逐步检查，以致最后排除故障。
总之，培养实验操作能力，有利于知识的理解，有利于自己创造条件探索问题，有利于学生智力的发展。
三、数据处理能力
为了得到正确的实验结果，必须具有一定的数据处理能力，在中学阶段，处理数据的主要方法是列表法、图象法，它能够直观地显示出变量之间在一定范围内的关系，总结出一般规律；同时，也可由实验图象求未知量。
图象法的具体要求是：一是建立坐标系；二是描绘实验数据点，连成图线；三是根据所得图线，推导变量之间的函数关系，探索相关问题。
四、实验设计能力
物理实验教学，不仅要求学生会正确使用基本仪器进行观察、测量和读取数据，掌握一定的操作技能，会简单地处理实验，得出结论，而且应当培养学生根据确定的目的、任务，自己独立地设计实验方案的本领，即培养学生实验设计能力。
近几年，设计性竞赛题已成为全国初中物理竞赛的一个热点题型，如1997年初赛题中，用圆柱形塑料瓶、水、尺和石头测食用油的密度，1998年复赛题中，利用虹吸现象测蜡烛的密度，2000年升中考试中，利用长尺、铅笔、硬币，测硬币的质量等，由于这类题技巧性强，灵活性高，因而能较好地考查学生的实验设计能力和思维能力。
物理实验教学只是物理教学过程中的其中一种。使学生全面掌握理解知识尚须其它教学手段、方法相互配合，合理地组织教学、选择有效的手段和方法，才能达到预期的教学目的。