焦健生

[摘要]每年高考都把實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾樽鳛橐豁?xiàng)重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)題的命題范圍也已由考綱內(nèi)實(shí)驗(yàn)逐漸轉(zhuǎn)向?qū)季V內(nèi)實(shí)驗(yàn)的拓展。實(shí)驗(yàn)考查已由識(shí)記、熟練型演變?yōu)殪`活、能力型，這種命題思想顯然增加了高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的難度，不少教師或?qū)W生感到實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)不好把握，甚至無(wú)所適從。分析研究近年高考物理實(shí)驗(yàn)題發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)題命制時(shí)，注意體現(xiàn)：題在書(shū)外，理在書(shū)中，重在手腦并用。因此，在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)時(shí)，可采用模塊復(fù)習(xí)法，即第一模塊：基本儀器、儀表；第二模塊：實(shí)驗(yàn)基本思想、原理、方法；第三模塊：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可收到很好的復(fù)習(xí)效果。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?模塊復(fù)習(xí) 變通變活

[中圖分類號(hào)]G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2016）08-0051

眾所周知，物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面具有其他教學(xué)內(nèi)容和形式所不能替代的作用。因此，每年高考都把實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾樽鳛橐豁?xiàng)重要內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)題的命題范圍也已經(jīng)由考綱內(nèi)實(shí)驗(yàn)逐漸轉(zhuǎn)向?qū)季V內(nèi)實(shí)驗(yàn)的拓展。如，試題中出現(xiàn)了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，更是凸出實(shí)驗(yàn)考查已由識(shí)記、熟練型演變?yōu)橥卣?、能力型，真正體現(xiàn)了高考以能力立意的命題思想。這種命題思想顯然增加了高考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)的難度，因此，不少教師或?qū)W生感到實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)不好把握，甚至無(wú)所適從。其實(shí)，實(shí)驗(yàn)命題體現(xiàn)了：“題在書(shū)外，理在書(shū)中，重在手腦并用”的理念?？v觀近年高考實(shí)驗(yàn)題，所謂的活題、能力題，均是以教材中實(shí)驗(yàn)原理、方法和器材為基礎(chǔ)編創(chuàng)而來(lái)的，由此產(chǎn)生我們的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)思路和一些做法。

一、復(fù)習(xí)思路

基于“題在書(shū)外，理在書(shū)中”及以能力立意的命題思想，我們把教材中的實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)思想、原理、方法、器材等）及其相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分層、歸類，形成三大模塊，第一模塊為基本儀表、儀器；第二模塊為基本思想、原理、方法；第三模塊為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。從層次上來(lái)說(shuō)，第一、二兩模塊側(cè)重于基礎(chǔ)，第三模塊則體現(xiàn)能力。每個(gè)模塊還可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況再分成若干小專題。

各模塊在再現(xiàn)、強(qiáng)化課本實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，著力拓展、變通、變活書(shū)中實(shí)驗(yàn)或其相關(guān)問(wèn)題，著眼于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，形成由單向到橫向、縱向的發(fā)散性復(fù)習(xí)思路，這不僅打破了以往那種就事論事、單向掃描式的復(fù)習(xí)模式，更重要的是打開(kāi)了學(xué)生的思維，避免了學(xué)生思維的狹隘和定式，達(dá)到以知識(shí)訓(xùn)練能力，以能力覆蓋知識(shí)的目的。

二、實(shí)施模塊復(fù)習(xí)

第一模塊：基本儀器、儀表

本模塊的復(fù)習(xí)涉及中學(xué)教材中出現(xiàn)過(guò)的各種儀器、儀表的使用、功能及其衍生出的問(wèn)題。如多用電表除可作為歐姆表測(cè)量電阻外，還可測(cè)量電流、電壓，可檢測(cè)電路故障，又如在復(fù)習(xí)電學(xué)中電壓表、電流表時(shí)，除復(fù)習(xí)它們的基本使用外，可涉及它們是如何由小量程的電流表改裝而成的？還可復(fù)習(xí)它們作為實(shí)際電表時(shí)，如何測(cè)量其阻值？如何分析在測(cè)量電阻時(shí)，它們對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的誤差？如此，圍繞同一問(wèn)題或?qū)ο螅儞Q角度創(chuàng)設(shè)題境，往往能使學(xué)生學(xué)會(huì)前后連貫，融會(huì)貫通。

[例1]使用多用表測(cè)量時(shí)，如圖1所示，當(dāng)指針位置如圖1中灰三角箭頭所示，則測(cè)量的是____，測(cè)量結(jié)果為_(kāi)___。（2）當(dāng)指針位置如圖1中自三角箭頭所示，則測(cè)量的是____，測(cè)量結(jié)果為_(kāi)___。（3）當(dāng)指針位置如圖1中黑三角箭頭所示，則測(cè)量的是____，測(cè)量結(jié)果為_(kāi)___。（4）當(dāng)指針位置如圖1中黑三角箭頭所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么接下來(lái)的操作步驟應(yīng)該依次為：①____，②____，③____。測(cè)量結(jié)束后應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)撥到④____或者_(dá)___。（5）無(wú)論用多用電表進(jìn)行何種（直流）測(cè)量，電流都應(yīng)該從表筆經(jīng)____插孔流入電表。在使用歐姆檔測(cè)量時(shí)，多用電表內(nèi)部的電池的正極將跟表的面板上的____插孔相連。

解析：（1）本小問(wèn)測(cè)量的是直流電流，量程為10mA，應(yīng)該用滿刻度為10的刻度線讀數(shù)。由于不是10分度，在讀出3.2以后，不應(yīng)該再向下估讀，所以測(cè)量結(jié)果為3.2 mA。（2）本小問(wèn)測(cè)量的是直流電壓，量程為50V，應(yīng)該用標(biāo)滿刻度為50的刻度線讀數(shù)。由于是10分度，在讀出16 V后，還應(yīng)該估讀下一位，結(jié)果為16.0 V。（3）這時(shí)測(cè)量的是電阻，倍率為100，按表盤最上方的刻度讀數(shù)，結(jié)果為3.4×10³Ω。（4）測(cè)電阻時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度小，說(shuō)明倍率太小了，所以應(yīng)該增大倍率，操作步驟是①改用歐姆檔1 kΩ倍率，②重新調(diào)零，③測(cè)量并讀數(shù)，④OFF，交變電壓最高檔。（5）電流應(yīng)從紅表筆經(jīng)“+”插孔流入電表。內(nèi)部電池的正極跟“一”插孔相連。

上面例題，充分利用了多用表的一些常用功能，這些都是實(shí)驗(yàn)時(shí)要求掌握的。一題多問(wèn)，大大擴(kuò)大了學(xué)生的視野。

第二模塊：實(shí)驗(yàn)基本思想、原理、方法

本模塊的復(fù)習(xí)著眼于教材中實(shí)驗(yàn)的基本思想、原理的遷移，基本方法包括基本物理量的測(cè)量；數(shù)據(jù)、圖表的處理，誤差分析等，目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)遷移教材中的實(shí)驗(yàn)思想、原理、方法到新的題境中去，學(xué)會(huì)變通和應(yīng)用。

[例2]某電壓表的內(nèi)阻在20 kΩ～50 kΩ之間，現(xiàn)需測(cè)量其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用的器材：

待測(cè)電壓表V（量程3V）

電流表A₁（量程200μA）

電流表A₂（量程5mA）

電流表A₃（量程0.6 A）

滑動(dòng)變阻器R（最大阻值1 kΩ）

電源ε（電動(dòng)勢(shì)4 V）、電鍵S

（1）所提供的電流表中，應(yīng)選用____（填寫字母代號(hào)）。

（2）為了盡量減小誤差，要求測(cè)多組數(shù)據(jù)。試在方框中畫(huà)出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖（其中電源和電鍵及其連線已畫(huà)出）。

解：選A₁；電路如圖2b所示。為了測(cè)多組數(shù)據(jù)，必須利用滑動(dòng)變阻器改變通過(guò)電壓表的電流及加在電壓表兩端的電壓?；瑒?dòng)變阻器接入電路有兩種連接方式，即限流式接法與分壓式接法。在本題中應(yīng)該采用哪種連接方式呢？不妨假設(shè)采用限流式接法，那么電壓表兩端得到的最小電壓為：U_min≈εR_V/（R_V+R）=3.8（V），可見(jiàn)這個(gè)最小電壓也超過(guò)了電壓表的量程，違反了安全性原則；另一方面，在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的過(guò)程中，電壓表兩端電壓的最大調(diào)節(jié)范圍一定在0.2V以下，這樣就使相鄰的電壓測(cè)量值非常接近，必定降低實(shí)驗(yàn)的精度。綜上所述，限流式連接方式對(duì)本題是不適用的。故只能采用分壓式接法。實(shí)際上，在負(fù)載電阻R遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總阻值R時(shí)，通常都采用分壓式接法。本題符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖2（b）所示。

上面的例題，源自課本而高于課本，考查了學(xué)生靈中學(xué)教學(xué)參考2016年3月總第260期活遷移知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的能力，為學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，奠定了堅(jiān)實(shí)的能力基礎(chǔ)。

第三模塊：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)類

所謂設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，就是題目要求學(xué)生在已有實(shí)驗(yàn)知識(shí)和能力的條件下，自行設(shè)計(jì)一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)方案，其中包括實(shí)驗(yàn)原理，選擇器材、安排步驟、處理數(shù)據(jù)、分析誤差等，其綜合思維能力要求高，是對(duì)基本實(shí)驗(yàn)思想、方法等的遷移和運(yùn)用，本模塊的復(fù)習(xí)建立在前兩個(gè)模塊的基礎(chǔ)之上，是實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中的重頭戲。

[例3]欲將量程為100μA，內(nèi)阻為500Ω的靈敏電流表改裝為量程為1 mA的毫安表：（1）需要給它____聯(lián)一只R=____Ω的電阻；（2）需要用一只標(biāo)準(zhǔn)毫安表對(duì)改裝毫安表進(jìn)行校對(duì)，校對(duì)所用的器材的實(shí)物圖如圖3（b）所示（其中標(biāo)準(zhǔn)毫安表事先已與一只固定電阻串聯(lián)，以防燒表），校對(duì)過(guò)程要求通過(guò)毫安表的電流能從0連續(xù)調(diào)到1 mA。請(qǐng)按要求在方框中畫(huà)出校對(duì)電路圖，并在所給的實(shí)物圖上連線。

解析：（1）電流表擴(kuò)大量程應(yīng)并聯(lián)小電阻。分流電阻上的電流是滿偏電流的9倍，因此阻值是表頭內(nèi)阻的1/9。（2）電流表的校對(duì)應(yīng)將兩表串聯(lián)。為了從零開(kāi)始，滑動(dòng)變阻器用分壓接法。答案為：串，55.6。（2）如圖4（a）、（b）所示。

上述例題，在設(shè)計(jì)原理、選擇接法、實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)上，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ鹨豢疾?，充分顯示出設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)在考查學(xué)生靈活應(yīng)用實(shí)驗(yàn)知識(shí)能力的功效。

三、結(jié)束語(yǔ)

以上三大模塊，分層推進(jìn)，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律，復(fù)習(xí)的效率大大提高。

值得說(shuō)明的是：實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ荒茉谡J(rèn)真做實(shí)驗(yàn)，不斷總結(jié)中得到培養(yǎng)和提高，為此我們開(kāi)放了實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生在理論和實(shí)踐上同步提高。

（責(zé)任編輯 易志毅）