選考物理二考實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)策略和實(shí)踐

李中衛(wèi)

【摘要】新高考改革后，物理教學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn)。本文根據(jù)浙江省選學(xué)考物理實(shí)驗(yàn)試題的特點(diǎn)，提出了新形勢(shì)下物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)“在交流中學(xué)”、“在觀察中學(xué)”、“在動(dòng)手中學(xué)”三大策略，并進(jìn)行了有效的實(shí)踐，大大提高了學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn) 復(fù)習(xí)策略 實(shí)踐 核心素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）45-0184-02

一、在交流中學(xué)——實(shí)驗(yàn)分類

選學(xué)考物理實(shí)驗(yàn)總共有19個(gè)，首先要分類。物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維指出：“通過(guò)高中階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生能正確運(yùn)用科學(xué)思維方法從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論?！彼晕以诮虒W(xué)中讓學(xué)生充分交流討論并適當(dāng)引導(dǎo)，最后學(xué)生歸納總結(jié)如下：

學(xué)考實(shí)驗(yàn)可分為力學(xué)實(shí)驗(yàn)和電學(xué)實(shí)驗(yàn)。力學(xué)實(shí)驗(yàn)按照使用的儀器可分為三大類：第一類都使用了高中物理“第一神器”——打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，包括用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度，探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，探究功與速度變化的關(guān)系，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；第二類都使用了彈簧測(cè)力計(jì)，包括探究求合力的方法，探究作用力與反作用力的關(guān)系；第三類是研究平拋運(yùn)動(dòng)。電學(xué)實(shí)驗(yàn)按照其工作原理可分為兩大類：第一類工作原理為部分電路歐姆定律，包括描繪小燈泡的伏安特性曲線，探究導(dǎo)體電阻及其影響因素的關(guān)系；第二類工作原理為閉合電路歐姆定律，包括練習(xí)使用多用電表，測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

選考實(shí)驗(yàn)可分為電學(xué)實(shí)驗(yàn)、力學(xué)實(shí)驗(yàn)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)。電學(xué)實(shí)驗(yàn)包括探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件，探究感應(yīng)電流的方向，探究變壓器線圈兩端電壓和匝數(shù)的關(guān)系。力學(xué)實(shí)驗(yàn)包括探究單擺周期和擺長(zhǎng)的關(guān)系，探究碰撞中的不變量。光學(xué)實(shí)驗(yàn)包括測(cè)定玻璃的折射率，用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)。

這樣一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)就建立起來(lái)了。學(xué)生在交流討論之后還進(jìn)一步提煉：使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的前四個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以用同一套實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)做，還區(qū)分了是否需要平衡摩擦力等細(xì)節(jié)。這樣對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解就會(huì)更加透徹。

二、在觀察中學(xué)——拍攝照片和視頻

物理學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維還強(qiáng)調(diào)：“通過(guò)高中階段學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具有批判性思維的意識(shí)，能基于證據(jù)大膽質(zhì)疑，從不同角度思考問(wèn)題，追求科技創(chuàng)新。”

我拍攝了一些實(shí)驗(yàn)的實(shí)物照片，讓學(xué)生找出其中的錯(cuò)誤。比如探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以設(shè)置未平衡摩擦力、細(xì)線與木板不平行、小車初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器過(guò)遠(yuǎn)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與直流電源相連等一系列錯(cuò)誤。學(xué)生在找錯(cuò)誤的過(guò)程中自然就掌握了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)。

我還召集一些學(xué)生做實(shí)驗(yàn)并把實(shí)驗(yàn)視頻拍下來(lái)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)暴露很多問(wèn)題。在解決問(wèn)題的過(guò)程中可以學(xué)到很多知識(shí)。一同學(xué)做描繪小燈泡的伏安特性曲線，連線正確。可當(dāng)他閉合開(kāi)關(guān)，滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)在不斷增大而電流表指針卻一直指在零刻度。師生交流如下。

師：是什么原因？

生：肯定是燈泡出了問(wèn)題。

師：那怎么辦？

生：拿多用電表測(cè)一下。（結(jié)果顯示小燈泡完好）

學(xué)生思索片刻后把小燈泡重新擰緊，然后閉合開(kāi)關(guān)再滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表和電流表的示數(shù)均不斷增大。但此時(shí)另一個(gè)問(wèn)題又出現(xiàn)了，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到另一端小燈泡還沒(méi)正常發(fā)光，只是微亮。

師：這又是為什么呢？

生：電源電壓不夠。

師：那怎么辦？

學(xué)生環(huán)顧四周，換上學(xué)生電源，實(shí)驗(yàn)終于成功了。

學(xué)生觀看視頻的積極性很高，就像是找茬游戲。每當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候教師暫停一下讓學(xué)生思考，復(fù)習(xí)的效果還是挺好的。

三、在動(dòng)手中學(xué)——開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

物理學(xué)科核心素養(yǎng)中很重要的一個(gè)素養(yǎng)就是實(shí)驗(yàn)探究。其中明確指出：“通過(guò)高中階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具有實(shí)驗(yàn)探究意識(shí)，能在學(xué)習(xí)和日常生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出合理猜測(cè)與假設(shè)；具有設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案和獲取證據(jù)的能力，能正確實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究方案，使用各種科技手段和方法收集信息；具有分析論證的能力，會(huì)使用各種方法和手段分析、處理信息，描述、解釋實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果和變化趨勢(shì)；具有合作與交流的意愿與能力，能正確表述、評(píng)估和反思實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程與結(jié)果?！?/p>

美國(guó)著名教育家杜威強(qiáng)調(diào)“從做中學(xué)”，其中一個(gè)重要方面是要?jiǎng)邮值目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)和研究。學(xué)生只有在動(dòng)手、動(dòng)腦中學(xué)，才能使已有知識(shí)得到進(jìn)一步生長(zhǎng)和發(fā)展。教師要為學(xué)生提供一個(gè)能夠“從做中學(xué)”的環(huán)境，而開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室就是最好的選擇。

“在觀察中學(xué)”的實(shí)驗(yàn)照片和視頻強(qiáng)烈地激發(fā)了學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)熱情，各種想法噴涌而出，各種思維激烈碰撞，當(dāng)他們帶著問(wèn)題和思考進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，自然而然出現(xiàn)了很多值得探究的新問(wèn)題。其實(shí)學(xué)生思維很活躍，很有創(chuàng)造力。我們一起開(kāi)啟探究之旅吧。

探究一：

探究變壓器線圈兩端電壓和匝數(shù)的關(guān)系這個(gè)實(shí)驗(yàn)。我們通常是把學(xué)生電源和教學(xué)用變壓器上0、2兩個(gè)接線柱相連，表示接入的原線圈匝數(shù)是200匝；也可以和0、8兩個(gè)接線柱相連，表示接入的原線圈匝數(shù)是800匝。一學(xué)生卻把2、8兩個(gè)接線柱和電源相連，副線圈兩端也有電壓。實(shí)驗(yàn)圖見(jiàn)圖1，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表格中的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出：原線圈2、8間電壓是副線圈0、1間電壓的7.50倍，原線圈2、8間電壓是副線圈0、4間電壓的1.74倍?？紤]到實(shí)際的變壓器為非理想變壓器，所以可以判斷原線圈2、8間的匝數(shù)為600匝。

后來(lái)我又指導(dǎo)學(xué)生把電源和8、16相連，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原線圈8、16間的匝數(shù)為800匝。最后我再向?qū)W生解釋線圈是如何繞制的，學(xué)生就能輕松接受了。

探究二：

一學(xué)生練習(xí)使用多用電表，用直流電壓檔測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)。他突發(fā)奇想，用多用電表的歐姆檔測(cè)一節(jié)干電池的內(nèi)阻，由于考慮到一節(jié)干電池內(nèi)阻較小，所以使用“×1”倍率進(jìn)行測(cè)量，歐姆調(diào)零后用紅表筆接觸干電池正極，用黑表筆接觸干電池負(fù)極，因?yàn)椤凹t進(jìn)黑出”。最后出現(xiàn)了令他驚奇的一幕——?dú)W姆表超量程了（指針偏到了歐姆表零刻線的右邊）。我讓這位同學(xué)畫(huà)多用電表的原理圖，如圖2。歐姆調(diào)零相當(dāng)于把電流表調(diào)到滿偏。他的接法如圖3，相當(dāng)于把兩個(gè)電源串聯(lián)，由于干電池內(nèi)阻較小，電流表超量程。所以他說(shuō)超量程也沒(méi)錯(cuò)，只不過(guò)超的不是歐姆表的量程，而是電流表的量程。歐姆表的量程可是無(wú)窮大。后來(lái)我指導(dǎo)他用紅表筆接觸干電池負(fù)極，用黑表筆接觸干電池正極，顯示讀數(shù)為13.5Ω。學(xué)生畫(huà)實(shí)驗(yàn)原理如圖4。他解釋到：由于歐姆表內(nèi)部電源產(chǎn)生的電流方向和干電池產(chǎn)生的電流方向相反，導(dǎo)致歐姆表內(nèi)部電流表讀數(shù)偏小，從而歐姆表讀數(shù)偏大。實(shí)際上干電池內(nèi)阻一般比13.5Ω小得多，符合預(yù)期。最后，我問(wèn)學(xué)生得到了什么結(jié)論？學(xué)生答：“歐姆表不能測(cè)電源內(nèi)阻?！边@樣多用電表原理就很清楚了。

探究三：

在使用游標(biāo)卡尺的時(shí)候，我曾經(jīng)講過(guò)測(cè)圓環(huán)的粗細(xì)應(yīng)該用游標(biāo)卡尺外測(cè)量爪的下部來(lái)測(cè)。學(xué)生就地取材，做了如圖5和圖6兩次測(cè)量。

圖5和圖6的讀數(shù)分別是2.3mm和2.1mm。雖然僅僅相差0.2mm，但足以說(shuō)明圖6的方法是正確的。學(xué)生的創(chuàng)造力真是無(wú)窮。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)器材、操作和原理有了更加切身的體會(huì)，并且思考和探究的過(guò)程也是知識(shí)不斷生成的過(guò)程，這比整天做實(shí)驗(yàn)題有趣得多，也有效得多。最終學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力得到了提升，實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)也得到了極大的提高。

新一輪的高考改革給物理學(xué)科帶來(lái)劇變，選考物理人數(shù)斷崖式下降。作為物理教師的我們要不忘初心，牢記使命，不斷修煉自己的內(nèi)功，調(diào)整教學(xué)策略和方式，把培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)放在首位，為提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)而努力。

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