徐小琴

(江蘇省南通西藏民族中學(xué) 226001)

實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)的重中之重，實(shí)驗(yàn)方案的選擇、數(shù)據(jù)的收集與加工是關(guān)系到實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的關(guān)鍵，隨著技術(shù)的發(fā)展我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)也在發(fā)展，在實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)方面DIS實(shí)驗(yàn)的占比在不斷地增加，為此我們不得不重視傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與DIS實(shí)驗(yàn)的有機(jī)融合，同時(shí)從高考的實(shí)際來(lái)看，數(shù)據(jù)處理又充分體現(xiàn)了學(xué)生處理信息的能力，為此筆者從這兩個(gè)方面談幾點(diǎn)筆者的思考.

一、有機(jī)融合傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與DIS實(shí)驗(yàn)

一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)⒛骋粡?fù)雜的物理理論詮釋得直觀而明了，可以說實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)中最讓我著迷的部分.我們接觸的實(shí)驗(yàn)可以分為兩類：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和DIS實(shí)驗(yàn)，下面就介紹一下我對(duì)這兩類實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)感受.

雖然平常上課時(shí)，老師多以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)我們進(jìn)行探究，但是偶爾接觸過幾次DIS實(shí)驗(yàn)之后，我發(fā)現(xiàn)這種信息時(shí)代的產(chǎn)物和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有著明顯的差別.

1.設(shè)備特點(diǎn)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所采用的設(shè)備大多數(shù)是將十八、十九世紀(jì)的物理知識(shí)作為理論基礎(chǔ)的，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室里的很多傳統(tǒng)儀器是用了十幾年的老式裝備.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材主要有：刻度尺、秒表、彈簧秤、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、各類電表等等.這些儀器的功能都比較單一，每做一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都需要采用多項(xiàng)儀器搭配使用，而且實(shí)驗(yàn)過程相當(dāng)緩慢，還需要大量的人工測(cè)量和計(jì)算來(lái)完成數(shù)據(jù)分析和結(jié)論總結(jié).

相比而言，DIS實(shí)驗(yàn)的技術(shù)含量就高出很多，它主要包括：各類傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)以及處理軟件.這套設(shè)備的特點(diǎn)是集成性高、操作簡(jiǎn)便、精密度高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化顯示，并能采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)分析.

2.實(shí)驗(yàn)方法

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)往往形式上比較固定，即便老師安排我們圍繞某一問題展開探究，借助有限的器材，我們也只能設(shè)計(jì)出統(tǒng)一化的實(shí)驗(yàn)方案，而且相關(guān)操作和處理也比較固定.比如探究小車速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，只要是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，那么這一個(gè)實(shí)驗(yàn)還需要哪些器材，該怎么操作等內(nèi)容都已經(jīng)限定住了，我們很少有自由發(fā)揮的空間.當(dāng)然現(xiàn)在老師也鼓勵(lì)我們自主探究、自由設(shè)計(jì)，我們?cè)谛〗M討論時(shí)也經(jīng)常設(shè)計(jì)一些個(gè)性化的實(shí)驗(yàn).

DIS實(shí)驗(yàn)主要是在測(cè)量手段、數(shù)據(jù)處理等方面有著較為特殊的地方，其他內(nèi)容都需要搭配著傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)進(jìn)行，也正因?yàn)槭窍嗷ゴ钆鋪?lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這在很大程度上讓我們的設(shè)計(jì)思路更加開闊.

3.能力培養(yǎng)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)側(cè)重于培養(yǎng)我們認(rèn)真、細(xì)致的觀察能力，對(duì)我們正確選擇并使用儀器的能力培養(yǎng)也有很大作用，當(dāng)然其數(shù)據(jù)處理和分析的過程也是在訓(xùn)練我們的計(jì)算能力和作圖能力.相比而言，DIS有利于培養(yǎng)我們采用信息技術(shù)研究物理問題、探索物理規(guī)律的能力，特別是在數(shù)據(jù)處理的過程中，還涉及到一些類似編程過程中的函數(shù)定義操作，這實(shí)際上也是一種數(shù)據(jù)分析能力的培養(yǎng).

物理實(shí)驗(yàn)比較靈活，不同的實(shí)驗(yàn)可以用同樣的實(shí)驗(yàn)器材，而同一個(gè)實(shí)驗(yàn)又可以用不用的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)出不同的方案.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要讓實(shí)驗(yàn)方案有變化，教師給學(xué)生變換一下器材并讓學(xué)生嘗試自主設(shè)計(jì)方案，在此過程中激發(fā)學(xué)生思考，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理本質(zhì)的理解，并在設(shè)計(jì)、完善方案時(shí)，師生交流過程中激起思維的火花.

二、利用圖象法來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理是歸納出實(shí)驗(yàn)結(jié)論、總結(jié)規(guī)律的重要一環(huán)，相比于初中物理學(xué)習(xí)，高中物理實(shí)驗(yàn)更注重誤差意識(shí)，數(shù)據(jù)處理的目的在于消除偶然誤差，如何有效消除偶然誤差呢？初中階段往往聯(lián)系到的是多次測(cè)量求平均值，而在高中階段，在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)常用到圖象法，通過圖象我們統(tǒng)籌分析多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上形成結(jié)論，這樣的處理可以減小數(shù)據(jù)分析過程中的誤差.

例題 某同學(xué)查找資料、搜集器材，自己制作了一個(gè)電池.為了測(cè)定這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，他從學(xué)校實(shí)驗(yàn)室借來(lái)了以下實(shí)驗(yàn)器材：最大電阻為9.999Ω的電阻箱(可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻使用)，量程為0.6A、內(nèi)阻為0.1Ω的電流表，開關(guān)和導(dǎo)線若干.請(qǐng)你結(jié)合以下問題，幫助他一起完成相關(guān)操作：

(1)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)電路來(lái)測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，畫出你的電路圖.

(2)接通開關(guān)后，逐漸調(diào)節(jié)電阻箱的電阻R，并記錄與R對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I.處理數(shù)據(jù)時(shí)先將記錄的電流表示數(shù)轉(zhuǎn)化為其倒數(shù)(1/I)，再建立坐標(biāo)系(橫軸為1/I，縱軸為R)，并結(jié)合對(duì)應(yīng)的R與1/I的取值在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，如圖1所示.

(3)將圖1中的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖象.如圖2所示.

(4)根據(jù)圖象請(qǐng)分析該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別等于多少.

反思：通過圖象來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，我們首先還是要密切聯(lián)系與之對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律，結(jié)合方程來(lái)探索斜率、截距與所求物理量之間的關(guān)系，這樣才能妥善地實(shí)現(xiàn)問題的解決.

[1]張小龍．物理教學(xué)中的學(xué)習(xí)風(fēng)格探究[J]．物理教學(xué)探討，2015(3)．

[2]丁州龍．生本教育背景下的高中物理教學(xué)策略微探[J]．中學(xué)物理，2015(7)．