郭振勇

[摘 要]物理實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生能力的重要環(huán)節(jié)。高考對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查更加靈活，有原理上的變通，方法上的創(chuàng)新，裝置上的改進(jìn)，等等。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)投入了大量的時(shí)間和精力，然而效果并不明顯，究其原因是對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)和理解存在很多誤區(qū)。文章以人教版高中物理教材上的實(shí)驗(yàn)為例，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從四個(gè)方面分析實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)過程中常出現(xiàn)的誤區(qū)。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)誤區(qū)；惰性思維；能力培養(yǎng)；綜合與發(fā)散；信息多元化

[中圖分類號(hào)] G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 16746058（2018）02005302

一、探究類實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)混為一談

“探究”是指借用與之相關(guān)的知識(shí)并通過實(shí)驗(yàn)，探尋物理量之間的規(guī)律；“驗(yàn)證”是指已經(jīng)知道了該規(guī)律，借用實(shí)驗(yàn)手段來加以檢驗(yàn)證明。很多學(xué)生將“探究”變成了“驗(yàn)證”，因而出現(xiàn)因與果、本與末顛倒的現(xiàn)象，造成在解題的過程中大量失分。

1.“探究求合力的方法”，誤當(dāng)成“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”

本實(shí)驗(yàn)是：先獲取三個(gè)力F1、F2、F（F1、F2共同作用的效果與F單獨(dú)作用時(shí)的效果相同），然后再探究三力大小關(guān)系。

探究方法1：以三力大小為邊連成四邊形，看是否為平行四邊形，如圖1所示。

探究方法2：以F1、F2為邊畫平行四邊形，將對(duì)角線F′與F比較，看兩者是否重合，如圖2所示。

若是“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”，只能利用如圖2所示的方法。

2.“探究做功與速度變化的關(guān)系”，誤當(dāng)成“驗(yàn)證動(dòng)能定理”

問題1：一定要研究W與v2的關(guān)系嗎？因?yàn)樘骄康氖亲龉εc速度變化的關(guān)系，在初速為零的前提下，也可以探究W與v、v、v3……的關(guān)系。

問題2：一定要測(cè)出小車的質(zhì)量嗎？因?yàn)槭翘骄孔龉εc速度變化的關(guān)系，與質(zhì)量無關(guān)。若是“驗(yàn)證動(dòng)能定理”，則必須測(cè)出小車的質(zhì)量m，且研究的應(yīng)該是W與

12mv2的關(guān)系。

像這類實(shí)驗(yàn)還有很多，如“探究碰撞中的不變量”誤當(dāng)成“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”，“探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件”誤當(dāng)成“驗(yàn)證電磁感應(yīng)定律”，“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”誤當(dāng)成“利用單擺實(shí)驗(yàn)測(cè)定加速度”，等等。由于篇幅有限，這里不再一一陳述。

總結(jié)：在做探究類實(shí)驗(yàn)的過程中，即使已經(jīng)知道該規(guī)律，也應(yīng)當(dāng)成不知道，按照這個(gè)思路做實(shí)驗(yàn)才能成功。

探究的過程自由度比較大，更容易考查學(xué)生探究的思維過程，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)性散思維能力和邏輯推理能力。

二、遇到用“木板與小車”來完成的實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤認(rèn)為一定要“平衡阻力”

1.實(shí)驗(yàn)“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”

利用如圖3所示的裝置研究速度和時(shí)間的關(guān)系，與小車受幾個(gè)力、受恒力還是變力均無關(guān)，所以沒有平衡阻力的需要。

2.實(shí)驗(yàn)“探究質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力的關(guān)系”

利用如圖3所示的裝置探究“質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力的關(guān)系”，小車在沿板的方向上會(huì)受到細(xì)線的拉力、板的摩擦力、紙帶的拉力，而板的摩擦力和紙帶的拉力不易測(cè)出，所以將板的右側(cè)墊起，用小車沿板向下的分力加以平衡掉，只剩下便于測(cè)出的細(xì)線拉力。

3.實(shí)驗(yàn)“探究做功與速度變化的關(guān)系”

利用如圖4所示的裝置“探究做功與速度變化的關(guān)系”。速度利用紙帶測(cè)出，力對(duì)小車做的功怎么獲??？由于橡皮筋是變力做功，不能得到具體值，可通過改變橡皮筋的個(gè)數(shù)來獲取不同的功，即W1=F1x、W2=F2x、W3=F3x…，且W2=2W1、W3=3W1…可見，若不平衡阻力，則功無法呈現(xiàn)倍數(shù)關(guān)系。

利用如圖3所示的裝置“探究做功與速度變化的關(guān)系”。速度利用紙帶測(cè)出，力對(duì)小車做的功可以這樣獲?。涸诹Σ蛔兊那闆r下，改變位移可以獲取多個(gè)功，即W1=Fx1、W2=Fx2、W3=Fx3…若位移成倍數(shù)關(guān)系，則W2=2W1、W3=3W1…可見，是否平衡阻力對(duì)本實(shí)驗(yàn)沒有影響。

總結(jié)：實(shí)驗(yàn)中是否要“平衡阻力”，與研究的問題、研

究方法和實(shí)驗(yàn)裝置都有關(guān)，不能誤認(rèn)為遇到用“木板與小車”來完成的實(shí)驗(yàn)就一定要“平衡阻力”，要具體問題具體分析。

三、用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，兩坐標(biāo)軸的起點(diǎn)誤認(rèn)為一定要從（0，0）開始

1.測(cè)繪小燈泡伏安特性的“I-U”圖線

由于研究的是特征曲線，即過不過原點(diǎn)是其重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)，所以在用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)坐標(biāo)原點(diǎn)必須從（0，0）開始，如圖5所示。再如圖6所示的晶體二極管的特征曲線，等等。

2.測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)用到的“U-I”圖線

本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)用“U-I”圖線處理的主要目的，是利用它的斜率和截距求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，只要能達(dá)到此目的，其圖像的坐標(biāo)原點(diǎn)就不一定從（0，0）開始。比如下面的三幅“U-I”圖線。圖7中電池的電動(dòng)勢(shì)為1.20V、內(nèi)阻為0.80Ω，圖8中電池的電動(dòng)勢(shì)為1.50V、內(nèi)阻為0.80Ω，圖9中電池的電動(dòng)勢(shì)為1.58V、內(nèi)阻為0.80Ω。

除了上述情況外，還有研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的“x-y”圖線，由于描繪的是運(yùn)動(dòng)的軌跡，原點(diǎn)可以不是（0，0）；探究拉力一定時(shí)加速度與質(zhì)量關(guān)系的“a-m”或“a-1/m”圖線，其坐標(biāo)原點(diǎn)必須從（0，0）開始，等等。

總結(jié)：只要是特征曲線或探究?jī)晌锢砹块g的關(guān)系時(shí)，其坐標(biāo)原點(diǎn)必須從（0，0）開始。若僅是利用圖線的斜率和截距求解某量的數(shù)值時(shí)，其坐標(biāo)原點(diǎn)可以自由選定。

四、電壓表與電流表同時(shí)使用時(shí)“內(nèi)外接”問題中的誤區(qū)

【例題】 （2005年高考題改編）用下列器材測(cè)量某種電池的電動(dòng)勢(shì)E及內(nèi)阻r，器材：量程3V、有一定內(nèi)阻的電壓表；量程0.5A、可視為理想的電流表；滑動(dòng)變阻器R，開關(guān)S，導(dǎo)線。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇圖10 所示的電路；若測(cè)量滑片在中央時(shí)變阻器的具體阻值，應(yīng)選擇 圖所示的電路。

解析：測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)，研究對(duì)象是電池，使用的原理是全電路歐姆定律E=U+Ir，其中U應(yīng)為路端電壓，I應(yīng)為干路電流，由于電流表為理想電表，所以應(yīng)選圖10（乙）所示電路。測(cè)變阻器的阻值時(shí)，研究對(duì)象是變阻器，使用的原理是部分電路歐姆定律R=UI，其中U應(yīng)為變阻器兩端的電壓，I應(yīng)為流過變阻器的電流。由于電流表為理想電表，所以應(yīng)選圖10（甲）所示電路。若電表內(nèi)阻已知，則內(nèi)外接可以不用過分糾結(jié)，因?yàn)榭梢远坑?jì)算。

總結(jié)：電表的內(nèi)外接不能一概而論，要視研究的問題和儀器的特征而定，不能胡亂套用結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)一直是高考考查的重要內(nèi)容，它綜合性強(qiáng)，靈活性大，信息量多。要想把實(shí)驗(yàn)題解答好，就要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模闱鍖?shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)儀器，整合多元信息，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，走出?shí)驗(yàn)誤區(qū)。

（責(zé)任編輯 易志毅）