張航英

[摘? ?要]物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的研究事物之間規(guī)律的自然科學(xué)，掌握必要的實驗探究技能是學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)要求。在中學(xué)物理實驗教學(xué)中如果能夠追本溯源，理清實驗脈絡(luò)，突破實驗中的易混淆點，無論是對提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，還是對幫助學(xué)生掌握探究事物之間規(guī)律的方法，都會起到重要作用。

[關(guān)鍵詞]實驗;易混淆點;原因分析;探究策略

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? ?[文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）30-0048-02

2011年，教育部制定的《九年義務(wù)教育物理課程標準》（以下簡稱《課標》）中指出：“義務(wù)教育階段的物理課程是一門注重實驗的自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，此階段的物理課程應(yīng)該注重讓學(xué)生經(jīng)歷實驗的探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)知識和科學(xué)探究方法，提高分析問題及解決問題的能力。”《2018年深圳市初中學(xué)業(yè)水平考試說明》中也明確指出：“加強對實驗科學(xué)探究能力的考察?！?/p>

無論是從物理學(xué)科的性質(zhì)，還是初中學(xué)業(yè)水平考試要求來看，物理實驗都是學(xué)好物理必須突破的重要內(nèi)容。然而在《課標》所要求的學(xué)生必須掌握的20個必做實驗中，存在許多易混淆、易犯錯的實驗，常常讓學(xué)生和教師頭疼不已。教師竭盡全力講解分析，學(xué)生多番練習(xí)，就是無法攻克問題，反復(fù)犯錯。本文就這些問題對初中必做的20個物理實驗中容易混淆的實驗做了整理歸納，并分類給出解決的建議。

一、因器材和實驗過程相似導(dǎo)致易混淆的實驗探究

（一）易混淆實驗

人教版物理課本第八章《運動和力》第一節(jié)演示實驗“阻力對物體運動的影響”和第十一章《功和機械能》第三節(jié)學(xué)生實驗“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”，兩個實驗所用器材非常類似，實驗中都使用了斜面、小車、小球，且實驗過程都是讓小車或者小球從斜面滾下，然后通過比較距離得出最后結(jié)論。

（二）混淆原因分析

1.兩個實驗中都使用了斜面，然而對斜面的要求卻不相同。在“阻力對物體運動的影響”的實驗中要求：多次試驗相同的小車都從斜面同一高度滾下，并改變水平面粗糙程度。而在“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗中則要求，不同的小球從斜面的不同高度滾下，水平面的粗糙程度保持不變。

2.實驗現(xiàn)象分析環(huán)節(jié)：兩個實驗都是觀察距離，但卻得出完全不同的結(jié)論。

以上兩點看起來相似卻又諸多不同，讓許多學(xué)生暈頭轉(zhuǎn)向，無所適從。

（三）易混淆點突破策略

既然混淆原因是因為實驗器材的類似而引起的，那么就應(yīng)該從器材著手突破。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生先明確實驗?zāi)康?，再根?jù)實驗?zāi)康娜ニ伎计鞑臑閷崿F(xiàn)目的而起到的作用。

在“阻力對物體運動的影響”的實驗中，要研究阻力對運動的影響，首先，要保證多次實驗最初，小車的運動狀態(tài)是相同的。如何保證？通過使小車從斜面同一高度由靜止?jié)L下來實現(xiàn)初始運動狀態(tài)相同。其次，需要改變阻力的大小。用哪個器材來實現(xiàn)這種改變？答案是水平面。在壓力相同的情況下，通過改變水平面的粗糙程度來改變小車受到的阻力，所以要改變水平面的粗糙程度。

而在“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，通過猜想將探究的因素鎖定為物體的質(zhì)量和物體運動的速度兩個因素。本實驗中以小球為研究對象，要探究“小球的動能與小球質(zhì)量的關(guān)系”，根據(jù)控制變量法的思想，就需要保持小球運動速度相同，改變小球的質(zhì)量。所以實驗中，我們要求用兩個質(zhì)量不同的小球，從同一斜面的同一高度處由靜止?jié)L下，使其從水平面開始運動時的初速度相同。在探究“小球的動能與小球運動速度的關(guān)系”時，根據(jù)控制變量法的思想，則需要保持小球質(zhì)量相同而速度不同。所以實驗中我們使用同一個小球，并讓小球從斜面的不同高度由靜止開始滾下，以改變小球的運動速度。至于對水平面粗糙程度的需求，則是為了直觀反映動能的大小。動能是一種能量，無法直觀看到。為了把小球所具有的動能量化直觀地展現(xiàn)出來，我們采取的方法是將動能用來“克服摩擦力做功”，通過做功多少來反映小球動能的大小。摩擦力做功的多少，跟摩擦力的大小有關(guān)，也跟物體沿摩擦力的方向移動的距離有關(guān)。當摩擦力大小相同時，可以通過物體移動距離的長短來反映克服摩擦力做功的多少，并進一步反映小球的動能大小。為了使摩擦力的大小相同，我們需要使水平面粗糙程度相同，并使壓力大小相同。而在實驗中，我們需要小球質(zhì)量不同，這樣又使壓力無法相同，所以我們用小球撞擊同一個木塊，將小球的動能傳遞給木塊后再克服摩擦力做功，這樣就保證了壓力大小相同。這也是本實驗中為什么還要多使用一個木塊的原因。

通過以上根據(jù)實驗?zāi)康倪f進式的層層分析，學(xué)生弄清了每一個器材的作用，就不容易混淆了。

二、因?qū)嶒炘O(shè)計思路類似導(dǎo)致易混淆的實驗探究

（一）易混淆實驗

“探究物體吸熱能力”和“探究電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)”這兩個實驗中考經(jīng)常會考的問題是“通過什么來反映物體吸收熱量的多少？”或者“通過什么來反映電流產(chǎn)生熱量的多少？”這是看似一樣，答案卻完全不同的兩個問題。

（二）混淆原因分析

在“探究物體吸熱能力”的實驗中，通過猜想鎖定的探究因素為“物體的質(zhì)量”“物體升高的溫度”“物體的種類”，實驗過程中“通過比較加熱時間的長短”來反映物體吸收熱量的多少。而在“探究電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)”的實驗中探究的因素為“電流大小”“通電時間”“電阻大小”，實驗過程中則是“通過比較被加熱物體升高的溫度”來反映電流產(chǎn)生熱量的多少。這兩個實驗中都有加熱時間和升高溫度，但一個是現(xiàn)象，一個是探究因素，學(xué)生很容易混淆。

（三）易混淆點突破策略

俗話說，“解鈴還須系鈴人”，要想分清這兩個實驗，就需要從實驗設(shè)計思路入手展開探究。

在“探究物體吸熱能力”的實驗中，通過讓吸收的熱量與加熱器放出的熱量建立相等的聯(lián)系（忽略散熱），從而“通過比較放出熱量的多少來反映吸收熱量的多少”。相同的電熱器，在相同的時間內(nèi)放出的熱量相同，所以通過“加熱時間長短”便可反映“物體吸收熱量的多少”。

而在“探究電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)”的實驗中，同樣是“通過讓吸收的熱量與加熱器放出的熱量建立相等的聯(lián)系（忽略散熱）”，不同的是“通過比較吸收熱量的多少來反映放出熱量的多少”。而吸收熱量的多少則與物質(zhì)種類、物體質(zhì)量和物體升高的溫度有關(guān)，在使物質(zhì)種類、物體質(zhì)量相同的情況下，只需要比較“物體升高的溫度”便可確定“物體吸收熱量的多少”，從而反映“電流放出熱量的多少”。

如果教師僅僅是引導(dǎo)學(xué)生進行了以上正面的分析“為什么要這樣”，那么還是會有一部分學(xué)生想不明白。如果教師再引導(dǎo)學(xué)生反面推理弄清楚“為什么不能那樣”，學(xué)生更能徹底地分清這兩個問題。為什么不可以在“探究物體吸熱能力”中用“升高的溫度”來反映“吸收熱量的多少”？因為吸收熱量的多少與物質(zhì)種類、物體質(zhì)量和物體升高的溫度三個因素有關(guān)，本實驗中雖然物體質(zhì)量相同，但是物質(zhì)種類不同，所以不能用比較升高溫度來確定吸收熱量的多少。而在“探究電流熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)”中，電流大小和電阻大小不同，使得相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量不同，所以無法用加熱時間長短來反映電流產(chǎn)生熱量的多少。通過正反兩個方向?qū)嶒炘磉M行分析，學(xué)生很容易就可以區(qū)分清楚。

三、因?qū)嶒灧椒ǘ嘧儗?dǎo)致易混淆的實驗探究

（一）易混淆實驗

“測定值電阻的阻值”是深圳中考考查的重要實驗，幾乎屬于必考實驗，且近幾年對此實驗的要求進一步提高，不僅要求學(xué)生掌握“伏安法測電阻”的常規(guī)測量方法，還要求學(xué)生能夠使用“安安法”或“伏伏法”等特殊測量方法。這極大地提高了實驗的復(fù)雜程度，使得實驗方法從一種演變?yōu)樵S多種，學(xué)生極易將多種方法混淆不清。

（二）混淆原因分析

用常規(guī)測量方法“伏安法”測量未知電阻的阻值（以下用RX代替），過程非常簡單。將電壓表與RX并聯(lián)，測量RX兩端的電壓;將電流表與RX串聯(lián)，測量通過RX的電流;再根據(jù)歐姆定律的變形式R=U/I計算得出RX的阻值。而當缺少電流表或者電壓表中的一個時，實驗過程便會復(fù)雜很多，通常情況下缺少其中一個電表時，實驗中會增加一個已知阻值的定值電阻（以下用R0代替）來替代所缺少的那個電表的作用。這樣實驗中有兩個定值電阻和一個電表，兩個電阻便涉及該串聯(lián)還是并聯(lián)的問題，還有這個電表應(yīng)該放在哪個位置、測量哪個數(shù)據(jù)？這兩個問題組合起來有無數(shù)種答案，這便是學(xué)生易混淆的原因。

（三）易混淆點突破策略

要突破此點，首先我們要從眾多方法中抽離出來，回到問題的源頭“測電阻的阻值”，而根據(jù)歐姆定律的變形式R=U/I，需要測量被測電阻的電壓和電流兩個數(shù)據(jù)。當缺少一個電表時又增加了一個R0，那么這個R0的作用便是替代缺少電表。如果缺少電流表，則替代電流表，那我們就應(yīng)該把這個R0當電流表使用，與被測電阻串聯(lián)。接下來我們的思考方向則應(yīng)該是“如何通過R0得到電流？”根據(jù)歐姆定律I=U/R可知，只需用電壓表測量R0的電壓便可計算得到R0的電流，再根據(jù)串聯(lián)電路電流規(guī)律，便可得到RX的電流，問題便回到最初的常規(guī)軌跡上來了。如果缺少電壓表，則替代電壓表，那我們就應(yīng)該把這個R0當電壓表使用，與被測電阻并聯(lián)。接下來我們的思考方向則應(yīng)該是“如何通過R0得到電壓？”根據(jù)歐姆定律U=IR可知，只需用電流表測量R0的電流，便可計算得到R0的電壓。再根據(jù)并聯(lián)電路電壓規(guī)律，便可得到RX的電壓，這樣問題又回到最初的軌跡上且迎刃而解了。

物理物理，萬物之理！當我們追本溯源，回到問題的源頭，一切物理問題便會脈絡(luò)清晰，簡單明白。實驗探究如此，其他物理知識的學(xué)習(xí)亦是如此！

[? 參? ?考? ?文? ?獻? ]

[1]? 廖伯琴.九年義務(wù)教育物理課程標準（2011年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]? 周寅.初中物理易混淆實驗的歸納與反思[J].中學(xué)物理：初中版，2015（10）：58-59.

[3]? 趙靜.運用實驗突破中學(xué)物理教學(xué)難點的教學(xué)設(shè)計與實踐[D].濟南：山東師范大學(xué)，2015.

（責任編輯 黃? ?曉）