楊細斌

【摘? ? 要】根據(jù)《普通高中物理課程標準（2017版2020修訂）》的相關要求，我們在物理教學過程中，必須要遵守一定的科學性和創(chuàng)新性，有效使用相關科學儀器來進一步更新實驗設計，這充分說明了教育部對我們物理教師和實驗設計提出了更高的要求。我們教師就應該結合時事的發(fā)展以及課標要求，創(chuàng)新物理實驗儀器設計。

【關鍵詞】高中物理? 實驗儀器? 創(chuàng)新? 更改設計

中圖分類號：G4? ? ? 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.05.054

高中物理是理科當中較難的一門課程，它不僅要求學生具備充足的理論知識，更要求學生具備一定的憑空想象、實驗操作能力。因此，我們必須要結合實際情況來有效開展教學活動。目前大多數(shù)學效的實驗儀器所遵守的標準仍然是2010版。由于新課改的更新，對實驗器材也出現(xiàn)了相應的改正。因此，我們物理教師應該充分發(fā)揮個人的知識儲備能力，結合學生的知識水平，加強相關的測試論證，廣泛聽取各大領域專業(yè)人員的意見和建議，有效創(chuàng)新高中物理實驗相關儀器的設計，簡化實驗流程。

一、必須遵守創(chuàng)新設計的相關原則

我們在更新實驗儀器創(chuàng)新設計的過程中，為了達到簡化實驗步驟、提高實驗正確率等目的，更應該嚴格遵守相關的物理實驗儀器創(chuàng)新設計的準則。

（一）適用性

實驗的設計源自于其自身的原理和目的。如果教師在實驗設計的過程中，偏離了其原本的目的，就無法達到理想的教學結果。因此，教師在設計的過程中，應該嚴格遵守實驗本身的適用性。例如，在基本實驗的設計中探究彈力與形變量的關系時，先準備多個500克的砝碼、一張刻度表、一個鐵架臺、一個彈簧。將彈簧掛在鐵架臺上，與此平行的是豎直的刻度尺。觀察彈簧的長度并逐漸加大砝碼的重力，在白紙上畫出重力與彈簧長度曲線圖，描述二者的關系。這是大多數(shù)物理教師的做法。雖然在這個過程中教師達到了一定的目的，但由于彈簧原本具有一定反彈屬性，在觀察刻度尺與砝碼重量關系時往往有一定的誤差。因此，筆者進行了相關改進，用游標卡尺進行替換，并逐漸加大鉤碼的力度，重復實驗三次及以上。這種簡單的改進，可以有效增進實驗的精確性，提高成功率。

（二）科學性

高中物理實驗最基本的原則是科學性。我們應該精準地結合相關理論知識，展開一定的實驗操作。目的在于提高學生的動手能力、思維活躍度和實驗參與度。那我們在進行高中物理實驗器材創(chuàng)新設計的過程中，應該嚴格遵守實驗的科學性。例如，在教學“勻變速直線運動”時，其基本原理在于觀察相鄰相等時間間隔內位移的變化量為定值。實驗要使用小卡車、打點計時器、紙帶。在進行打點計時的過程中，要注意減少桌面與紙帶的摩擦力，并且注意重復實驗三次。通過提高實驗的次數(shù)以及減少相關的摩擦，可以有效提高實驗的科學性，增加實驗的成功率。當然也有利于學生做出更精準的實驗結果，并觀察到有效的實驗理論數(shù)據(jù)。

（三）安全性

在實驗的過程中，難免會發(fā)生一些安全事故，例如，2018年3月浙江某高校進行直流電的相關操作時，有學生因由于操作不當發(fā)生漏電事故，幸好未造成相關人員傷亡。這提醒我們，作為一名物理教師，在協(xié)助學生進行實驗操作的過程中一定要遵守實驗的安全性，即使是進行實驗設計的改正，也必須嚴格遵守相關原則。

二、創(chuàng)新性設計相關實驗

創(chuàng)新性設計相關實驗，不僅能夠提高實驗的準確度，減少誤差達到有效的實驗目的，更能夠提高實驗的可行性和適用性，增加學生的自信心和動手實踐能力。因此，針對創(chuàng)新設計實驗，筆者提出了幾點實驗小創(chuàng)新。

（一）驗證平行四邊形定則

在驗證平行四邊形定則時，所遵守的實驗原理為等效法，需要的器材有一塊木板、彈簧鉤、一張白紙，指定兩個同學，分別拉彈簧鉤朝不同方向同時用力，并觀察彈簧鉤被拉長的長度。大多數(shù)學校都是采用以上操作。但是我們會發(fā)現(xiàn)由于無法控制兩個同學用力的情況，在觀察四邊形的長度情況時，就存在一定的誤差，實驗結果也并不準確。因此我們進行了相關的實驗創(chuàng)新性設計，我們將木板豎起來，兩把彈簧鉤朝下，將彈簧鉤更改為相同質量的砝碼，朝兩個不同方向依次添加，并畫出相關力的作用圖。實驗中，可以明顯地發(fā)現(xiàn)由于砝碼的質量是標準的作用力，也更容易控制，實驗結果也更加的準確。

（二）驗證機械守恒定律

該定律是高中必學的一個知識點，是重點也是難點。教師需要準備的器材有鐵架臺、電源板、夾子、重物、打點計時器、標準紙帶。實驗時，將不同質量的重物置于夾子之上，并固定一張紙帶，啟動電源，輕放重物，讓重物做自由落體運動，待其經(jīng)過打點計時器，并觀察打點計時器上相關點分布的情況。我們發(fā)現(xiàn)其嚴格遵守的公式為：mgh=1/2mv。那我們針對以上實驗做出了進一步的創(chuàng)新。由于在放紙帶和重物的過程中，紙袋與打點計時器存在一定的摩擦力，這個摩擦力與重物的重力是相反的，會造成自由落體運動的不準確。因此，可以給打點計時器以及紙帶上涂抹適量的定制的潤滑劑，減少相關的摩擦力。再次進行自由落體運動，我們對比兩次實驗可以明顯的發(fā)現(xiàn)，實驗數(shù)據(jù)更加的準確，紙帶上點間隔距離也更均勻和有規(guī)律。

（三）伏安法測量電阻

伏安法測量電阻旨在采用外接法或內接法，測量相關電阻的具體數(shù)值。教師要注重考查學生的電表讀數(shù)、儀器選擇、誤差分析、實驗電路的設計、分壓式或者限流式等。傳統(tǒng)的電阻由于使用次數(shù)過多，測壓表未歸零等情況，測出來的電阻與標準電阻存在一定的偏差。此外，所用的電流表、小燈泡由于時間久，電阻過大導致測出來的相關電阻數(shù)值也不準確。因此筆者進行了改進。加大電流、更換實驗設備、減少小燈泡的使用、防止燈泡分壓，只使用一個電阻、電流表、電壓表測量該電阻的具體數(shù)值。在測量的過程中，注意將電壓表和電流表進行歸零，測量之前也可以單獨測量電流表的電阻情況，以進一步減少誤差。在讀數(shù)的過程中，注意視線水平一定與數(shù)值是垂直的，不要斜視。

綜上所述，作為一名物理教師在進行高中物理實驗器材創(chuàng)新性設計的過程中，一定要針對學生的知識水平以及當前儀器設備的更新等情況，創(chuàng)新實驗設計。在創(chuàng)新實驗設計的過程中，更應遵守幾大原則：科學性、適用性、安全性，防止發(fā)生事故。筆者相信通過創(chuàng)新實驗設計一定可以達到理想的教學效果，培養(yǎng)出優(yōu)秀的物理領域人才。

參考文獻

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