應該注意初中物理實驗的可操作性

摘要:對于物理而言，實驗是基礎，初中物理實驗，就是把生活中的現象在課堂上科學的重現。但是，值得注意的是我們在實際物理教學過程中，往往只注意“理論”上的合理性和可行性而忽略實際的可操作性，這一問題必須引起物理教師的充分重視。

關鍵詞:實驗;設計;可操作性;改進

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)5(S)-0054-3

初中物理實驗源于社會生活，可操作性強。例如，物體的慣性，取一張紙疊成飛機，將其擲出，離開手的飛機會繼續飛翔;液體放熱，對著手背哈氣，手會感到暖和;聲音是由物體的振動產生的，說話時用手觸摸自己的喉嚨時有振動的感覺，話音結束時振動停止;光的折射，取一水杯，倒入適量水，將筷子斜插入水中，可見筷子的水中部分向上彎折;還有光的反射、摩擦起電等等，均可在上課的時候隨手拿起身邊的物體演示。生活處處皆學問，只要用心探索與鉆研，定能有更多新的發現。

對于物理而言，實驗是基礎，就是把生活中的現象在課堂上科學的重現。對于培養學生的辯證唯物主義世界觀起到了一定的作用。隨著基礎教育課程改革的深入和研究性學習教學模式的試驗推廣，中學物理實驗教學正在為新時代培養有學習能力、有創新精神和實驗能力的人作出更多的貢獻。

但是，值得我們注意的是，在實際教學過程中，經常遇到一些實驗題。在解題時，同學們往往只注意“理論”上的合理性和可行性而忽略實際中的可操作性，這一問題如果再不引起我們教育工作者的重視，對學生的惡劣影響是無法估量的。筆者結合教學實踐，就此與大家一起探討。

1 實驗測量值超出測量范圍，使實驗不可操作

例1 小剛同學想測醬油的密度，但家里只有天平，而沒有量筒。他思考后按照自己設計的實驗步驟進行了測量，請你按順序寫出對應的實驗步驟:

第一步: 用天平測出空醬油瓶的質量為m0

第二步: 將瓶裝滿水，用天平測出總質量為m1

第三步: 再將瓶裝滿醬油，用天平測出總質量為m2

點評 步驟中存在著明顯的不切實際的地方，學生用天平的量程只有100~200g，但一瓶醬油或水的質量，遠超過了量程，如何測量?該題在設計時沒有考慮到這一點，實驗存在明顯的不可操作性。

改進措施 在實驗器材中添加一個小空瓶，實驗時先用天平測出小空瓶的質量，再用小空瓶分別裝滿水和醬油測出瓶和液體的總質量，用“取樣”的方法來完成實驗，如圖1所示。

推薦例題

例 小明星期天和同學一起到南京明文化村#8226;陽山碑材景區去玩，那是明朝時為進貢而采集石碑材料的地方。他們發現了當時采集石料后所遺留的一大塊長方體形狀的碑材十分驚訝，如此巨大的碑材運到京城該有多困難!他們想道這塊碑材的質量究竟有多大。他們發現附近有一些小石塊，其材料與碑材相同，你能幫助他們想出一種實驗方法來測量嗎?

2 實驗現象不明顯或難以測量，使實驗不可操作

例2 現有如圖2所示的器材:用釘子做腿的小桌、海綿、砝碼、木板、裝有適量水的礦泉水瓶、裝有沙的容器等。請設計一個實驗驗證探究壓力的作用效果與哪些因素有關。

學生設計:

(1)選取器材:裝有沙的容器、裝有適量水的礦泉水瓶。 圖 2

(2)步驟:先將裝滿水的礦泉水瓶底朝下放在沙面上，觀察瓶底陷入沙中的深度，再將瓶中的水倒掉一半，重復上述實驗，觀察瓶陷入沙中的深度。

(3)設計意圖:探究壓力的作用效果與壓力的關系。

點評 該設計理論上說可以，但在實驗中存在明顯的不可操作性，原因是礦泉水瓶陷入沙中的深度太淺，實驗現象不明顯，無法觀察比較。在實際教學中學生會提出這樣的設計，但教師往往會不太注意，沒有抓住這個契機加以引導。

改進措施 器材可選:海綿、裝有適量水的礦泉水瓶，重復以上步聚，觀察陷入海綿的深度，實驗現象明顯，能較好地完成設計意途。

推薦例題

例 利用圖3的器材(水任意取)，探究“物體漂浮在液面時，所受浮力與自身重力的大小關系”，即物體漂浮的條件。

(1)使用測量儀器前，應觀察它的量程和分度值。圖3所示彈簧測力計的分度值是____N。量筒的分度值是____mL。

(2)現圍繞主要實驗步驟，回答有關問題:

①向量筒中注入適量的水。

②在質量約為幾克的小塑料瓶中放入適量的螺絲釘，使它能浮在水面上。

問題 小塑料瓶本身就能浮在水面，而實驗時為什么還要放入適量的螺絲釘呢?請說明“放入適量螺絲釘”的好處_______。

③測出放有螺絲釘的小塑料瓶的重力G。

④讀出量筒中水的體積V1;將小塑料瓶放到量筒中，穩定時讀出水面對應的刻度V2;則小塑料瓶所受浮力的表達式是:_______。

⑤比較小塑料瓶所受_______的大小關系，可以初步得出結論。

例 小明和小華利用如圖4所示的實驗器材，探究物體的上浮沉條件，他們探究活動的過程如下:〗

(1)測量蠟塊的重力。

小明設計的方案;用彈簧測力計測出蠟塊的重力。

小華設計的方案:用天平測出蠟塊的質量，求出重力。

你支持_______(小明/小華)的方案，理由是______。

(2)測量蠟塊受到的浮力。

小明在量筒中放入適量的水，把蠟塊放入水中浮在水面時，測出蠟塊排開水的體積，用阿基米德原理求出浮力.你認為上述操作中存在的問題是__________。

(3)通過比較蠟塊的重力和受到的浮力，可知物體上浮的條件。

3 實驗設計存在科學性的問題，使實驗不可操作

例3 在“探究影響電流熱效應的因素”活動中，海洋同學為了研究通電導體電阻的大小對產生熱量多少的影響，設計的正確方案是:選擇兩個阻值______(相等/不等)的電阻絲，控制通過兩個電阻絲的電流______(相等/不等)，通電時間相等，比較產生熱量多少。于是他找來兩段材料、粗細相同，長短不同的電阻絲分別繞制成兩個外形相同，長度不同的電阻圈串聯在電路中，同時將火柴棒分別插入兩個電阻圈中，如圖5所示，他想通過火柴被點燃的先后來比較產生熱量多少。當電路接通后，他發現R2上的火柴的火柴先被點燃，于是得到電阻大小對產生熱量多少有影響的結論。你根據掌握的知識，可得出的結論是___________。

點評 本實驗的設計意圖是在電流和通電時間相同時，比較R1與R2上產生熱量的多少，從而探究出電熱與電阻的關系。但設計存在著科學性的問題:火柴吸收的熱量只是其與電阻絲的接觸點的熱量，而并非電阻絲產生熱量的全部，因此，獲得的實驗現象往往是兩根火柴被同時點燃?；谶@點考慮，蘇科版9年級下冊物理教材已將原來的這種實驗方案改為:選擇兩個阻值不同的電阻絲串聯后，浸沒在裝有相同質量的煤油的同樣燒瓶中，通電相同的時間后，來觀察瓶中兩溫度計的示數變化，如圖6所示。

改進措施 可將本題的后半部分做適當修改就可成為一道很不錯的題目:當電路接通后，他發現兩根火柴同時被點燃，于是得到電阻大小對產生熱量多少沒有影響的結論。你根據掌握的知識，判斷他的結論是______(正確/錯誤)的，請分析他實驗時火柴被同時點燃的主要原因是______。

推薦例題

例 圖7是一個電池的示意圖，該裝置可產生氣體和電流。老師告訴同學只要用兩種不同的導體做電極，用水果代替實驗中的稀硫酸也可以組成一個電池，產生電流的原理是一樣的。同學們很感興趣，在課外實驗中，同學們進行了水果電池的制作，記錄了以下的實驗數據:不同電極時單個西紅柿水果電池的電流和電壓:

注:除電極材料不一樣外，其它實驗條件相同，請回答以下問題:

(1)上述裝置中能量的轉變是從____能轉變為電能。該實驗經過一段時間后溶液pH的變化是______(增大、減小、不變)，質量減少的電極是______。

(2)假如僅改用鎂片和碳棒做電極，其它實驗條件不變，根據上表的實驗數據，你猜想產生的電壓應比表中三種電池產生的電壓______(選填“都大”、“都小”、“處在它們之間”或“無法判斷”)。

(3)將三個用碳棒和鋅片做電極的單個水果電池串聯起來，將銘牌為“2.5V 0.3A”的一個小燈泡串聯接入該電路，開關閉合后，小燈泡并不能正常發光，原因是________。

(欄目編輯王柏廬)