通過拓展教學提升高中物理實驗能力

摘 要：物理是一門以實驗為基礎的學科，在實驗教學中進行適當拓展，不但可以提升學生的能力，而且符合新課程的課程目標。

關鍵詞：物理實驗能力；順勢；對比；“意外”；題組；改進拓展

物理是一門以實驗為基礎的學科，在實驗中學生不但可以充分領略物理學科的特殊魅力，還可以使學生體驗科學研究的過程，激發學習物理的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養創新精神和實驗能力。但在實際教學中，不少教師只拘泥于參考資料和以往經驗，不能從現有實驗及時進行拓展，這不僅縮窄了學生的眼界，還限制了學生的思維，使新課程的三維目標無法充分實現。因此，在教學中，教師既要重視學生物理基礎實驗知識的掌握，又要注重培養學生的基本實驗技能，更要對實驗教學進行適當拓展。

一、順勢拓展，讓學生在實驗中求完整準確

由于種種原因，物理課本中不少實驗都淺談輒止，不夠深入和完整，不少求知欲強的學生得不到滿足，在學習過程中會遇到不小的麻煩。如果教師能夠讓學生站在更高和更全面的角度將實驗進行拓展，對該實驗可能出現的各種不同情況進行探究，讓學生徹底感受實驗，起到的效果將超乎想象。

例如在《用插針法測定玻璃的折射率》實驗中（如圖1），使用觀察大頭針像的方法找到出射光線的位置，再找到入射角i=∠AON，折射角∠r=O′ON′。用n=■求出不同入射角時的n值，比較一下，它們是否接近于一個常數，并求它們的平均值。

接著教師可以發揮其主導作用，挖掘教材內涵，引導學生進一步探究。

（1）如果沿玻璃磚的邊畫bb′與玻璃磚邊不平行，實驗結果會是怎樣？

（2）如果沿玻璃磚的邊畫bb′時，玻璃磚上邊往下平移了一點或者往上平移了一點，甚至平移玻璃磚時不但上邊離開而且還不平行，實驗結果會是怎樣？

（3）如果玻璃磚不是長方形玻璃磚，比如梯形或者半圓形玻璃磚實驗還能做嗎？結果又會是怎樣？

（4）在計算折射率時，也可以用畫圓的方法，（如圖2），只要測量DE和GF的長度，應用n=sini/sinr=DE/GF，就可計算出折射率，為什么？

解決了這些問題，測定玻璃的折射率就再也沒有什么疑問可以難倒學生了。

二、對比拓展，讓學生在實驗比較中選擇

通過不同實驗的對比拓展，可以發現異同與優缺，加深理解，鞏固原有知識，拓展新知識；可以起到觸類旁通、舉一返三的作用；可以提高學生學習物理的積極性和自覺性，激發學習的興趣；更好地掌握“雙基”，發展能力與智力。

例如在《伏安法測電阻》中，通過比較就可以更好地掌握實驗電路的選擇：

電流表外接法與內接法：小外偏小，大內偏大；

滑動變阻器降壓限流接法與分壓式接法：看電壓變化范圍要求和變阻器阻值。

測量電流表內阻與電壓表內阻：只要一個電壓表還是電流表。

三、“意外”拓展，讓學生在實驗質疑中創新

我們在教學中經常會遇到“意外”，學生的實際情況與我們平時教學有很大的差異，甚至出現相反的情形，我們是簡單的加以跳過或者直接給以否定。當我們在教學中遇到“意外”時，要利用好這個難得的課程資源，大膽讓學生探究，充分發揮實驗的探究功能，提高學生的創新能力。如果僅會按部就班去完成實驗教學，對學生思維能力的培養是不夠的。

例如在探索胡克定律實驗中，根據所測數據在坐標紙上描點，以彈力F為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標。按描出的點的走向，作一條直線（或曲線），最后我們得到一條過原點的斜線，求出斜率k，即可得到實驗的結論F=kx。

某同學在做這個實驗時，只測出彈簧的總長度L，而沒有計算出彈簧的伸長量x，直接以力F為縱坐標，以彈簧的總長度L為橫坐標，作出彈力F與彈簧的總長度L的關系圖，能否由圖知道彈簧的自然長度和勁度系數？（如圖3）

教師順勢又提出一種情況：某同學在做這個實驗時，將彈簧水平放置測出其自然長度，再豎直懸掛讓其自然下垂，繼續實驗，用記錄的外力F與彈簧的伸長量x，作出關系圖，這樣能否由圖求出彈簧的勁度系數？圖象不過原點的原因是什么？（如圖4）

通過探究學習，我們發現雖然兩種方法與課本中不一樣，甚至有一些錯誤，但是仍然可以完成實驗的目的。

四、題組拓展，讓學生在實驗遇到困惑中提升

學生的實驗水平要經歷一個發展的過程，一個實驗完成了，但對實驗并未完全清楚，從方法到操作、數據處理、誤差分析，可以通過設計題組，讓學生發現問題，在解決問題的過程中真正掌握這個實驗，確實提升自己的實驗技能。

例如在測“電源電動勢和內阻”實驗中，通常情況下我們通過改變滑動變阻器的阻值，用電流表和電壓表測出了兩組電路的路端電壓和總電流的數據，通過求解方程組得到電源電動勢E和內阻r，但是這種方法偶然誤差大。怎么辦呢？此時教師可以指導學生：根據U=E-Ir，發現U與I是一次函數關系，通過多測量幾組數據然后根據這些數據做U-I圖形，就可以得到一條一次函數圖象，縱坐標的截距就是電源電動勢E，橫坐標的截距就是E/r，斜率就是內阻r。（如圖5）

接著教師又提出：在測“電源電動勢和內阻”實驗中，如果提供的器材只有一個電流表或電壓表，又該怎么辦呢？此時教師可以指導學生：根據E=U+Ir可以看出E=I（R+r），E=U+ U r/ R，再把滑動變阻器改成電阻箱，就可以用前面的方法進行實驗測量。

另外，這個實驗還可以用來測量未知電阻。如果將待測電阻與電源串聯，若待測電阻可以等效為電源內阻，就可以用測電源內阻的方法來測量電阻。

這樣一來，學生對閉合電路的歐姆定律有深刻的理解，同時也提升了實驗創新能力和抽象思維能力。

五、改進拓展，讓學生在體驗考試失利中求進

高考對物理實驗要求一貫很高，學生如果只會課本上原原本本的實驗，沒有拓展、創新、遷移的能力，是很難在高考中取得好成績。為充分發揮實驗的優勢，我們要優化教學設計，使實驗教學與探究學習融合起來，真正提高學生的實驗技能，提高學生高考物理實驗成績。

在復習《電阻的測量》時介紹伏安法測電阻，學生很容易記住根據R=U/I需要用電流表測電流、用電壓表測電壓。但是從電表的原理入手，容易分析電壓表中實際有電流通過，可以用來測電流，而電流表有內阻，兩端有電壓可以用來測電壓。因此如果內阻已知，則可以把電壓表當電流表使用，電流表當電壓表使用。利用串并聯電路的特點和部分電路的歐姆定律就可測量未知電阻，也可以把未知電阻換成電阻箱或者某定值電阻當電表使用測量其中一個電表的內阻。

在此基礎上，還可以指導學生了解測電表內阻的另外兩種方法：半偏法和等效法，使學生對伏安法測電阻有更全面的理解。

總之，通過對實驗教學進行適當拓展不但可以使學生掌握相關的物理知識，而且注重提高全體學生的科學素養，為學生終身發展、應對現代社會和未來發展的挑戰奠定基礎。新一輪課程改革立足于關注不斷變化的人，即以學生的發展為核心，而通過進行實驗拓展教學可以更好促進學生的發展。

參考文獻：

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