淺談高中物理實驗器材的選擇方法
——原理選擇法

林海翔

(廣東省雷州市第二中學 廣東湛江 524200)

物理學是一門以實驗為基礎的學科，其規律的發現都是以實驗事實為依據，都是建立在實驗的基礎之上的。實驗是物理學發展的科學基礎，是培養學生物理學習興趣和激發學生求知欲望，使學生掌握科學方法的主要途徑。

一、“原理選擇法”的提出

在高中物理實驗教學中，如何選擇實驗器材是高中師生在實驗實施環節碰到的共同問題。教材或相關資料中大多數的實驗案例，通常是直接告訴學生實驗過程所需要的器材。所以，上課時教師都是要求學生機械地記下實驗器材。筆者發現，這種做法會使學生因實驗學習過程枯燥而產生厭倦情緒，很難達到想要的教學效果。

高中學生需要學習的物理實驗很多，必修和選修的各個模塊都有各種類型的實驗，其中高考考綱要求掌握的實驗就有13個，力學7個，電學5個，熱學1個。幾乎每個實驗都用到十種甚至十種以上的器材，這些實驗總共涉及的不同器材達五十多種。所以，讓學生準確選出各個實驗中所需要的器材并輕松記住，從而提高實驗教學的效果是筆者孜孜以求的目標。經過不斷探索，筆者總結出了一種頗有成效的方法——“原理選擇法”，即根據實驗原理來選擇實驗器材的一種方法。

高中物理實驗主要有四種類型：研究型、探究型、驗證型和測量型。無論哪一種類型，一個完整的實驗都包含以下六大部分：實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗步驟、數據處理和誤差分析。這六個部分之間存在緊密的聯系，形成一條關系鏈，其中實驗原理決定了器材的選擇。如果能讓學生充分理解并利用這種決定關系，對實驗時如何選擇實驗器材有很大幫助。下面筆者以高中物理實驗的四種類型為例，分析高三力學和電學實驗復習時，如何根據實驗原理來選擇實驗器材。

二、“原理選擇法”在實驗教學中的運用

（一）研究勻變速直線運動

實驗原理：物體在外力的作用下做勻加速直線運動，記錄下物體的運動軌跡和時間，測出位移，利用相關知識求出其加速度即可研究其運動規律。

勻變速運動的特點是加速度不變，物體運動過程必須保證所受的力是恒力，因此，按照實驗的可操作性原則，物體的受力只能由重力來提供。若物體受力由自身重力提供，物體應做自由落體運動；若物體受力由其他物體的重力提供，應在拉力作用下做勻加速運動，記錄下其位移和時間，由公式

求出加速度。

1.方案一：自由落體法

利用鐵架臺固定打點計時器，讓重錘自由下落，通過打點計時器和紙帶記錄其運動軌跡和時間，再用刻度尺測出位移。

應選擇的器材有：鐵架臺、重錘、打點計時器、紙帶、復寫紙、電源、開關、導線、刻度尺等。

2.方案二：勻加速法

小車在拉力作用下，在長木板上做勻加速直線運動，通過打點計時器和紙帶記錄其運動軌跡和時間，再用刻度尺測出位移。

應選擇的器材有：長木板（一端帶有滑輪）、小車、沙和沙桶（或鉤碼），細繩、打點計時器、紙帶、復寫紙、電源、開關、導線、刻度尺等。

（二）探究彈力和彈簧伸長的關系

實驗原理：彈簧在拉力作用下會伸長，平衡時拉力和彈力大小相等，測出拉力和伸長量的大小，就可研究兩者之間的關系。

1.方案一：懸掛彈簧法

將彈簧一端固定在鐵架臺上，另一端懸掛鉤碼（每個鉤碼質量已知），測出彈簧原長和長度，作出拉力和伸長量的F-x關系圖像即可。

應選擇的器材有：鐵架臺、彈簧、刻度尺、鉤碼（一盒）、坐標紙等。

2.方案二：平放彈簧法

將彈簧一端固定在T型木板上，另一端通過細繩懸掛鉤碼（每個鉤碼質量已知），測出彈簧原長和長度，作出拉力和伸長量的F-x關系圖像即可。

應選擇的器材有：T型木板、彈簧、細繩、刻度尺、鉤碼、坐標紙等。

（三）驗證機械能守恒定律

應該選擇的器材有：重錘、鐵架臺、打點計時器、紙帶、復寫紙、電源、導線、刻度尺等。

（四）測定金屬絲的電阻率

由上式可知，需要測量物理量有：金屬絲的直徑d（很小）、長度L，其兩端的電壓U和流過的電流I。

應該選擇的器材有：電源、導線、開關、電壓表、電流表、螺旋測微器、刻度尺、滑動變阻器等。

通過對以上四個實驗案例的分析，可以看出實驗原理和實驗器材的密切關系，教師若能利用好這個關系，對實驗教學將起到事半功倍的效果。

三、“原理選擇法”的課堂效果

課后檢查顯示，遇到考查器材選擇的題目時，學生不再像過去那樣靠模糊記憶和猜測來作答，學生厭倦和畏懼考查實驗器材的題目的情況減少，作答正確率高了很多。以上情況表明，“原理選擇法”在實驗教學中不僅能有效增強學生對物理實驗的興趣，而且能在一定程度上提高實驗教學效果。

當然，筆者總結出的“原理選擇法”還處于實踐階段，雖然取得了一定的成效，但筆者將繼續探索，不斷完善和改進“原理選擇法”，以提高高中物理實驗教學質量。