提高高中物理電學實驗教學效率的策略

趙景秀 趙建韜

摘要：高中物理電學實驗是學生能力較弱的部分，電學實驗的理論知識比較抽象，要求學生的綜合能力較強。本文主要分析提高電學實驗教學效率的幾點教學策略，促使學生掌握實驗能力，提高學生的綜合素養和學習成績。

關鍵詞：電學實驗；教學效率；策略

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）15-0104

在高中物理知識體系中，電學實驗是重點知識內容，相關的物理概念知識較為晦澀和物理規律的理解應用較復雜。同時，電學實驗與生活科技的聯系較多，常會在高考物理試題中出現，且所占比重加大。電學實驗主要對學生的思維分析能力和實驗探究能力要求較高，也能體現學生的創新能力。所以，物理教師在電學實驗教學時要讓學生對電學實驗原理進行理解，強化學生對電學實驗的方法和技巧的應用，提高學生的實驗探究能力和學習效果。本文從高中物理電學實驗的規律、原理和方法等方面進行分析，提出一些教學策略，旨在提高電學實驗的教學效率，完善高中物理電學實驗教學。

一、掌握實驗核心規律：歐姆定律

縱觀高中電學實驗的考查內容和相關電路知識，其核心規律就是歐姆定律。歐姆定律時可以分為部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律。高中物理的四個主要電學實驗中，測量金屬絲的電阻率和描繪小燈泡伏安特性曲線這兩個實驗主要運用了部分電路的歐姆定律。而測量電源電動勢和內阻及練習使用多用電表這兩個實驗則運用了全電路歐姆定律。如2020年全國1卷的電學實驗考查了伏安法測電阻，就是部分電路歐姆定律的應用體現。在電學實驗教學中，歐姆定律是核心，是支撐實驗的脊柱。教師要講好講透歐姆定律，把定律中的物理概念進行逐項講解講細。只有學生掌握歐姆定律的涵義，才能對電學實驗有整體上的把握和認知，才能提升實驗教學效率。

二、理解電路基本原理

電路是高中電學實驗的基礎。學生可以由電路圖按圖索驥，掌握電學實驗的基本原理和規律。電路中的基本原理就是串聯電路的分壓原理和并聯電路的分流原理，這兩個原理是電路中的靈魂，理解了這兩個原理，學生才能在解決電學實驗問題時有清晰的思路，從而突破和解決電學實驗中的重難點知識。如電路實驗中難點之一的滑動變阻器的分壓式接法，就是串聯分壓原理和并聯分流原理的綜合應用。又如多用電表中的電流表和電壓表的量程選擇及電表改裝量程問題上也是這兩個原理的應用。在電學實驗教學中，教師要分析講透這兩個原理，學生在理解的基礎上在電路實驗中分析應用，就能理順電學實驗的解題思路，形成解決電學實驗問題的能力。

三、分析掌握多種實驗方法

高考電學實驗中，測量電阻是高考命題的方向和基本形式。電學實驗中測量電阻的常見方法有四種，即伏安法測電阻，等效替代法測電阻，半偏法測電表內阻以及多用電表測電阻。這些方法在測量電阻上有不同的側重點，學生需要在理解實驗原理的基礎上加以運用，以便在遇到電學實驗時正確地選擇測量方法。在電學實驗的教學中，教師把實驗方法與技巧給學生歸納總結后，還需要引導學生進行自主學習和實驗探究學習。學生按照電學實驗的目的和基本原理，用不同的方法獨立設計方案，使用合理的實驗器材，進一步減少電學實驗的誤差。教師把多種實驗方法分析總結，學生把實驗方法運用在實驗題目中加以鞏固，這樣就提高了學生的實驗能力和運用科學方法解決物理問題的能力，從而提高教學效率。

四、引導學生進行實驗操作

電學實驗的教學目標是要培養學生的科學探究能力。學生對理論知識的理解的基礎上，教師引導學生進行實驗實際操作，把理論知識向實驗能力轉化。在電學實驗教學中，學生參與實驗操作，在實踐中理解實驗原理。教師可以把一些不易損壞的實驗裝置、實驗儀器等充分利用起來，讓學生有機會接觸與操作物理實驗儀器，這對于實驗原理的理解有很大幫助。如研究游標卡尺和螺旋測微器的讀數時，教師的課堂演示實驗是不夠的。教師拿出幾套實驗器材，讓學生課下分組練習測量使用，讓學生自主判斷讀數的正誤，學生在練習使用中不斷地提高動手操作能力和讀數能力。教師也可以引導學生開展一些有趣的電學實驗，培養學生的科學探究能力。如開展水果電池的內阻測量，可以讓學生分組合作設計實驗方案，小組合作完成實驗后，形成實驗報告，再對實驗過程進行總結，形成科學探究的實驗能力。只有學生的實踐操作，才能對實驗原理深刻理解，提高實驗探究能力。

五、細化實驗知識考點，逐項突破

對高考電學實驗題歸類總結后發現，電學實驗主要以物理量的測量和實驗基本技能的應用為主，突顯電學實驗與生活科技的實際應用。因此，在電學實驗的教學過程中，教師需要結合考試題型特點，對高中電學實驗知識內容進行細化歸類，在掌握基礎內容上加以突破重難點，提高教學效率。

1.實驗器材的讀數方法和使用方法。高中物理電學實驗中除了掌握一些基本測量工具的使用方法和讀數規則，還需要掌握滑動變阻器、單刀雙擲開關等實驗儀器的使用方法。了解這些實驗器材的使用方法和規則，才能在解決電學實驗問題時在細節上得分。如滑動變阻器的正確使用是學生的一個易錯點和難點，對于這類問題，需要教師將滑動變阻器的使用規則和方法不斷地向學生講解，通過學生通過多次的試題練習，尋找規律，掌握使用技巧。

2.實驗器材的選擇。在高中物理電學實驗中，電源、電壓表、電流表和滑動變阻器以及電阻箱等實驗儀器是必不可少的，而這些電表的選擇要兼顧安全、精確、方便的原則，以便電學實驗可以完成實驗目的。在選擇實驗儀器時，也要注意把實驗目的和實驗原理相結合，正確選擇恰當的實驗器材。如研究小燈泡的伏安特性曲線的實驗中，選擇電壓表時就不要超過小燈泡的額定電壓，這是安全性的原則要求。同時，電壓表的量程不要太大，這是精確度的原則要求。如果題目中的電壓表的量程太小了，還需要選擇電阻箱和小的量程電壓表串聯，改裝成合適的電表。本實驗原理是要求小燈泡的電流從零開始調節，則滑動變阻器一般選擇小阻值的滑動變阻器，方便調節測量多組電表數據，從而完成這個實驗。在電學實驗中，選擇實驗器材也是我們需要注意的細節知識點，學生要對實驗原理進行思考，依據實驗器材的選擇原則，作為正確的實驗器材選擇，這樣才能順利地完成實驗，得出實驗結論。

3.電學實驗數據的處理與分析。在進行實驗后，為得到明確的實驗結果和精確度，需要對實驗數據的處理與分析。對于實驗數據處理和分析的方法最方便和直接的就是圖像法。圖像法能直觀、準確地反映物理量之間的函數關系，特別是呈線性關系的圖像，可以利用斜率、截距等數學知識求解某些物理量，從而簡化了物理量的求解過程，較快地得到實驗結果。同時，圖像法對于分析實驗結論也方便準確。如伏安法測量電源電動勢和內阻的實驗中，常常運用圖像法處理測量數據，只要求解出斜率和截距的大小，根據物理規律，也就得出實驗結果。

4.實驗誤差的分析。電學實驗中的偶然誤差和系統誤差分析是一個難度較大的知識點。對偶然誤差的分析，高中階段可以通過多次測量求平均值的方法來減小實驗誤差。如在測量金屬絲的電阻率實驗中，三次測量金屬絲的長度和直徑，再求長度和直徑的平均值作為測量結果就能減少偶然誤差。對于系統誤差，需要學生理解其誤差的主要來源，并將物理規律進行靈活運用，才能解決問題。如伏安法測量定值電阻的實驗中，電壓表內阻和電流表內阻會帶來實驗的系統誤差，學生要從實驗原理分析入手，選擇合適的實驗方法和器材，從而減少誤差。學生要練習一些類似的實驗問題，從中學會歸納總結誤差原因，從而突破實驗誤差分析這一難點。

綜上所述，在高中物理電學實驗的教學中，教師需要把高考電學實驗題型進行分析，歸納其題型的特點和規律。引導學生尋找基本實驗規律，掌握實驗原理，歸納總結實驗方法，抓住電學實驗的知識點細節。最后引導學生對相關類型題的訓練，從而提高電學實驗的教學效率，實現物理的教學目標。

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（作者單位：廣東省博羅縣博羅中學516100）