《中学物理疑难实验专题研究》.pdf

d理绪彻E http://www.bw.吵. 中学物理疑难实验专题研究 赵力红 本课程对中学物理教学中所遇到的疑难实验进行了理论阐述，分析了形成的原因和改 进方法，论述了中学物理实验设计方法，并附有大量的妙趣横生的精彩实验设计。通过 学习，将会对中学物理教学具有重要的指导作用。 本课程学习目标: 1.中学物理中有哪些疑难实验需要进行研究? 2. 形成疑难实验的原因是什么? 3. 如何通过这门课程的学习提高自己解决疑难实验问题的能力? 4. 通过学习，你如何改进实验并设计出新意来? 许多中学物理老师都有这样的体会:中学物理课本中有不少实验，看似简单，你真 的去做，往往会发现并非想象中的那么容易。 例如，高中物理课本中机械波 概念的引入，教材上用的是一个如 图所示的绳波演示实验，按课本所 述，用手拿着一根绳子的一端(另 一端固定)上下摆动，就会看到一 列凹凸相间的波向绳子的另一端传去，但拉着绳子的一端上下摆动了老半天，却只见整 条绳子在摆动，而不见明显的波。实际上，这个 实验要想演示出课本所说的现象，在绳子的选择 上很有讲究，绳子如何悬挂以及手拿绳子如何摆 动也都是个问题。并不是随便拿根绳子、随便摇 两下就可以摇出波来的。而这些细节，作为以中 强先幻的先 学生为读者对象的中学物理课本一般是不会特别 地加以说明的。 类似的还如光电效应的演示实验也是如此，照课本介绍，把一块擦得很亮的辞板连 接在如图所示的验电器上，用弧光灯照射辞板，验电器指针就张开一个角度，但实际 精昂资掘，尽在↑事?放 叫咆制T仨 回 d理绪彻E http://www.bw.吵. 上，用弧光灯或紫外线灯照射了老半天，却不见验电器指针有要张开的迹象。还有一些 实验，如牛顿第二定律的验证、用打点计时器验证机械能守恒定律等，虽然均能完成， 但实验误差太大，结果令人失望。这样的实验挫折经历多次后，教学新手往往会对实验 产生畏惧心理，久而久之虽然教学经验不断丰富，有些还成为了教学骨干，但不少实验 在他们的于中，疑难程度却没有相应地降低。 第一节疑难实验形成的原因 中学物理中竟然还有这么多的疑难实验?这是大多数新教师始料不及的。人们不禁 要问， 中学物理范围内主要涉及的大都是物理学中比较成熟的知识内容，怎么还会有疑 难实验呢?这个问题不解决，就会造成前面所说的由忽视或轻视到畏惧的结果。 首先，作为科学实验，这些课题都早己在实验室获得了解决。但如今作为教学内容 编进中学物理教科书中的，就属于教学的物理实验。作为教学的物理实验，和科学研究 中的物理实验或在其他应用领域的物理实验有一个最重要的区别，那就是教学物理实验 的设计不仅要体现物理思想、符合科 学性原则，而且必须反映教学思想、 符合教学原则。例如，简谐运动图象 的描绘实验，从技术上来说，有很多 的方法可以描绘出正弦或余弦曲线。 但若设计成如绘图仪那样的图象描绘 仪，虽然具有自动化程度和可靠性高、操作简便等诸多优点，但若考察教学目的，这个 实验必要的一点就是要在所获得的图象与振动体的运动之间建立起劲可能直接的、必然 的联系，以便学生理解图象所反映的物理意义。从这一点来看，如果图象的描绘是通过 一个自 动化的装置来实现的而其机理又被有意无意地置于隐蔽地位的话，它就丧失了作 为一个教学的物理实验存在所必须有的教学价值。为此，就要设计出一个既简单又要可 靠好用的装置，这在技术上提出了更高的要求。同样的道理，前述的光电效应演示实 验，采用裸露的辞板并用验电器检验辞板上的带电，从教学思想上来考虑是很值得的， 但在技术上又大大地增加了实验的难度。此外，如电磁(阻尼)振荡、光学中的一些实 验等也都是同样的问题。这样带来的实验疑难在中学物理疑难实验中占有相当大的比 例。 精昂资掘，尽在↑事?放