注重实验细节 避免定式思维

臧宝河

(高淳高级中学 江苏 南京 211300)

高三物理复习过程中，学生做了大量的题目，很多题目看起来都“似曾相识”，特别是在实验复习中，由于学生没有注意实验题目中的细节，没有深刻理解实验原理，没有注重实验过程的操作及实验结果的处理，很容易被前面做过的一些实验题目所干扰，犯了定式思维错误．

如何避免上述情况的发生，笔者根据实验中常见的一些错误进行归类，浅谈一下自己的看法，恳请各位同行批评指正．

1 注意题干中的细节

【例1】(2008年高考江苏卷第10题)某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了实验：该同学经实验测量及相关计算得到如表1数据.

表1 测量及计算导线的数据

请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系．

2 注意实验仪器中的细节

【例2】在“描绘标有2.5 V/1.2 W小灯泡伏安特性曲线”的实验中，要求小灯泡两端的电压测量从零开始变化，并能尽量消除系统误差，实验室提供了下列可选用的器材

A：电流表A1(量程0.6 A，内阻1 Ω)

B：电流表A2(量程3 A，内阻2 Ω)

C：电压表V1(量程3.0 V，内阻约3 kΩ)

D：电压表V2(量程15.0 V，内阻约5 kΩ)

E：滑动变阻器R1(最大阻值为5 Ω，额定电流0.2 A)

F：滑动变阻器R2(最大阻值为10 Ω，额定电流1 A)

G：电源E(电动势15 V，内阻可忽略)

H：开关，导线若干．

(1)为了尽可能提高测量准确度，应选择的器材为(只需填器材前面的字母)

电流表________．电压表________．滑动变阻器________．

(2)图1中给出的测量电路中，最合适的电路是________．

解析:因为小灯泡的额定电压为2.5 V，通过计算可得小灯泡的额定电流为0.48 A，因此电流表选A,电压表选C,滑动变阻器R1的额定电流太小仅有0.2 A，所以滑动变阻器选F．

图1

错解:在第(2)问中，因为电压要从零开始调节，故采用滑动变阻器分压解法．但在电流表内外接法的选择上很多同学犯了定式思维错误，认为小灯泡的电阻较小，所以选择电流表外接．学生之所以犯这样的错误，主要是因为没有注意到实验仪器中“电流表A1的内阻1 Ω”及题干中的“尽可能消除系统误差”的这两处细节而导致做错．

正确解法:本题中电流表的内阻已知为1 Ω，其内压降可以算出，为了尽量减小系统误差，故采用电流表内接法．这样不但能准确地测出小灯泡的电流，还能准确算出小灯泡两端的电压，从而较精确地测出小灯泡的电阻．因此答案应该选A.

3 注意表格中的细节

【例3】(2009年高考江苏卷第11题)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图2(a)所示．

(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图2(b)所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a=____________m/s2．(结果保留两位有效数字)

(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如表2.

图2

表2 实验数据

请根据实验数据作出a-F的关系图像.

图3

(3)根据提供的实验数据作出a-F图线，发现图线不通过原点，其主要原因________________．

解析:第(1)问的答案为0.16或0.15．第(2)问的答案如图3(b)所示．

错解:第(3)问很多同学由于受到以前做过的一些题目干扰，认为是没有平衡摩擦力而导致图像不过原点，从而犯了定式思维错误．实际上做错的主要原因是，因为很多同学忽略掉了第(2)问中“平衡摩擦力后”及表格中“砝码盘中砝码总重力F(N)”这一细节．

正确解法:没有考虑砝码盘的重力，所以图像不过原点．

4 注意图像中的细节

【例4】为了测量一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按下图4(a)所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，测出几组电流、电压的数值，并画出如图4(b)所示的图像，由图像可知，这个电池的电动势为E=______V,内阻r=______Ω．

图4

5 注意问题中的细节

【例5】(2012年高考重庆卷第22题)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池，他们测量这种电池的电动势E和内阻r，并探究电极间距对E和r的影响．实验器材如图5所示．

(1)测量E和r的实验方案为：调节滑动变阻器，改变电源两端的电压U和流过电源的电流I，依据公式________，利用测量数据作出U-I图像，得出E和r．

(2)将电压表视为理想表，要求避免电流表分压作用对测量结果的影响，请在图中用笔画线代替导线连接电路．

图5

解析：第(1)问的答案为E=U+Ir，第(2)问，我们知道测电源电动势和内电阻共有两种不同的连接方式，到底选哪一种呢？

错解：第(2)问中很多同学认为水果电池的电阻为大电阻，电流表的内阻和电源的内阻相比可以忽略，因此根据图6(a)连接电路，而没有注意到第(2)问中的“将电压表视为理想表”这一细节，因此犯了定式思维错误．

正确解法：因为电压表视为理想电表，因此电压表不分流，流过滑动变阻器的电流与流过电源的电流相等，把电流表和滑动变阻器相连，让电压表直接测路端电压，如图6(b)所示连接电路可减小实验误差．

图6

以上是实验复习中常见的一些问题，因此这就要求我们在实验复习过程当中，不仅要讲清楚实验原理、方法、过程及数据处理等，更要注意实验复习当中的一些细节问题，要教会学生在解题时能够对题目进行逐字推敲，特别是那些关键字、词，严防产生思维定式．必要时可以对题目进行变式，通过对比，引导学生进行思考，将能力的培养融入到实验复习的细节中,从而达到提高学生分析问题和解决问题能力．