如何让高三物理实验课更加高效

文/广州市第六中学 孟 荟

自2016年广东高考采用全国卷的考试模式以来，理综物理试题的实验部分更侧重于考查实验能力，同时也注重常规问题的考查，但题型设计往往灵活多变，学生很容易失分，而实验题得分恰恰也是物理成绩的分水岭。因此，在高三物理实验课上如何带领学生进行更加高效的复习，是很多物理老师要关注的问题。

一、由浅入深，层层设问

学生只有深刻理解实验原理后，才可能应对灵活多变的实验题，下面以 “验证牛顿第二定律”的实验为例，来说明如何由浅入深讲解实验原理部分。该实验有两个重难点：一是平衡摩擦力，二是悬挂的钩码质量远小于小车的质量。对于难点一可采用层层设问的方法来让学生明白这其中的物理原理：

问题1：力F拉着小车在光滑木板上前进，合外力为？

问题2：力F拉着小车在粗糙木板上前进，合外力为？

问题3：能否像重力和支持力的作用效果抵消一样，摩擦力的作用效果也和其他力抵消？

图1

图2

图3

为了让学生更好地明白平衡摩擦力的目的，在作业中首先让学生对平面上的小车和斜面上的小车进行受力分析 （见图1、图2）。由问题3学生便可顺其自然地理解当抬高木板到合适的倾斜角度，能让重力、支持力和摩擦力三个力的作用效果抵消，那么此时小车所受的合外力便为绳子上的拉力了。如此一来，当学生遇到将木板换成气垫导轨的问题时，便可顺利作答这时候不仅不需要平衡摩擦力的，还要注意将气垫导轨调节水平。在这个处理过程中，学生应用到了类比法，等效替代法等物理思想，相信对他们以后的学习生活能起到相应的作用。

二、转换法在高中物理实验中的应用

对于 “验证牛顿第二定律”这个实验的难点二，做了一个近似的处理，就是当小车质量M远大于重物质量m时，小车所受的绳子拉力T近似等于重物的重力mg。多数学生对于这一点无法理解，容易出现记错结论的现象。笔者在学生的作业环节中，并不只是让学生对小车受力分析，同样也对悬挂的重物进行受力分析，这样学生就很容易注意到重物并不是匀速下落，而是具有与小车同样大小的加速度向下的加速度，从而重物的重力会大于绳子的拉力。由牛顿第二定律可得：G-FT=ma。不难看出重物重力和绳子拉力相差多少就取决于加速度的大小。那么为了让绳子拉力T近似等于重物的重力mg，就需要比较小的加速度，从整体上考虑，不难得出只有重物质量m远小于小车质量M时，小车和重物的加速度才会很小，绳子拉力T才近似等于重物的重力mg。经过这番处理，学生就明白如何将一个比较难测量的力转换为容易测量的力了，从而明白了转换法的思想。虽然绳子拉力略小于重物重力，只要其产生的系统误差足够小就对实验结果影响不大了。当学生遇到如图5所示的升级实验后，就很容易理解一旦能测得绳子上力的大小，那么也就不需要满足重物质量远小于小车质量这个关系了。

图4

图5

“转换法”这种思想方法在 “验证动量守恒定律的实验”中也有体现。一个运动的小球与静止的小球发生对心正碰，需要验证的表达式为：m1v0=m1v1+m2v2，共需要测量三个速度值。而在高中学习阶段，要把两球的碰前和碰后速度测出来，这是比较难做到的。实验中利用两小球做等时的平抛运动，将 “速度”转换为平抛运动的 “水平射程”，从而将难测量的 “速度”转换为易测量的 “长度”。 （见图6）教师要注重实验方法的讲解，做到层层递进，最终达到目的，不仅向学生传授知识，更重要的是让学生的科学素养得到培养。

图6

三、对比法应用于相近的实验

高中物理的几大力学实验在仪器的使用上面都有很大的相关性，为了让学生更好地理解和掌握实验内容，笔者通过实验仪器的相关性，将相似的实验放在一起进行对比。在复习阶段这样处理知识点，可以使学生更好的理解实验目的和原理，从而最终提高学生的实验探究能力和处理数据的能力。以下是笔者整理的利用小车木板模型长做的三大力学实验 （见表1）。

从以上作业表格中，学生很容易直观总结出：验证牛顿第二定律和探究动能定理两大力学实验都是围绕着如何获得合外力而进行着，只是后期代入的物理公式不同。同时，学生会明白在实验器材基本一致的情况下，采用不同的研究方法和处理数据的方法，就可以达到不同的实验目的，这对于学生今后的学习能力都是一种很好的锻炼。在高三复习的紧张时期，将不同的知识点放在一起对比，也可以培养学生对知识的迁徙能力。

表1

四、概括归纳法

电学实验常常在全国卷理综物理实验试题中占据较大分值。学生也一直对于掌握电学实验题目感觉困难重重。对考试大纲中用伏安法测量待测电阻的阻值这一实验，学生较易掌握，但是测量待测电阻值的题型非常灵活多变，针对这个问题，我认为一定要将学生练习的题目进行有效地归纳总结，让学生理解其中所含的共同的物理规律，这样就可避免学生做一题会一题，能培养出他们举一反三的能力。

上表旨在说明三种测量电阻值的方法的对比，当然其中还有误差分析等问题，在此就不一一赘述。从表中可以安安法和伏伏法实际上分别是利用已知阻值的电流表和电压表来间接测出待测电阻的电压和电流值，从这一点上来讲，本质还是伏安法。当学生理解到这一点，对于这一类便可找到突破口求解了。

总之，想要学生学好物理，就没有一成不变的教学模式。教师只有注重因材施教，灵活选用合适的授课方式，选用合适的作业题目，才能使原本枯燥无味的学习变得充满活力与生气，才能提高学生学习物理的兴趣，并且最终提高学生的物理成绩。