浅谈高中理化实验器材的创新策略

禄克静

【内容摘要】高中理化是以实验为基础的学科，教师引导学生进行实验器材的创新性使用，不仅能够提高学生对知识的理解，同时也能帮助学生的更好的掌握理化实验目的、原理和过程，从而促进学生思维能力和创新能力的发展，提高学生的素养。笔者结合高中物理的实验教学经验，对高中理化实验器材的创新应用与大家进行探讨，希望能够给大家带来一定的帮助和借鉴意义。

【关键词】高中教学  理化实验  器材创新应用

高中物理和化学知识具有很多的共性，在理化实验中进行创新，不仅可以让学生更好的掌握本学科的知识，还能提升学生的跨学科探究能力，将知识串联起来，达到学以致用的目的，这也是新课程改革提倡的教育方法。在高中理化实验中教师引导学生从教材实验内容出发，根据知识的交汇进行理化实验，对实验器材进行创新应用，不仅能满足学生实验的要求，同时也能提升学生的知识实验探究能力和实际操作能力，实现高效教学的目的。

一、基于教材，挖掘实验原理

教材中的实验是最基础和最典型的实验，是帮助学生掌握实验原理，提高实验方法和实现实验数据优化处理的良好素材。教材中的实验是学生进行物理规律发现和探究的前提与基础，基于教材的深入探究才是符合学生认知规律，提升学生的实验探究能力的有效方法。下面笔者以“测定电池的电动势和内阻”实验为例，对理化实验的创新进行深入的探究。

1.实验设计

教材中对于“测定电池的电动势和内阻”实验设计非常人性化，也切合学生的实际，指出实验可以有多种的思路和方法，并对伏安法、安阻法、伏阻法进行了罗列，其实验设计原理图如下：

实验设计虽然不同，但是本质都是相同的，即电源电动势等于内外电压之和，具体为图（a）E=U+Ir、图（b）E=IR+Ir、图（c）E=U+    r，简化后可以表示为：E=UR+Ur。既然实验原理一样，假设所用的电表都是理想电表的话，那么是不是这三个实验效果一样，还是各有所长呢？

2.实验方案的比较

实验方案的优劣我们可以从物理量的关系和实验的操作关系上进行，在物理量关系上，分别对上面的式子根据直接测出量进行变形，则有图（a）U=E-Ir、图（b）I=      、图（c）U=      R，这样，从直接测出的物理量来说，伏安法比较有优势，可以直接得出U和I之间的线性关系，而安阻法和伏阻法并不能直接得出，需要继续变形可以得出其倒数的线性关系。在操作的便捷上，伏安法需要同时读出两个电表的读数，而安阻法和伏阻法只需要读出一个电表的读数即可，可见安阻法和伏阻法在操作上更具有优势，如果是分组实验的话，二者操作时间基本一致，伏安法可以安排两个学生分别读数记录，而安阻法和伏阻法只需要一个即可。那么，在不限定时间的情况下，这三种测量方案那种更有优势呢？

二、高于教材，尝试实验创新

在掌握了物理“测定电池的电动势和内阻”实验的基本原理和方法以后，如何进行更深入的探究和应用呢，是否可以将实验拓展到更广阔的领域呢？答案是显而易的。比如在高中化学的“原电池原理及应用”的学习中，学生对原电池的原理和应用基本掌握，然后设想是否生物电池也可以组成能够测量的原电池呢？以生活中常见的苹果为材料，并从废旧电池的表面将锌回收，洗涤后制作成条状，并找来一些铜片，先将锌片和铜片插入苹果中，通过干电池来校验电流计偏转与水果电池正负极的关系，通过导线和电流计将铜片和锌片连接起来，电流计偏转，说明水果电池制作成功。

猜想：水果电池的电动势和内阻可以通过物理实验的方法测出吗？

分析：水果电池的内阻很大，因此只要实验迅速，在水果电池电动势和内阻稳定的时间内，理论上是可以进行测量的。那么，上面的三个方案都可以吗？

从实验的原理上来说，图（a）中实验的前提是电压表测量的是路端电压，电流表测量干路电流，这样就要求滑动变阻器与电池内阻具有可比性，由于水果电池的内阻很大，电压表的分流作用会对实验造成较大误差。同样在图（c）中的设计电路中，电压表也具有分流作用，导致实验误差较大。在伏安法和伏阻法实验中，前提是干路电流以

为主，当所测电池内阻非常大的时候，就会使伏安法和伏阻法的测量误差加大，从而导致实验结果不准确。因此，图（b）不受电压表的分流影响，可以测量水果電池的电动势和内阻。

这时，有同学认为，对伏安法进行改进（如上图），也可以测量水果电池的电动势和内阻，相对与电压表和水果电池的内阻，电流表的电阻较小，完全忽略对电压表的分压作用，基本不会对实验造成实际的影响，因此可以测量多组数据，并通过U=E-Ir的图像进行描点，准确的测出水果电池的电动势和内阻。

总而言之，在新课改素质教育的背景下，教师要引导学生进行主动地、积极地学习，以教材为基础，不断地进行横向和纵向的拓展，开阔学生的视野，发展学生的思维能力，从而有效的培养学生的学科素养。

【参考文献】

[1] 于学梅. 新课标理念下中学化学实验教学功能的探索[J]. 中小学实验与装备，2016（06）.

[2] 高峰. 高中化学校本教研的行动研究[A]. 《当代教育评论》2017第6辑[C]. 2017.

（作者单位：甘肃省金昌市第二中学）