高三物理二轮复习之实验复习方法

【中图分类号】G633.7

高考把对能力的考核放在首要位置，通过考查知识及其应用来鉴别考生能力的高低，但不把知识与能力做简单对应。物理学科考查的能力主要有五种，它们分属基础的和较高的两个层次。基础层次的能力包括“理解能力”、“推理能力”和“实验能力”，较高层次的能力包括“应用能力”和“探究能力”。其中对实验能力的要求是“实验能力是指针对具体问题，根据已有条件，运用已学过的知识和方法制定方案，通过实验解决问题的能力。能独立完成“物理知识内容表”中所列的实验。具体要求如下：

①了解基本仪器的主要性能和使用方法，根据需要能合理选择和正确使用基本仪器。

②理解实验原理和方法。能够控制实验条件，排除实验故障，正确进行观察、测量、记录实验现象和实验数据。

③分析和处理实验数据，对实验结果进行描述和解释，对误差进行初步分析和讨论，评价实验结论。”针对考试说明的要求，我们在一轮复习时对每一个实验都作了详细的讲解和再现，那么在二轮复习时又该采取什么样的复习方法呢？

在此阶段，我们不应孤立地看待一个个实验，而应该从这些实验的原理、步骤、数据采集与处理方式上的异同上，给这些实验分门别类，以多种视角重新审视和组合实验板块，分专题归类复习，在这些实验的组合板块中挖掘一些功能，培养学生实验意识。那么，分什么样的专题呢？不同的老师会有不同的分法，是不是可以有以下的分类方法：

一、实验装置及其变化

1、打点计时器。如左下图装置

可提出问题：利用此装置能测量哪些物理量？直接知道物体的位移和对应的运动时间，经过计算还可以知道一段时间内的平均速度、加速度等。进一步可以进行哪些实验？研究匀变速直线运动，如果加上天平可以探究加速度与力和质量的关系即验证牛顿第二定律、探究动能定理，如果将装置竖起来，如右上图，可以利用自由落体运动验证机械能守恒。总结以上特点，都是利用打点计时器测位移和对应的运动时间，再根据运动特点计算速度和加速度。在思考有没有可以替代打点计时器的仪器或装置，如频闪照相、位移传感器、单摆、弹簧振子等，让学生理解特点，拓展提高。

2、平抛装置。再看如右图装置，可以进行哪些实验？在地面上铺上复写纸和白纸或在右侧立一竖直挡板可用来研究平抛运动，再在水平槽末端放一小球B可用来验证碰撞中的动量守恒。让学生思考试验原理的巧妙之处，提高对实验的理解层次。

3、电学实验原理

如下原理图能测哪些物理量？

可直接测出电阻R两端的电压和通过的电流，经过计算可知道R的阻值。上图经过哪些变化可以进行哪些实验？将电阻R换成电阻丝，将电流表外接再加上滑动变阻器、螺旋测微器、刻度尺等可以测金属丝的电阻率；将电阻R换成小灯泡，将电流表外接，滑动变阻器用分压接法等可以描绘小灯泡的伏安特性曲线；将电阻R换成滑动变阻器，电源用比较旧的干电池可以用来做测量电源的电动势和内电阻的实验。若果电流表量程过小怎么办？可引出电表的改装和多种电学实验变换，让学上多讨论可以开阔思路、体会电学实验的本质规律。

二、实验数据的处理方法

1、利用图像处理数据

例：测定电源电动势和内阻

2、利用作图处理数据

回顾高中所有做过的实验，有哪些是通过几何作图法分析数据的？很容易想到验证力的平行四边形定则，利用测量出的力的大小和方向根据力的图示法求合力，从而完成实验验证；当然还有几何光学中的测玻璃的折射率，如右图，不论下边缘（虚线）的形状如何只要能找到光线的出射点A即可，连接入射点和A点即可找到折射角，进而根据折射定律可求出折射率。几何作图法也是物理学中常用的方法应让学生了解并应用于实践。

3、利用数字公式处理

利用数字公式处理实验数据可以说是学生相当熟悉的，但在高中物理实验中哪些是只能用此方法处理数据的呢？引发学生的思考，用双缝干涉测光的波长。当然还有些实验不止用的一种方法，如研究平抛物体运动的初速度等。

三、实验的思想方法

1、等效方法

通过不同的实验，让学生理解 “等效”的含义。如：验证平行四边形定则实验中，两个力的效果和一个力产生的效果相同，即都能使橡皮筋伸长到相同的位置，这就是等效；再如用电阻箱替代未知电阻，通过调节电阻箱的阻值时电路中的电流、电压不变，则此时电阻箱的示数即为未知电阻的阻值，这是电学实验中常用的等效方法；另一种 “等效”是在“碰撞中的动量守恒”实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速度，便于实验数据的测量；还有一种，不过现在高考已不做要求了，就是用恒定电流场模拟静电场等。等效的思想是物理学常用的思维方法，通过实验复习可以加深对这种方法的理解。

2、累积法

一种是累积放大法，这在初中实验中用过，如：测量一枚大头针的质量，测量细金属丝的直径等，在高中实验中哪些地方用过呢？测单摆振动周期，我们可以测单摆振动30次获50次的时间再去求周期；还有一种是在验证碰撞中的动量守恒实验中用到的，即碰撞中小球落点的确定，是通过小球重复落下多次，在纸上打了许多点，求这些点迹的平均位置确定的。

3、控制变量法

这是研究物理问题常用的方法，从初中到高中一直沿用。如：研究加速度与作用力及物体质量的关系等。一般要分析两个物理量间的关系时，都要用到此法。

4、留迹法

一般是在研究物体的运动时常用，如：纸带上打点记录小车的位置；用描迹法画平抛运动轨迹，用沙摆显示振动图像等。

5、实验仪器中用到的方法

长度测量仪器中，游标卡尺用到的方法可以称为“差值法”；螺旋测微器中的方法可以称为“螺旋法”；多用电表用到了 “变换电路法”等。这些都可以让学生去研究、总结，通过对仪器原理的了解记住仪器的使用应该是较简单的事了。

以上只是一些粗浅的分法，在后面还可以将实验分成力学、电学、光学等几个板块。对于力学板块，这是由验证力的平行四边形定则、研究匀变速直线运动、验证牛顿第二定律、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律等实验组成的一个大的实验板块，我们仔细去找找这些实验与其它实验板块的区别。会发觉这些力学实验无非就是在力、速度、加速度、位移、质量这几个量上做文章而已。然后我们看看这几个量是怎么测出来的，今后我们可以用同样的方式去处理类似的探索式力学实验。这些实验告诉我们：位移用尺子量（精确度要求高用什么），质量用天平，时间可用打点计时器测量，速度与加速度可以用打点计时器打出纸带测量，速度还可以用平抛的方式计算等等；电学模块，包括描绘小灯泡的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻、多用电表的使用、示波器的使用等，这些实验的共同特点又是什么？有没有共性的东西？光学实验不多，你能不能一一说出它们的特点？等等。

最后要让学生明白实验方法及步骤、仪器的选择、数据的处理等一切与实验有关问题是从实验原理中派生出来，只要抓住实验的原理，理解实验原理和方法的确切含义、适用条件，许多问题就会迎刃而解。分类归纳只是帮助我们加深理解的一种方法而已。

参考文献：《2011年北京高考说明》物理部分

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