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中学物理实验条件的控制方法分析


中学物理实验条件的控制方法分析
天津市宝坻中等专业学校 张玉新 301800
摘要:中学物理实验是中学生学习过程中的重要内容,做好实验对每个学生至关重要。本文 通过具体案例对中学物理实验过程中的初始条件、 物理量控制、 实验装置控制以及环境等因 素对实验结果的影响进行了具体分析, 为中学生更好的理解并做好物理实验提供了有力的支 持。 关键词:中学生;物理实验;控制方法;分析 1 引言 物理实验是中学物理学习过程中的重要内容, 对学生基础概念的理解、 科技探究能力的 提升以及动手操作能力的培养都起着至关重要的作用。 对于学生来说, 做好一个物理实验并 不容易,它不仅需要学生熟练掌握实验原理和实验过程,还需要学生对实验的前期准备、过 程控制以及实验环境进行准确的控制, 否则不仅可能造成实验的失败, 还可能对人身或实验 仪器安全造成威胁。本文根据实际调研,对中学生的物理实验进行了具体的分析,对其实验 条件的控制进行了详细的探讨,为中学生能更好的做好物理实验提供了有力的支撑。 2 中学物理实验条件的控制方法分析 2.1 中学物理实验简介 中学物理实验按照实验的目的可以分为以下几类: (1) 实验仪器认知: 游标卡尺、 秒表、 温度计、气压计、滑动电阻器、示波器等电子仪器; (2)物理量测量:单摆测重力加速度、 测玻璃折射率、测电源电动势及内阻等; (3)物理规律验证:共点力的合成、机械能守恒定 律、安培定理等; (4)物理现象探究:简谐振动的特点、楞次定律的推导、直线运动以及匀 速直线运动的特点等; (5)操作性实验:安装电机、变压器模型组装、电流表改装成电压表 等; (6)演示性实验:左、右手定则演示、电流短路现象演示、大气压现象演示等。中学物 理实验有一百多个,有些实验容易做,如认知实验,有些实验不容易成功,甚至会得到相反 的结论,所以实验条件的控制就显得至关重要,下面对其进行具体的分析。 2.2 实验前的准备条件控制分析 要做好一个物理实验,首先要控制好实验前的准备条件。例如,以动量守恒定律的验证 实验为例: 动量守恒定律实验以一个小球的平抛运动作为初始动量, 为了保证小球碰撞前的 水平初速度是恒定的,就必须保证小球从斜面上的同一位置由静止释放,同一位置、静止释 放、轨道末端切线水平都是完成这个实验的准备条件,必须准确把握,否则实验就会失败。 物理现象探究实验:加速度与质量和所受外力之间的关系探究中,如果实验器材选的是 导轨, 要保证导轨是水平的, 如果采用木板代替导轨, 就要调整木板的倾斜度以平衡摩擦力, 除此之外,物体的合外力等于沙桶重力的条件也是实验前必须准备的。 在单摆测定重力加速度实验中有更多的初始条件限制。如在同一平面内摆动、摆球释放 前无初速、摆角不得大于 10°,还有在实验室尽量选择质量大、体积小的摆球,连接摆球 的线要尽可能的细而弹性小, 这样才是一个比较成功的单摆, 否则测出来的重力加速度会偏 差实际重力加速度很多。 用电磁打点计时器测量时间时,整条纸带与计时器的导槽一定要尽量放平。由于打点计 时器无同步装置, 纸带上第一点与第二点间所表示的时间间隔不一定是一个打点周期, 因此 在处理纸带时,要避开用第一点。 油膜法估测油酸分子直径实验中,实验者的准备工作必须非常充分。油酸酒精溶液在配 制时不能过浓,否则不能形成单层油酸分子,小浅盘的痱子粉洒的要均匀,只要保证了这些 初始条件,才能成功的做好实验。 典型电学实验半偏法测电表内阻,要求可变电阻和电源电动势必须尽可能的大,才能抵

消电阻箱电阻接入时产生的影响,否则测出的电表内阻必然偏差很大。 在中学物理实验中, 实验前的准备工作至关重要, 我们要在实验前对实验有充分的理解, 对测量不准或实验失败的原因进行深刻的分析, 才能让我们更好的理解物理知识点及物理规 律,同时更深刻的理解实验。 2.3 实验过程中实验条件的控制分析 有些物理实验对实验过程中的条件控制要求较高, 所以必须严格控制实验的条件。 例如, 研究气体等温状态下的变化状况实验,在实验过程中,不管是对气体的压缩,还是气体的膨 胀,都必须缓慢进行,因为只有缓慢的进行气体状态的交换,使气体与外界进行充分的热交 换,才能保证气体温度与外界问题一直相同,达到等温变化的条件。 力的平行四边形合成实验中,所有的实验,包括一个弹簧拉伸、两个弹簧拉伸以及多次 实验求平均值,都必须将接点拉伸到同一位置,确保力的作用效果是相同的。 伏安法测量电源的内阻和电动势时,实验过程中闭合电建的时间要尽可能的短,因为实 验用的电池一般是旧电池(内阻大,易于测量) ,而旧电池的电量较小,放电过多会引起电 动势和内阻的变化,导致测量的误差过大无法验证实验。 2.4 物理实验中实验装置的控制分析 在物理实验中,实验装置是进行物理实验的一个重要条件,实验装置的控制方法是培养 实验操作能力的关键。例如,在单摆相关的测重力加速度和摆动等时性实验时,我们可以将 常用的单线摆制造成双线摆,就可以确保小球在同一平面内摆动,而不用依靠人的控制,降 低了学生的实验难度。 在机械能守恒验证实验中,自由落体的重物需要选择质量偏大一些的物体,虽然重量并 不影响测量结果, 但重量大的物体可以降低空气阻力和纸带摩擦对实验结果的影响, 从而可 以降低实验结果的误差。 在电学实验中,各种电表量程的选择对实验结果的误差大小影响非常大,如电流表、电 压表尽量保证指针在量程的三分之一与最大量程之间, 结果最准确; 欧姆表保持指针在中央 附近最准确; 伏安法测电阻或电源电动势时, 电流表的内接和外接也是测量准确与否的关键。 另外, 在物理实验中, 实验环境也非常重要。 例如, α 粒子散射实验必须在真空下进行, 气体等温变化实验需要保证室内温度恒定, 光学实验要尽可能的在较暗的环境下进行, 静电 实验要在干燥的环境中进行, 这些试验一旦放置在对其不利的环境下进行, 很可能得不到实 验结果,也看不到实验现象。还有实验结束时的控制对物理实验的安全也非常重要,如电学 实验结束后,必须先将电键断开,才能拆除电路,有电感线圈的要先断开有电感线圈的电键 等,这些控制方法一旦操作失误很可能造成实验仪器的损坏,影响下次实验。 3 结论 在中学物理学习中,实验是课堂知识的延伸,要完成好一个物理实验,不仅要对课题知 识有深刻的理解,还要控制好实验条件,只有反复考虑好实验条件的控制方法,才能使实验 圆满完成。 参考文献 [1]蔡志凌.中学物理实验归类和设计[J]. 物理通报.2003,04(04) :26-28. [2] 课程教材研究所. 物理[M]. 北京: 人民教育出版社, 2006. [3] 赵琛.浅谈物理实验的分类及教学方法[J].辽宁教育行政学院学报,2008,02(2):176.


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