分塊實施 培養能力

焦健生

[摘要]每年高考都把實驗能力的考查作為一項重要內容，實驗題的命題范圍也已由考綱內實驗逐漸轉向對考綱內實驗的拓展。實驗考查已由識記、熟練型演變為靈活、能力型，這種命題思想顯然增加了高考實驗復習的難度，不少教師或學生感到實驗復習不好把握，甚至無所適從。分析研究近年高考物理實驗題發現，實驗題命制時，注意體現：題在書外，理在書中，重在手腦并用。因此，在實驗復習時，可采用模塊復習法，即第一模塊：基本儀器、儀表；第二模塊：實驗基本思想、原理、方法；第三模塊：設計實驗，可收到很好的復習效果。

[關鍵詞]實驗能力 模塊復習 變通變活

[中圖分類號]G633.7 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2016）08-0051

眾所周知，物理是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗在培養學生的科學素養方面具有其他教學內容和形式所不能替代的作用。因此，每年高考都把實驗能力的考查作為一項重要內容，實驗題的命題范圍也已經由考綱內實驗逐漸轉向對考綱內實驗的拓展。如，試題中出現了設計性實驗，更是凸出實驗考查已由識記、熟練型演變為拓展、能力型，真正體現了高考以能力立意的命題思想。這種命題思想顯然增加了高考實驗復習的難度，因此，不少教師或學生感到實驗復習不好把握，甚至無所適從。其實，實驗命題體現了：“題在書外，理在書中，重在手腦并用”的理念?？v觀近年高考實驗題，所謂的活題、能力題，均是以教材中實驗原理、方法和器材為基礎編創而來的，由此產生我們的實驗復習思路和一些做法。

一、復習思路

基于“題在書外，理在書中”及以能力立意的命題思想，我們把教材中的實驗（實驗思想、原理、方法、器材等）及其相關知識進行分層、歸類，形成三大模塊，第一模塊為基本儀表、儀器；第二模塊為基本思想、原理、方法；第三模塊為設計實驗。從層次上來說，第一、二兩模塊側重于基礎，第三模塊則體現能力。每個模塊還可根據學生的實際情況再分成若干小專題。

各模塊在再現、強化課本實驗中的基礎知識的同時，著力拓展、變通、變活書中實驗或其相關問題，著眼于設計性實驗的復習，形成由單向到橫向、縱向的發散性復習思路，這不僅打破了以往那種就事論事、單向掃描式的復習模式，更重要的是打開了學生的思維，避免了學生思維的狹隘和定式，達到以知識訓練能力，以能力覆蓋知識的目的。

二、實施模塊復習

第一模塊：基本儀器、儀表

本模塊的復習涉及中學教材中出現過的各種儀器、儀表的使用、功能及其衍生出的問題。如多用電表除可作為歐姆表測量電阻外，還可測量電流、電壓，可檢測電路故障，又如在復習電學中電壓表、電流表時，除復習它們的基本使用外，可涉及它們是如何由小量程的電流表改裝而成的？還可復習它們作為實際電表時，如何測量其阻值？如何分析在測量電阻時，它們對測量結果帶來的誤差？如此，圍繞同一問題或對象，變換角度創設題境，往往能使學生學會前后連貫，融會貫通。

[例1]使用多用表測量時，如圖1所示，當指針位置如圖1中灰三角箭頭所示，則測量的是____，測量結果為____。（2）當指針位置如圖1中自三角箭頭所示，則測量的是____，測量結果為____。（3）當指針位置如圖1中黑三角箭頭所示，則測量的是____，測量結果為____。（4）當指針位置如圖1中黑三角箭頭所示，正確操作后發現指針的偏轉角很小，那么接下來的操作步驟應該依次為：①____，②____，③____。測量結束后應將選擇開關撥到④____或者____。（5）無論用多用電表進行何種（直流）測量，電流都應該從表筆經____插孔流入電表。在使用歐姆檔測量時，多用電表內部的電池的正極將跟表的面板上的____插孔相連。

解析：（1）本小問測量的是直流電流，量程為10mA，應該用滿刻度為10的刻度線讀數。由于不是10分度，在讀出3.2以后，不應該再向下估讀，所以測量結果為3.2 mA。（2）本小問測量的是直流電壓，量程為50V，應該用標滿刻度為50的刻度線讀數。由于是10分度，在讀出16 V后，還應該估讀下一位，結果為16.0 V。（3）這時測量的是電阻，倍率為100，按表盤最上方的刻度讀數，結果為3.4×10³Ω。（4）測電阻時指針偏轉角度小，說明倍率太小了，所以應該增大倍率，操作步驟是①改用歐姆檔1 kΩ倍率，②重新調零，③測量并讀數，④OFF，交變電壓最高檔。（5）電流應從紅表筆經“+”插孔流入電表。內部電池的正極跟“一”插孔相連。

上面例題，充分利用了多用表的一些常用功能，這些都是實驗時要求掌握的。一題多問，大大擴大了學生的視野。

第二模塊：實驗基本思想、原理、方法

本模塊的復習著眼于教材中實驗的基本思想、原理的遷移，基本方法包括基本物理量的測量；數據、圖表的處理，誤差分析等，目的是讓學生學會遷移教材中的實驗思想、原理、方法到新的題境中去，學會變通和應用。

[例2]某電壓表的內阻在20 kΩ～50 kΩ之間，現需測量其內阻，實驗室提供下列可選用的器材：

待測電壓表V（量程3V）

電流表A₁（量程200μA）

電流表A₂（量程5mA）

電流表A₃（量程0.6 A）

滑動變阻器R（最大阻值1 kΩ）

電源ε（電動勢4 V）、電鍵S

（1）所提供的電流表中，應選用____（填寫字母代號）。

（2）為了盡量減小誤差，要求測多組數據。試在方框中畫出符合要求的實驗電路圖（其中電源和電鍵及其連線已畫出）。

解：選A₁；電路如圖2b所示。為了測多組數據，必須利用滑動變阻器改變通過電壓表的電流及加在電壓表兩端的電壓?；瑒幼冏杵鹘尤腚娐酚袃煞N連接方式，即限流式接法與分壓式接法。在本題中應該采用哪種連接方式呢？不妨假設采用限流式接法，那么電壓表兩端得到的最小電壓為：U_min≈εR_V/（R_V+R）=3.8（V），可見這個最小電壓也超過了電壓表的量程，違反了安全性原則；另一方面，在調節滑動變阻器的過程中，電壓表兩端電壓的最大調節范圍一定在0.2V以下，這樣就使相鄰的電壓測量值非常接近，必定降低實驗的精度。綜上所述，限流式連接方式對本題是不適用的。故只能采用分壓式接法。實際上，在負載電阻R遠遠大于滑動變阻器的總阻值R時，通常都采用分壓式接法。本題符合要求的實驗電路圖如圖2（b）所示。

上面的例題，源自課本而高于課本，考查了學生靈中學教學參考2016年3月總第260期活遷移知識和應用知識的能力，為學生自己設計實驗，奠定了堅實的能力基礎。

第三模塊：設計實驗類

所謂設計型實驗，就是題目要求學生在已有實驗知識和能力的條件下，自行設計一個新的實驗方案，其中包括實驗原理，選擇器材、安排步驟、處理數據、分析誤差等，其綜合思維能力要求高，是對基本實驗思想、方法等的遷移和運用，本模塊的復習建立在前兩個模塊的基礎之上，是實驗復習中的重頭戲。

[例3]欲將量程為100μA，內阻為500Ω的靈敏電流表改裝為量程為1 mA的毫安表：（1）需要給它____聯一只R=____Ω的電阻；（2）需要用一只標準毫安表對改裝毫安表進行校對，校對所用的器材的實物圖如圖3（b）所示（其中標準毫安表事先已與一只固定電阻串聯，以防燒表），校對過程要求通過毫安表的電流能從0連續調到1 mA。請按要求在方框中畫出校對電路圖，并在所給的實物圖上連線。

解析：（1）電流表擴大量程應并聯小電阻。分流電阻上的電流是滿偏電流的9倍，因此阻值是表頭內阻的1/9。（2）電流表的校對應將兩表串聯。為了從零開始，滑動變阻器用分壓接法。答案為：串，55.6。（2）如圖4（a）、（b）所示。

上述例題，在設計原理、選擇接法、實驗思路設計上，對學生的實驗能力逐一考查，充分顯示出設計型實驗在考查學生靈活應用實驗知識能力的功效。

三、結束語

以上三大模塊，分層推進，符合學生的學習認知規律，復習的效率大大提高。

值得說明的是：實驗能力只能在認真做實驗，不斷總結中得到培養和提高，為此我們開放了實驗室，讓學生在理論和實踐上同步提高。

（責任編輯 易志毅）