杭州市教师继续教育课程高中物理《中学物理疑难实验专题研究》

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1、中学物理疑难实验专题研究赵力红本课程对中学物理教学中所遇到的疑难实验进行了理论阐述，分析了形成的原因和改进方法，论述了中学物理实验设计方法，并附有大量的妙趣横生的精彩实验设计。通过学习，将会对中学物理教学具有重要的指导作用。本课程学习目标：1.中学物理中有哪些疑难实验需要进行研究?2.形成疑难实验的原因是什么?3．如何通过这门课程的学习提高自己解决疑难实验问题的能力?4.通过学习，你如何改进实验并设计出新意来？许多中学物理老师都有这样的体会：中学物理课本中有不少实验，看似简单，你真的去做，往往会发现并非想象中的那么容

2、易。例如，高中物理课本中机械波概念的引入，教材上用的是一个如图所示的绳波演示实验，按课本所述，用手拿着一根绳子的一端（另一端固定）上下摆动，就会看到一列凹凸相间的波向绳子的另一端传去，但拉着绳子的一端上下摆动了老半天，却只见整条绳子在摆动，而不见明显的波。实际上，这个实验要想演示出课本所说的现象，在绳子的选择上很有讲究，绳子如何悬挂以及手拿绳子如何摆动也都是个问题。并不是随便拿根绳子、随便摇两下就可以摇出波来的。而这些细节，作为以中学生为读者对象的中学物理课本一般是不会特别地加以说明的。类似的还如光电效应的演示实验也

3、是如此，照课本介绍，把一块擦得很亮的锌板连接在如图所示的验电器上，用弧光灯照射锌板，验电器指针就张开一个角度，但实际上，用弧光灯或紫外线灯照射了老半天，却不见验电器指针有要张开的迹象。还有一些实验，如牛顿第二定律的验证、用打点计时器验证机械能守恒定律等，虽然均能完成，但实验误差太大，结果令人失望。这样的实验挫折经历多次后，教学新手往往会对实验产生畏惧心理，久而久之虽然教学经验不断丰富，有些还成为了教学骨干，但不少实验在他们的手中，疑难程度却没有相应地降低。第一节疑难实验形成的原因中学物理中竟然还有这么多的疑难实验？这

4、是大多数新教师始料不及的。人们不禁要问，中学物理范围内主要涉及的大都是物理学中比较成熟的知识内容，怎么还会有疑难实验呢？这个问题不解决，就会造成前面所说的由忽视或轻视到畏惧的结果。首先，作为科学实验，这些课题都早已在实验室获得了解决。但如今作为教学内容编进中学物理教科书中的，就属于教学的物理实验。作为教学的物理实验，和科学研究中的物理实验或在其他应用领域的物理实验有一个最重要的区别，那就是教学物理实验的设计不仅要体现物理思想、符合科学性原则，而且必须反映教学思想、符合教学原则。例如，简谐运动图象的描绘实验，从技术上来

5、说，有很多的方法可以描绘出正弦或余弦曲线。但若设计成如绘图仪那样的图象描绘仪，虽然具有自动化程度和可靠性高、操作简便等诸多优点，但若考察教学目的，这个实验必要的一点就是要在所获得的图象与振动体的运动之间建立起劲可能直接的、必然的联系，以便学生理解图象所反映的物理意义。从这一点来看，如果图象的描绘是通过一个自动化的装置来实现的而其机理又被有意无意地置于隐蔽地位的话，它就丧失了作为一个教学的物理实验存在所必须有的教学价值。为此，就要设计出一个既简单又要可靠好用的装置，这在技术上提出了更高的要求。同样的道理，前述的光电效应

6、演示实验，采用裸露的锌板并用验电器检验锌板上的带电，从教学思想上来考虑是很值得的，但在技术上又大大地增加了实验的难度。此外，如电磁（阻尼）振荡、光学中的一些实验等也都是同样的问题。这样带来的实验疑难在中学物理疑难实验中占有相当大的比例。笔者列出了中学物理中的10大疑难实验：●电磁振荡实验；●自感演示实验；●牛顿第二定律实验；●瞬时速度实验；●光电效应实验；●布朗运动实验；●声音的干涉实验；●内能与做功关系的实验；●吸收光谱；●静电学系列实验（法拉第圆筒，电荷分布，电容器电容）●…………其次，实验的难度是相对于教师的知

7、识、能力和经验而言的。有很多实验不是疑难问题，但是到了新教师手里，却成了难题。还有一些实验，如静电演示实验，由于以著名物理教育家朱正元先生为代表的许多前辈学者的不懈努力，实验本身已不象很多人想象的那么难，但是要很好地驾它，实验者必须有比较扎实地基本功。必须在掌握有关知识的同时，花时间去认真琢磨、体会实验的奥妙，将资料上的分析介绍、别人的经验内化为自己的真正理解和切身体会，并坚持在实践中不断摸索和积累，才能练就出做好静电实验的真功夫。然而，许多刚走上讲台的教师在碰了几次钉子、特别是在看到许多老教师对静电实验也感到头痛之

8、后，没有信心和恒心深入钻研下去。结果，静电实验在很多教师的手里成了头号疑难实验，只有在天气干燥的气候条件下才敢在课堂上演示。此外，中学物理实验仪器本身的缺陷也是导致疑难实验问题的一个重要原因。由于体制的问题，现有的中学物理实验室仪器设备还较普遍地存在许多不如人意的地方。主要表现：一是在仪器的生产和配备上对新技术、新成果的反映太迟钝，这样使得一些