②产生问题:在图2中,改变线圈中电流也会引起线圈中磁通量变化,是否产生感应电动势?实验如何显示出来?
③初步分析并验证:在图3中,分析可知K闭合时,小灯泡应该滞后发光。实验发现合上开关,灯泡立即发光。(原因是人的眼睛分辨不出来)。
④深度分析并修正:引导学生采取参比、补偿的办法(通过两个灯泡来比较发光的先后;调节变阻器使两灯泡亮度相同),设计出图4,实验操作结果表明:比延迟发光。
⑤拓展分析并验证:在图4中,如果断开S,灯泡应该延迟熄灭。实验发现两灯泡一起立即熄灭。
⑥深度分析并修正:分析可能是回路电阻太大的原因。修正设计为图5,实验证明:当S断开,灯闪烁一下再熄灭。
⑦其实在实验中还会遇到很多问题(诸如线圈自感系数大小、电阻阻值大小、灯泡大小等相互的关系),我们要把这些问题抑或困惑转变成探究的课题(而不是直接告诉学生如何做或者结论),从而可以更好地帮助学生理解相关的知识。
(4)小组合作的情况。为使实验探究有序进行,相关任务的分工要有预案。例如在运用频闪照相研究“落体运动加速度”中,学生必须完成以下任务:方案设计(直接测量的物理量是什么?如何测量?);器材的安装和调试(如何达到简便、精准?);标尺的制作;实际拍摄(如果用数码相机,如何达到多次曝光在一张底片上?);照片的分析(建立怎样的数学模型?);实验报告。尤其在操作中要做好细致的分工,在每一时段谁干什么、达到什么要求都要很明确,这样才不至于实验前茫然无绪,实验时手忙脚乱,实验后遗三忘四。
5.数据的记录和处理
(1)数据记录表格的设计要让学生自己完成,应该体现实验设计的思想,要引导关注实验目标、研究的对象、收集数据的时段、有关现象的特征以及可能相关的物理量等。在记录实验数据的同时还要注意把有些非量化的数据(诸如现象)也要记录下来。
(2)记录的忠实性、原始性、重复性。数据记录要及时、完整,注意有效数字和单位的要求。对于看似不合理数据,可以通过实验来补测,但不要轻易放弃这些数据(要好好分析其原因,有时需要修正实验步骤,有时也蕴含着新的现象或规律值得探究),切不可修改数据或编造数据以达到所谓的“准确结果”。
(3)数据处理手段科学、合理。要引导学生对实验数据要进行理性分析,对相关物理量的关系要做出猜想,尝试建立起相关的模型和关系,并进一步来验证。一是可以通过计算法来处理,二是可以通过图像法来处理数据,图像法处理数据很直观,也是常用手段,但往往不太为学生所熟知,教师可以做出示范。
6.实验的总结和改进
(1)实验目标实现的达成度。对整个实验进行评估,预期探究的目标的达成度如何?学生的主动性学习如何?不仅仅是看是否得出了“预期的数据和结果”。
(2)亮点和创新。实验所体现的原理方法、仪器装置、步骤流程、数据处理等环节有些什么创新和突破,教师如何利用差异性结果引导学生认知,激发学生探究的欲望。
(3)体现的思想和方法。要引导学生反思实验所体现的物理思想方法都有哪些(比如常用到的控制变量法、参比对照的方法等等),物理思想方法是比知识和技能更为重要的东西,是物理教育的核心。
(4)不足和改进。引导学生从原理、器材、步骤、处理来分析实验的不足(包括是否给学生留下足够的时间和空间等),尽可能提出改进的方法和措施。
(5)延伸性问题的产生。可以通过实验进一步拓展研究的问题,比如相关联或可牵连的问题的联想、可以作为一个类别来处理的问题的实验方法的迁移等,例如理解了卡文迪许扭秤实验的精妙,从而对库仑定律扭秤实验方法的迁移。
一、在物理实验教学中养成爱护公物的品质
物理实验课经常会成为物理教师的头痛课，因为在课上总会有一些调皮、捣蛋的学生不按照实验规则操作，故意损坏器材。不少老师反应实验课累，课前准备累、课时管理累、课后收拾累。我觉得实验课上可以用“累积法”教育学生爱护公物的习惯。比如：一位学生破坏了一只小灯泡，我们说了他肯定不以为然。可以用“累积法”说，如果一位同学破坏一只，一届就破坏了几百只，老师教了十几届灯泡就损坏几千只。那么学校岂不是要为物理实验室建一个大仓库才能有足够的库存供教学使用。这种幽默、风趣的教育易于学生接受。另外要抓住实验时机进行教育，如電学实验中绝不允许将电源两极不经过用电器直接连接起来，有些学生偏偏要这样连接。教师可以用一段电炉丝接在几节干电池上，炉丝发红电池报废，告诉学生如果我们不是用于电池而是用学生电源，那么轻则烧毁电源，重则引起火灾。教师接着介绍生活中由于电源短路引起火灾的事例，让学生深刻认识违规操作的危害，教育学生实验要严格按照规则操作，保护实验器材，爱护公物。
