变式实验中的“变”与“不变”-论文.pdf

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1、2014年第9期嬲∞加加mUn变式实验中的“变又’’与—．J“不I、变又’’胡玉涛江苏省徐州市第二中学(221000)“变式实验”是以教材中的原型实验为基础，通教材中的实验是通过电压表与电流表分别测量出路过变换实验情境、改变实验条件、发展实验内容、发端电压和电源的输出电流，利用二者的函数关系散实验结论等方法而设计出来的新实验。通过变式E一，r进行数据处理。而2010年的考题由于条件限实验能够训练学生思维的深度、宽度、灵活度，增强制，无法直接测量电源的输出电流和路端电压，其设学生应用所学知识解决具体问题的能力。计中理想电压

2、表和定值电阻的组合等效于电流表的江苏省高考说明中明确指出：“能运用已学过的作用，理想电压表和外电路电阻的组合等效于电压物理理论、实验方法和所给实验仪器去解决问题，包表的作用。通过这种变化测量和计算路端电压和电括简单的设计性实验。”这一要求在江苏省高考试卷源的输出电流。基本原理仍然是利用路端电压与输的命题中得到了很好的贯彻，表1是对近4年江苏出电流的关系进行实验探究，即实验设计的原理并省高考物理部分实验考题的分析。没有发生变化。类似于这种等效的替代在实验设计表1近4年来江苏省高考物理部分实验考题中经常出现，如利用表头和定值

3、电阻组合等效替代电压表或者电流表，利用光电计时器等效替代打点年份／年一考点变式特点计时器等。⋯势电阻箱定值电阻图1实验方案2．情境变，处理方法不变。这类变式实验的显著特点就是将原型实验放在一个崭新的实验情境中，给学生以新意，使学生既有熟悉的感觉，熟悉相关的由于变式实验的灵活度、发散性。使得学生在解物理知识，又有陌生的反映，对实验情境陌生，不熟决这类问题时感到非常的不适应。在教学中如何进悉。解决关键就是要分析清楚陌生的实验情境背后的行这类问题的突破，首先就要弄清变式实验的表象：设计思路和处理方法。如2013年江苏省高考第1

4、l“变”在哪些环节，然后理解变式实验的本源：“不变”题：利用自由落体运动测定重力加速度，如图2所示。的内涵。其实验原理非常简单，即测量_出物体下落的高度和一、变式实验中的“四变、四不变”时间，根据公式z计算重力加速度。这一知识1．条件变，实验原理不变。改变已知条件进行实验探究，而其实验基本原理并没有发生变化。如2010对于学生来讲是非常熟悉的内容。在实验设计中利年江苏省高考第10题：在测量电源的电动势和内阻用电磁铁构成的电路和秒表结合进行下落时间的测实验中，设计了如图1所示的实验方案，与教材中的量是该实验设计的亮点，再加

5、上电磁铁工作电路分原型实验相比较，实验器材与电路连接发生了变化。析这一新的情境，使得学生感到陌生。仔细分析其设，·21·2014年第9期SHIYANJIAOXUEYUYIQ计思路就是非常熟悉的“测多算少”的方法。这种方以推导出s一^函数关系式为s=，将关系式法经常用来进行微小量的测量，学生在初中时就有朋+m，所接触，如测量一张纸的厚度、一粒米的质量等。在与图象结合可以得出图象的斜率．i}_一~M--tan)、一，代入，。，高中阶段也有所接触，如测量单摆的周期。通过“测．p朋+m)数据可以求得舻0．4。多算少”的处理方法来

6、减小测量过程中带来的实验4．误差产生原因变，分析思路不变。考试说明要误差，提高实验的精度。求学生“能对实验结论进行一定的分析与评价”。这其中就包括在实验过程中系统误差和偶然误差对实验结果带来的影响分析，不同的实验设计，误差产生的原因会有所不同，但误差分析的思路不变，首先要弄清误差产生的原因，其次是对实验过程中的测量值带来了怎样的影响，即测量值与实际值比较发生了怎样的变化，然后做出综合判断得出结论。例如，20l1接电源年江苏省高考第11题：利用如图5所示的实验电路来测量电阻的阻值。使用较长时间后，电池的电动势图2实验图可认

7、为不变，但内阻增大。若仍用本实验装置和(1)中测绘的图象(图6)测定某一电阻，则测定结3．物理量变，图象处理方法不变。图象在物理实果将(选填偏大或偏小)。误差引起的原因验中是经常用到的数据处理方法，通过描点作图，形是电源的内阻增大，由于电源电动势不变内阻增大，象直观地反映出物理量之间的关系，为下一步定量的会使得同样的电阻R对应的电压表的示数应该变求解做好准备。高中阶段要求学生能对实验图象进小，内阻变大后对应的图象应为如图6所示的行定性描述，并能根据函数关系进行定量的分析判图象Ⅱ。所以电压表示数为2．00V时，仍按原有图象

8、断，而函数关系主要有正比关系、反比关系、线性关进行数据分析会使测量结果偏小。系。对于线性图象的处理方法是“数形结合”。即根据实验情境推导出物理量之间的函数关系，然后结合图象进行相关判断。例如。20l2年江苏省高考第l1题：测定木块与桌面之间的动摩擦因数实验．如图3所示，根据实验所给数据可以做出如图4所示的图象，图3实