谈高考物理拓展性实验的复习，本文主要内容关键词为：物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
近几年物理高考试题中出现了较多的“拓展性”实验题，它们以高中物理学生实验为基点，命题者根据学生的认知结构和物理实验的一般特点，通过改变实验目的要求、实验控制条件、测量对象、实验仪器、实验图景等，提出新的实验课题及实际问题，要求学生设计新的实验或方法去解决.本文就物理高考复习时如何运用“拓展性”实验来培养学生的实验创新能力谈几点具体做法.
1 改变实验目的和要求，拓展学生实验，培养学生改进原有实验和设计新实验的能力
这类拓展性实验的特点是:在原有实验的基础上，改变实验目的和要求，要求学生利用原有实验仪器，适当增加新的仪器，对实验进行创新改进，设计完成新实验课题.通常的改变有:
(1)变验证性实验为测量性实验；(2)变测量性实验为验证性实验；(3)验证物理规律的改变；(4)测量物理量的改变；(5)改变实验数据处理要求(如运用图象方法处理实验数据)；(6)改变实验测量精度要求(如减小实验测量误差).
教学实例1——《验证玻意耳定律》实验
[实验拓展]:在高考实验复习中，改变实验目的有如下几个方面的拓展.
拓展1:利用图1所示“验证玻意耳定律”的实验装置来验证查理定律.为了完成这个实验，除了图中给出的器材外，还需气压计、托盘天平、热水、冷水、和________________________；
拓展2:利用如图1所示“验证玻意耳定律”的实验装置来测量大气压强，除了图中给出的实验仪器外，再给一个弹簧称、刻度尺.请设计一个用来测量大气压强的实验方案，写出大气压强的表达式(用所测的物理量表示).
拓展3:某同学在做“验证玻意耳定律”实验时，取得几组P、V值后填入表1内.试运用图2中P-1/V图象处理这些数据，并说明产生误差的原因.
[教学简评]:拓展1中把验证玻意耳定律实验改为验证查理定律，要求学生根据新的实验目的来设计新的实验、选择实验仪器:拓展2把原有的验证性实验改为测量性实验，在适当改变实验仪器条件下，要求学生运用二次间接测量实验思想方法来设计测量大气压强的新实验；拓展3改变了实验数据处理要求，要求由原来代数处理方法变为图象线性化处理方法，并根据图象来分析实验误差，给出结果.通过上述实验目的和要求的拓展，引导学生从多角度、深层次认识原有实验，培养了学生设计新实验的能力.
2 改变实验控制条件拓展学生实验，培养学生运用新的实验思想方法设计、处理新实验的能力
每个物理实验都是在一定的控制条件下进行的，改变了实验的控制条件，为了达到原有的实验目的.往往需改变原有的实验理论和实验方法.高中物理学生实验常隐含实验控制条件，在高考实验复习中，教师可以改变实验的控制条件来进行实验拓展，引导学生的实验创新能力.
教学实例2——《验证加速度与合力成正比》实验的拓展与创新
[原有实验控制条件]:(1)沙和沙桶的质量m与小车质量M关系满足:m《M；(2)小车沿着斜面方向分力Mgsinθ与小车所受的摩擦阻力f平衡.
[拓展实验]:从改变实验控制条件的角度进行如下拓展:
拓展1:若实验中没有沙和沙桶，而给出六个钩码，通过改变钩码的个数来改变作用力，此时钩码的质量m与小车的质量M不满足条件:m《M，若还是运用原来实验方法必产生较大的实验误差.请设计一个实验方案来验证加速度与力成正比的关系；
拓展2:若某个同学在实验时将平板水平放置，没有平衡小车所受的摩擦阻力，沙和沙桶的质量m与小车质量M满足:m《M.测得几组小车的加速度a及相对应的作用于小车上作用力F，作出如图3所示的a—F图线.根据图线可知(1)作用于小车上的阻力为_________；(2)能否由此给出小车的加速度与作用于小车上的合外力成正比?
[教学简评]:拓展1改变了实验的控制条件(m《M)，教师引导学生运用新的实验方法来设计新的实验方案(如图4所示).以六个钩码和小车整体为研究对象，挂在细线上钩码的重力即为作用于系统上的合力，先把五个钩码放在小车，一个钩码挂在细线上，然后逐一把小车上的钩码挂在细线上，测出六组系统的加速度及相对应的合力，最后根据测得的数据来验证加速度与力成正比关系.拓展2改变了实验控制条件，没有消除摩擦阻力.要求学生运用图象和外推方法求出小车所受的摩擦阻力，根据a—F图线的线性特点，通过修正可知作用在小车上的合力为F[,o]=F—f，修正后的加速度与合力成正比.
通过改变实验控制条件来拓展实验，训练了学生运用整体实验思想方法和图象外推方法设计新实验和处理实验数据的创新能力.
3 改变实验仪器拓展学生实验，培养学生设计新实验的能力
教学实例3——《金属丝电阻测量》实验
[原有实验]:运用限流电路外接伏安法测量金属丝的电阻.
[实验拓展]:通过改变实验测量对象和仪器进行如下二个方面的拓展:
拓展1:给定表2中实验仪器，要求设计一个方案测量电流表G，(量程1mA内阻约300Ω)的内阻；
拓展2:给定表3中实验仪器，要求设计一个方案测量电流表G[,1]，(量程1mA内阻约300Ω)的内阻；
[教学简评]:教学中发现，学生在教师的指导下分别设计出上述二个由实验仪器改变产生的拓展性实验，分别如图5、6所示.图5中学生运用分压电路和比较的实验思想方法进行设计，图6中学生运用分压电路和半偏实验方法进行设计.通过上述实验拓展复习教学，培养了学生的实验创新能力.
4 创设新的实验图景拓展学生实验，培养学生移植设计应用的创新能力
物理实验教学的一个重要目的是要求学生把握基本的实验理论、方法及技术，并能移植应用到新的实验图景和实际问题中.在物理高考实验复习中，教师应注意把握好这一点，
教学实例4——《分压控制电路》的拓展移植应用
分压式控制电路是高中物理电路实验中常用的一种控制电压变化的电路，它有很高的实际应用价值.在高三物理实验复习中可对它作如下移植应用拓展.
[拓展应用]:(此题系2001年上海市物理高考题)某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图7所示.测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.
现有下列器材:力电转换器、质量为m[,o]的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上).请完成对物体质量的测量.
(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图.
(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并求出待测物体的质量m[,o].
(3)请设想实验中可能会出现的一个问题.
[教学简评]:上述高考实验拓展题要求学生运用高中物理实验中学到的分压控制电路来进行力电转换器的控制电路设计，通过解答这个实验拓展题，考查了学生运用分压电路解答实际问题的能力.