张军

(泰州市田家炳实验中学 江苏 泰州 225300)

高中物理实验涉及物理学科的各领域，它既能帮助学生去探究新的知识，又能使所学知识在实验中加以应用与体验.实验已成为新课程改革中最为重要的环节．当今学生不仅仅要学会使用各种实验器材，完成实验的相关操作与数据处理，还要能在实验中发现问题、提出问题，对问题的答案提出假设，并能制定解决方案，对实验结果进行预测．新课程要求教师积极引导学生运用已学习过的物理知识、实验方法和实验仪器去解决实际问题，使学生真正具备实验的各项技能．

1 新课程强调了实验的探究过程

1.1 探究功与速度变化关系的实验

如图1，探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．橡皮筋的弹力是变力，橡皮筋的劲度系数也是随长度变化的；因此弹力所做的功没有现成的公式可用．但是在相同的位移情况下，用一条橡皮筋做的功为W0，用两条橡皮筋时做的功就是2W0.依此类推，可以找出功和速度的对应关系．

图1

1.2 实验实例

设小车质量为250 g，使用的橡皮筋1根至6根，每次增加1根．小车受力的位移即橡皮筋被拉伸的长度为16 cm.设一条橡皮筋做的功为W0．先由表1中的实验数据作出功与速度的关系图像如图2.

表1 W/W0与v的实验数据

图2 W/W0与v的关系图像

由图2发现W与v不成正比关系，图像好像是抛物线，从而推断W与v2可能成正比关系.由此可对表1中的数据做处理，处理后结果列于表2.然后作出W/W0与v2的关系图像如图3.

图3 W/W0与v2的关系图像

所作的W/W0-v2图像为过原点向上倾斜的直线，即说明W/W0与v2成正比．此实验方法无须计算变力做功的大小，设计思路与操作过程充分体现了探究精神．

2 实验方法多变要能进行必要的创新设计

新课程不仅仅要求我们研讨课本上的实验项目，更要求能运用已经掌握的物理规律、实验方法，选择适当的实验器材，独立设计新的实验方案．如测定电源的电动势和内阻，除了教材中所用的伏安法，还可以有其他多种设计方案，下面介绍其中的几个.

2.1 用一只电流表和电阻箱测量

图4

如图4所示，改变电阻箱R的阻值，测出不同阻值时对应的电流表的示数.设分别为R1，I1和R2，I2．设被测电源的电动势和内阻分别为E，r，电流表的内阻为RA，则由闭合电路欧姆定律可得

E=I1(R1+r+RA)

E=I2(R2+r+RA)

解得

若采用图像法处理实验数据，则由闭合电路欧姆定律得

E=I(R+r+RA)

(1)

将(1)式转化变为

图5

2.2 用一只电压表和电阻箱测量

图6

如图6所示，改变电阻箱R的阻值，测出不同阻值时对应的电压表的示数，设分别为R1，U1和R2，U2．设被测电源的电动势和内阻分别为E，r，电压表的内阻为RV，则由闭合电路欧姆定律可得

解得

若采用图像法处理实验数据，则由闭合电路欧姆定律得

(2)

将(2)式转化变为

图7

2.3 用两只电压表测量

测量电路如图8所示.断开S时，测得两电压表的示数分别为U1，U2.再闭合S，此时电压表V1的示数为U1′．设被测电源的电动势和内阻分别为E，r，电压表V1的内阻为RV，则由闭合电路欧姆定律可得

图8

解得

设计型试题从内容和形式上突破了大纲和教材对实验的束缚，有助于培养学生基本的实践能力，增强实验过程的探究性，扭转实验教学中照着样子做实验，依靠死记硬背应付考试的现象．

3 实验在高考中的新理念

物理实验能力的考查在高考中一直占有相当重要的地位.高考力图通过以笔试的形式考查考生的实验能力．近几年实验在高考中的题型不断变化，真正体现了命题者的指导思想：“出活题，考能力”，“让只有真正做过实验的人才能做得出来”．特别是在命题理念上，近几年来有较大突破，如2010年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷)的第23题.

图9

某同学设计了如图9所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧测力计固定在一合适的木板上.桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN，PQ，并测出间距d．开始时将木板置于MN处.缓慢向瓶中注水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住.继续向瓶中注水后，记下弹簧测力计的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间 ．

(1)木板加速度可以用d，t表示为a=______；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)________________．

(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度与弹簧测力计示数F1的关系．图10中能表示该同学实验结果的是

图10

(3)与挂钩码的方法相比，用注水的方法改变拉力的大小的优点是

A．可以改变滑动摩擦力的大小

B．可以更方便地获取多组实验数据

C．可以比较精确地测出摩擦力的大小

D．可以获得更大的加速度以提高实验精度

本题属于创新性实验，以教材中学生实验“探究加速度与力的关系”为原型，体现了高考源于课本，但又高于课本的理念．本实验在实验器材和方法上均有较大变动,只有平常对实验有深刻体验的学生，才能充分运用所学知识，合理利用实验器材，科学地进行数据分析，使实验真正成为解决问题的一种有效手段．