【正文】 然而見到的卻是意料之外的現(xiàn)象（如圖7－10所示）．在學(xué)生渴望得到解答之際，讓他們從各個方面對儀器觀察，并注意圓錐體與軌道之間的聯(lián)系，最終發(fā)現(xiàn)圓錐體在軌道低端的重心位置最高．于是學(xué)生在恍然大悟中獲得了觀察方法的啟示．4．縱、橫對比，把握事物特征觀察的深刻性在于透過表面現(xiàn)象抓住象物的本質(zhì)，利用對比觀察是使思維向縱深發(fā)展的很好的方法．在演示實驗中，要引導(dǎo)學(xué)生善于察覺條件的差異及產(chǎn)生結(jié)果差異的聯(lián)系．通?？梢圆捎每v向?qū)Ρ取M向?qū)Ρ?、正反向?qū)Ρ鹊姆椒ǎ?，用驗電器和鋅板（或鋁板）等演示光電效應(yīng)的現(xiàn)象，實驗過程如圖7－11所示．把用砂紙打磨光的鋅板（或鋁板）插在驗電器的導(dǎo)桿上，給鋅板帶上負(fù)電荷，可以看見驗電器指針張開；用紫外光（功率較小的醫(yī)用紫外線燈）照射鋅板，驗電器指針即迅速閉合；再給鋅板帶正電，同樣用紫外光照射鋅板，驗電器指針不再閉合；再用白熾燈作光源，照射帶電的鋅板，不見指針張角有何變化．從上述過程可以看出，它是一個邏輯性很強的縱向?qū)Ρ冗^程．由（a）、（b）階段的對比可以看出，驗電器指針閉合不是由于紫外光使空氣電離的原因（雖然有一點影響，但不是主要原因），而是光照射使電子躍出的原因．由（a）（C）階段的對比說明光電子能否躍出與照射光的頻率有關(guān)．縱向?qū)Ρ鹊难菔痉椒ㄊ前凑宅F(xiàn)象變化的順序逐步展開的．它能夠使學(xué)生較好地把握過程發(fā)展的階段特征，但需要不斷回憶已經(jīng)消逝了的現(xiàn)象．在比較復(fù)雜的過程中，可以變部分縱向?qū)Ρ葹闄M向?qū)Ρ?，縱橫向?qū)Ρ认嘟Y(jié)合．例如，圖7－12（a）顯示了物體浸入液體前后彈簧秤讀數(shù)的變化，由此可知浮力的大小，在繼續(xù)演示的過程中，保留圖7－12（a）的狀態(tài)，同時用另一個同樣規(guī)格的彈簧秤顯示排開液體的重量，如圖7－12（b）所示，兩者橫向?qū)Ρ龋瑢W(xué)生就能清晰地察覺兩者之間的關(guān)系．又如在上述接通電路的自感現(xiàn)象的演示中，也采用了電感支路和電阻支路同時橫向?qū)Ρ鹊姆椒?，從而使難于察覺的暫態(tài)差異顯現(xiàn)出來．為了便于學(xué)生認(rèn)識事物的本質(zhì)，常需要用正向和反向?qū)Ρ鹊姆椒ǎ?，為了說明振動產(chǎn)生的條件之一是物體必須受到回復(fù)力的作用，可以用彈簧振子演示，分析回復(fù)力使物體圍繞平衡位置往復(fù)運動；還可以用保險絲繞一個彈簧，下掛小球，在事先不告訴學(xué)生彈簧材料的情況下，把小球拉伸后釋放．學(xué)生驚異地看到小球不發(fā)生往回運動，這時告訴學(xué)生彈簧的材料，于是學(xué)生們從反面現(xiàn)象加深了振動產(chǎn)生條件的認(rèn)識．總之，教師在演示教學(xué)中，一定要注意使學(xué)生的觀察和思維活動緊密結(jié)合起來．用觀察促進思維活動的展開，又用思維指導(dǎo)觀察活動的進行，使學(xué)生逐步認(rèn)識物理概念、規(guī)律，逐步發(fā)展觀察和思維能力．167。一、學(xué)生分組實驗技能訓(xùn)練的教學(xué)目的 學(xué)生分組實驗是學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨立操作的課堂教學(xué)過程，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)大綱的要求，有計劃地、系統(tǒng)地訓(xùn)練學(xué)生的實驗技能和良好習(xí)慣．這些技能的教學(xué)目的可大體分述如下：1．逐步學(xué)會自學(xué)實驗講義（教材）通過自學(xué)與輔導(dǎo)，逐漸學(xué)會自學(xué)實驗講義或相關(guān)教材，理解其內(nèi)容、包括目的和原理，知道怎樣做實驗，會組織實驗步驟．2．逐步養(yǎng)成正確認(rèn)識基本量具、儀表的習(xí)慣要求學(xué)生養(yǎng)成正確習(xí)慣：拿到量具，儀表能說出它的名稱，通過對外部形態(tài)、銘牌、一般構(gòu)造的觀察，教師的輔導(dǎo)及閱讀說明書等材料，了解它的主要功能、使用條件、量度范圍，精密（準(zhǔn)確）度及使用規(guī)范．3．逐步養(yǎng)成良好的操作規(guī)范，進行正確的實驗操作．實驗操作必須按一定的操作規(guī)范程序進行，逐步養(yǎng)成良好習(xí)慣，例如：（1）裝配儀器：一臺儀器的裝配，多臺儀器和器材的組合，都應(yīng)當(dāng)做到能按合理的規(guī)范程序操作．例如在裝配天平時，應(yīng)先將橫梁放于止動架上，才能安放掛鉤、掛架和掛盤，不僅要使各類部件的位置正確，而且要做到“對號入座”．（2）儀器的預(yù)備性調(diào)整器件裝配好以后，一般都要進行預(yù)備性調(diào)整，如儀器底座位置的調(diào)整，滑線變阻器滑動臂初始位置的調(diào)節(jié)，儀表上的檔位選擇及各種旋鈕初始狀態(tài)的調(diào)節(jié)，熱電子儀器的預(yù)熱，光具共軸的調(diào)節(jié)和各種測量儀表零點的調(diào)節(jié)等．預(yù)備性調(diào)節(jié)的最后一步是檢查，檢查的項目，一是看儀器或電路的裝配是否正確，二是看各種器件是否處于規(guī)定的初始狀態(tài)．（3）啟動工作和觀察記錄：按規(guī)程及實驗步驟啟動儀器工作，并仔細(xì)觀察，記錄所示數(shù)據(jù)．（4）實驗結(jié)束后的收尾工作實驗結(jié)束，應(yīng)按照一定的順序拆除和整理儀器；檢查儀器材料是否有壞損丟失，然后清理桌面，板凳的歸位．一切設(shè)備復(fù)原．4．逐步掌握實驗操作的規(guī)范動作實驗操作不僅要注意程序，而且要注意動作的規(guī)范要求，切忌隨意性的動作．例如：（1）調(diào)整天平時，一般用左手握住止動旋鈕，不論調(diào)節(jié)底座、橫梁，放卸待測物和砝碼，還是撥動游碼，都必須在止動期內(nèi)進行．需要觀察天平是否平衡時，再輕輕地順時針旋轉(zhuǎn)止動旋鈕．當(dāng)橫梁處于升起狀態(tài)時，左手不可脫離止動旋鈕．這樣做，一方面是為了防止橫梁自動落下，一方面提醒使用者在觀察天平平衡之后立即把橫梁放下．用右手拿砝碼鑷，鑷口的凹邊應(yīng)當(dāng)朝上，如圖7－13所示．待測物和砝碼都應(yīng)放在砝碼盤的中央．（2）用手拿燒杯傾倒液體時，應(yīng)如圖7－14所示．（3）使用螺旋測微器，一般應(yīng)用左手拿被測物，右手無名指與小指握弓形架，拇指與食指操作旋輪．若被測物已被固定，則可用左手握住弓形架身，右手旋轉(zhuǎn)螺桿套筒．當(dāng)螺桿開始接觸被測物時，應(yīng)改旋棘輪，使螺桿前行，壓住被測物，待聽到“咔咔”聲時再行讀數(shù)，如圖7－15所示．（4）用手調(diào)節(jié)滑線變阻器滑臂時，應(yīng)以另一手扶住瓷支架上方，如圖7－16所示．（5）用手拿透鏡時，應(yīng)如圖 7－17所示，切不可觸及透鏡表面．5．學(xué)會正確測量讀數(shù)與處理數(shù)據(jù)（1）檢查零點是否正確，在零點不符的情況下，應(yīng)調(diào)整好零點或選擇相對零點：（2）應(yīng)使觀察視線與表面垂直．（3）讀數(shù)時，一般應(yīng)保證準(zhǔn)確的數(shù)位不致省略，可以估讀到最小分度的下一位，但不必估讀至最小分度的下兩位．例如，．不應(yīng)表達(dá)為15mm，．，在觀察能力許可的條件下，應(yīng)估讀到最小分度的 1／2或 1／5．例如，：不管使用何種量具，養(yǎng)成良好的讀數(shù)習(xí)慣是非常重要的．一般來說，應(yīng)當(dāng)先觀量程，再看最小分度，然后看零點，再讀數(shù)和記錄．處理數(shù)據(jù)應(yīng)體現(xiàn)科學(xué)的態(tài)度和方法．常用處理方法有計算法和圖示法兩種．在中學(xué)物理教學(xué)中，使用計算法多利用平均法來減小實驗誤差．圖示法的優(yōu)點主要有兩條：一是簡明、直觀、便于比較，特別對探索物理規(guī)律很有用；二是利用實驗中的有限數(shù)據(jù)作出圖線后，從中找到那些無法通過實驗來得到的數(shù)據(jù)，還可以求出相關(guān)的第三個物理量．用圖示法表述物理量之間的關(guān)系時，應(yīng)注意以下的要求：（1）在中學(xué)物理教學(xué)中，主要介紹直角坐標(biāo)系．直角坐標(biāo)一般以橫軸代表自變量，縱軸代表因變量．在軸的末端近旁注明所代表的物理量及其單位．（2）坐標(biāo)的原點，不一定取為變量的零點．坐標(biāo)軸上的標(biāo)度值應(yīng)能恰當(dāng)?shù)胤磻?yīng)出測量值的有效數(shù)字．坐標(biāo)標(biāo)度應(yīng)劃分得當(dāng)，以不用計算就能直接讀出圖線上每一點的坐標(biāo)為宜，如通常用5而不用9來標(biāo)度，使坐標(biāo)紙的一小格可用來表示測量值最后一位的1，2，5個單位．（3）應(yīng)盡量使圖線占據(jù)圖紙的大部分，不致偏于一角或一邊．橫軸和縱軸的標(biāo)度可以不同，但大小要注意配合．如果數(shù)據(jù)特別大或特別小，可提出乘積因子，例如提出1010－2放在坐標(biāo)軸最大值的右側(cè)．（4）描點和聯(lián)線．依據(jù)實驗數(shù)據(jù)用削尖的鉛筆在圖上描點．為清楚、準(zhǔn)確起見，常以該點為中心，用、⊙等符號中的一種標(biāo)明．同一圖線上的觀測點要用同一種符號，如果圖上有兩條圖線，則應(yīng)用兩種不同符號以示區(qū)別．描繪出的直線或曲線應(yīng)為光滑曲線．曲線不通過全部測定點是正?，F(xiàn)象．一般情況下，聯(lián)線時應(yīng)盡量使曲線通過或靠近大多數(shù)觀測點，并使測點比較均勻地分布在曲線的兩側(cè)．如圖7－18所示．6．學(xué)會寫實驗報告實驗報告一般應(yīng)包括實驗?zāi)康?、裝置與器材、實驗原理與步驟、數(shù)據(jù)記錄與計算、結(jié)論與討論等部分，逐步地要求學(xué)生學(xué)習(xí)自行設(shè)計實驗報告．在設(shè)計報告時，應(yīng)讓學(xué)生學(xué)習(xí)用比較簡潔的文字，直觀的圖表來表達(dá)報告的內(nèi)容．?dāng)?shù)據(jù)表格的設(shè)計應(yīng)做到：說明實驗條件；要有原始記錄；欄目中應(yīng)注明物理量的符號和單位；力求簡明，便于總結(jié)物理規(guī)律．下面介紹一份學(xué)生分組實驗的報告：證機械能守恒定律實驗者姓名，同組人姓名實驗時間月日下午第二節(jié)[實驗?zāi)康腯1．驗證物體在光滑斜面上自由下滑時的機械能守恒；2．進一步鞏固打點計時器的使用和數(shù)據(jù)處理方法。[實驗器材]平面小車，電磁打點計時器，學(xué)生用電源，支架，直尺。[實驗原理與步驟]如圖7－19，如果小車在重力作用下沿光滑斜面下滑，從靜止點A到B小車的重力勢能減少 △Ep=Mghon而動能增加 如果△Ek=△Kp即 或△Ek/△Ep=1則證明機械能守恒1．調(diào)節(jié)斜面傾角，使H/L盡可能大一些，以減小摩擦力的影響；2．裝配和調(diào)整電磁打點計時器；3．將小車置于斜面上方A點處，連接裝配好打點紙帶；4．開啟電源，釋放紙帶末端，使小車下滑，下滑結(jié)束即關(guān)閉電源；5，取下紙帶，測量讀數(shù)并進行數(shù)據(jù)處理。為什么在本實驗中△Ek／△Ep＜1？ 因為在本實驗中小車在斜面上運動所受的阻力不能忽略不計，其勢能減少量中的一部分消耗在克服阻力所做的功上，因此△Ek＜△Ep．本實驗的誤差約在8％以下．因此可以說，如果不計阻力的影響，小車維持機械能守恒．由上述數(shù)據(jù)可以大致估計小車所受阻力的大小．現(xiàn)以第4組數(shù)據(jù)為例．二、學(xué)生分組實驗的一般過程和教學(xué)要求學(xué)生分組實驗的過程，一般分為三個階段：準(zhǔn)備、操作和總結(jié)階段．1．準(zhǔn)備階段及其要求本階段的主要任務(wù)是使學(xué)生明確實驗?zāi)康模斫鈱嶒炘?、方法，認(rèn)識實驗儀器，做好操作與記錄的準(zhǔn)備工作，其核心是理解實驗方案．這是調(diào)動學(xué)生實驗主動性的前提．如果對目的、原理不了解，依葫蘆畫瓢地做一陣子實驗，稀里糊涂地記了一批數(shù)據(jù)，這就很難說有什么好的收效．對科學(xué)的實驗研究來說，構(gòu)思階段非常重要．教師正是在實驗的準(zhǔn)備階段中，讓學(xué)生學(xué)一點科學(xué)構(gòu)思的方法．因此，教師要充分重視準(zhǔn)備階段的引導(dǎo)工作，如引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀實驗教材，提出一些問題幫助學(xué)生思考和理解例如，在做“把電流表改裝成伏特表”的實驗以前，可布置如下幾個問題：（1）怎樣才能把電流表改裝成伏特表？在計算電表的附加電阻時，應(yīng)當(dāng)知道電流表的哪些參數(shù)？（2）在按圖7－20的電路測電流表內(nèi)阻時，為什么要滿足R遠(yuǎn)大于R＇（例如R≥100R＇）的條件？怎樣才能滿足R》R＇的條件（怎樣選擇電路中的兩個可變電阻和電源輸出電壓）？（3）在校正伏特表時，應(yīng)按怎樣的電路測試？改變電壓應(yīng)選擇滑線變阻器的分壓器電路，還是限流器電路？此外也可以通過教師引導(dǎo)下的學(xué)生討論，共同設(shè)計和理解實驗方案，特別是對探索性的實驗，更應(yīng)注重這方面的引導(dǎo)． 學(xué)生理解了方案，還不能認(rèn)為已完成了必要的準(zhǔn)備工作，還必須考慮學(xué)生是否具備進行實驗的技能．只有事先為學(xué)生進行實驗基本鋪平了道路，才能使他們在有限的課堂時間內(nèi)，把精力集中在解決主要矛盾方面．例如，高一力學(xué)中有一組關(guān)于利用電磁打點器的實驗．對學(xué)生來說，這是一種新的實驗方法，它涉及到打點計時器的原理和使用，有關(guān)的實驗原理和操作要求，紙帶數(shù)據(jù)的處理方法等，因此是比較困難的．教材中分成幾個不同內(nèi)容的實驗，分散了教學(xué)的難點．教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)各次實驗的側(cè)重點引導(dǎo)學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作．還須說明一點，預(yù)習(xí)決不只是看書．對于一些學(xué)生尚未見過的儀器，光靠看書往往是難于弄懂的．教師應(yīng)當(dāng)抽出一定時間，讓學(xué)生邊看實物，邊著教材，或者一邊聽教師講解一邊看示范操作．2．操作階段及其要求 它是把實驗方案變?yōu)閷嵺`的階段．在這個階段中，學(xué)生的主要任務(wù)是：安裝和調(diào)整儀器，操作控制實驗條件的變化，觀察測量，取得必要的數(shù)據(jù)；排除可能出現(xiàn)的故障，這是培養(yǎng)學(xué)生實驗技能和良好習(xí)慣的關(guān)鍵階段．總的說來，在學(xué)生分組實驗的教學(xué)過程中，應(yīng)始終注意發(fā)揮學(xué)生的主動性，使他們帶著明確的目的，認(rèn)真仔細(xì)地觀察，積極地動手操作和動腦思考．實驗中遇到一些問題．教師應(yīng)善于啟發(fā)，不要包辦代替．這樣盡管學(xué)生可能遇到一些麻煩，但收獲是大的．還需要辯證地處理好發(fā)揮學(xué)生主動性與嚴(yán)格要求的關(guān)系．實驗中有一定的程序規(guī)范和動作規(guī)范，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生了解這些要求是以科學(xué)理論為依據(jù)，并經(jīng)過實踐總結(jié)出來的，以提高學(xué)生執(zhí)行規(guī)范的自覺性．其次，執(zhí)行規(guī)范也不是要求學(xué)生機械的操作．相反，應(yīng)要求學(xué)生手腦并用．例如，調(diào)節(jié)天平底座的時候，就必須根據(jù)重垂線的垂尖位置思考底腳螺絲的調(diào)節(jié)旋向．當(dāng)然熟練以后就會成為一種技能．實驗步驟是根據(jù)實驗程序的總要求來制訂的，但也不是千篇一律．可適當(dāng)鼓勵學(xué)生在不違反操作規(guī)程基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新．再次，應(yīng)當(dāng)看到嚴(yán)格要求對于培養(yǎng)學(xué)生良好習(xí)慣和作風(fēng)的意義，從一開始就要嚴(yán)格要求，許多學(xué)生在連接電路以前，從不考慮各器件放置的位置，亂七八糟，有的儀器表面背對著自己，他們認(rèn)為，只要電路正確就行了．還有的學(xué)生準(zhǔn)備不認(rèn)真，不按操作規(guī)程操作，使儀器損壞，實驗結(jié)束，桌面場地零亂，儀器不復(fù)位．造成儀器零件及材料丟失．如果老師放松要求，久而久之不僅養(yǎng)成學(xué)生毛毛糙糙的作風(fēng)，而且極不利于對學(xué)生品德特別是科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，對于學(xué)生今后的工作學(xué)習(xí)也很不利．在實驗指導(dǎo)的過程中，教師應(yīng)抓住好壞典型，不失時機地提出對全體學(xué)生有教育意義的問題．3．總結(jié)階段及其要求本階段的一般任務(wù)是：處理數(shù)據(jù)，分析結(jié)果及完成實驗報告．這是從現(xiàn)象上升到理性認(rèn)識的重要階段．在這個階段中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮思維的能動作用，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)處理的某些方法，了解影響實驗結(jié)果的因素，培養(yǎng)實事求是的態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)．值得一提的是如何對待“不滿意”的結(jié)果．應(yīng)當(dāng)使學(xué)生認(rèn)識到，改一改數(shù)據(jù)，湊成“好的結(jié)果”是十分錯誤的；簡單地歸結(jié)為儀器粗糙，對自己也無益處；應(yīng)當(dāng)仔細(xì)分析實驗經(jīng)過和實驗條件，找出產(chǎn)生問題的原因，必要時重做實驗．有時看上去實驗是失敗了，但對一個認(rèn)真的實驗者來說，收獲不一定就小，獲取實驗數(shù)據(jù)是一件嚴(yán)肅的工作，任何時候都不允許草率從事，更不用說弄虛作假，在教學(xué)實驗中就要強調(diào)這種科學(xué)精神．此外，還應(yīng)當(dāng)向?qū)W生指出：教學(xué)中的實驗只是給大家提供學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的機會，科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)絕不是這樣輕而易舉地得到的；不是通過一、二節(jié)課的時間就能使理論得到驗證或發(fā)展的．