選修3-1《導(dǎo)體的電阻》一節(jié)的實(shí)驗設(shè)計的偏差與改進(jìn)

選修3-1導(dǎo)體的電阻一節(jié)的實(shí)驗設(shè)計的偏差與改進(jìn)湖南省岳陽市第一中學(xué) 彭立君 聯(lián)系電話：13975026562郵政編碼：414000 郵箱：plj9008103103高中物理選修3-1（普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗教科書）第二章恒定電流第六節(jié)導(dǎo)體的電阻在實(shí)驗設(shè)計編寫時，有幾處說法不夠嚴(yán)謹(jǐn)，不符合物理實(shí)驗的基本要求。一、物理實(shí)驗中是否允許研究對象隨意的“等效”替換教材中第四自然段出現(xiàn)這樣的說法：“把電爐絲拉直，或者用一根已經(jīng)被拉直的同一規(guī)格的電爐絲，量出它的長度L。”實(shí)驗中測量“甲電爐絲”的直徑，然后用一根已經(jīng)拉直的相同規(guī)格的“乙電爐絲”進(jìn)行實(shí)驗測量，不經(jīng)意間替換了研究對象，這種隨意的做法顯然是不科學(xué)的，有違實(shí)驗的客觀性要求的。即便是說同一規(guī)格也不能斷然認(rèn)定直徑是一定相同的。嚴(yán)謹(jǐn)起見，可以這么處理：取一根電爐絲先把它拉直，再截取一段，“如圖2.6-1那樣用刻度尺測出它的寬度，”第一、強(qiáng)調(diào)“先把它拉直”，避免測完直徑后再來拉直這一實(shí)驗操作。如果測后再拉直會由于拉伸電爐絲改變橫截面積的大小。雖然拉直電爐絲對電爐絲直徑的影響很小，但作為實(shí)驗設(shè)計應(yīng)該盡可能的科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，也能幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗習(xí)慣。第二、“截取一段”強(qiáng)調(diào)測量的研究對象是同一對象，同時避免電爐絲緊密繞制后再次拉直這一操作，不然拉直依然會帶來的長度和橫截面積大小的變化。二、兩組實(shí)驗數(shù)據(jù)不能說明問題教材中，探究方案一給出如圖所示方案。在方案中，結(jié)論的得出：“比較a、b的電阻之比與它們的長度之比；比較a、c的電阻之比與它們的橫截面積之比；比較a、d的電阻之比是否相等。這樣就可以得出長度、橫截面積、材料這三個因素與電阻的關(guān)系?！卑催@個方案實(shí)施實(shí)驗探究，導(dǎo)體的電阻與長度的關(guān)系、與橫截面積的關(guān)系，都只能夠測出兩組數(shù)據(jù)。兩組數(shù)據(jù)得出物理量之間的關(guān)系顯然是不科學(xué)的，如果是驗證試驗還勉強(qiáng)可以。如果要簡化實(shí)驗，也需要說明，不然容易引起學(xué)生誤會。但在方案的最后又特別提到“改變滑動變阻器滑片的位置，可以獲得多組試驗數(shù)據(jù)以得到更可靠的結(jié)論。”這句話的欺騙性很強(qiáng)，但客觀上起到了強(qiáng)化測準(zhǔn)兩組數(shù)據(jù)可以得到“可靠”的結(jié)論的效果。因為這里的“多組數(shù)據(jù)” 只是兩段導(dǎo)體之間的比較，實(shí)質(zhì)是兩組數(shù)據(jù)的測量更為準(zhǔn)確的意思。實(shí)驗中要得到可靠的結(jié)論，必須是多段不同的導(dǎo)體進(jìn)行測量后，再通過數(shù)據(jù)分析得出。在方案設(shè)計中，編者有簡化實(shí)驗，讓實(shí)驗數(shù)據(jù)更加直觀的想法，但忽視了從探究的角度來思考實(shí)驗方案，潛意識里把實(shí)驗探究當(dāng)作是一種已知關(guān)系的驗證。在教學(xué)過程中，我們采用了如下圖所示方案的進(jìn)行實(shí)驗。實(shí)驗過程中，在探究導(dǎo)體的電阻與橫截面積的關(guān)系時，為了簡化問題，可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來保持電流表的示數(shù)不變，使得實(shí)驗數(shù)據(jù)關(guān)系更加直觀。這樣調(diào)整后很好的實(shí)現(xiàn)了多組數(shù)據(jù)的測量，實(shí)驗數(shù)據(jù)同樣直觀，實(shí)驗操作也不復(fù)雜。本節(jié)教材編寫時，編者有簡化實(shí)驗、讓實(shí)驗數(shù)據(jù)更加直觀的想法，但忽視了實(shí)驗的客觀性要求，把探究實(shí)驗當(dāng)作當(dāng)作了驗證實(shí)驗。在教學(xué)過程中，教師如果沒有注意到教材的缺陷，不經(jīng)意間會帶給學(xué)生不良的實(shí)驗習(xí)慣。2012年10月1日