基於實驗教學的兩點建議論文

基於實驗教學的兩點建議論文

　　研究影響平行板電容器電容大小的因素的實驗是一個經典的實驗，這一實驗不僅對研究影響平行板電容器電容大小的因素至關重要，也是物理實驗教學中滲透物理思想方法的典型實驗，同時也是多類考試的命題熱點。幾次教科書的變更，都保留了這一實驗，說明它在高中物理學習中的地位和作用。

　　研究影響平行板電容器電容大小的因素的實驗，是讓學生在一定的感性認識的基礎上，有效地幫助學生進一步理解電容概念，匯出平行板電容器電容公式，進而正確而深刻地領會公式，並在具體問題中靈活運用。

　　研究影響平行板電容器電容大小的因素這一實驗採用的控制變數法學生不難理解，學生的困惑在於 ：靜電計為什麼能測量平行板電容器兩極板的電勢差，這是其一 ;在實驗過程中為什麼認為平行板電容器的電荷量保持不變，這是其二。搞清楚以上兩點是深刻理解這一實驗原理的關鍵，只有理解了實驗原理，才能真正掌握、運用實驗中得出的物理規律。下面詳細討論以上兩個問題。

　　一、討論靜電計測量平行板電容器電勢差的原理

　　眾所周知，電容器充電後兩個極板間有電勢差(電壓)，這一電勢差不能直接用電壓表測量(電壓表工作必須有電流透過)。靜電計是在驗電器基礎上改裝的，它同時也是一個電容器，它的金屬球和指標是電容器一個極，金屬外殼是電容器的另一個極。實驗中把它的金屬球與平行板電容器的一個極板連線，金屬外殼與平行板電容器的.另一極板連線，這樣把兩個電容器並聯起來了，根據並聯電路特點，兩電容器的電勢差始終相等。在實驗過程中靜電計的電容(C靜)基本不變(靜電計指標偏轉對靜電計電容的影響不大，實驗過程中認為靜電計電容定值)，它的電荷量變化時，根據公式 C=Q/U，兩極間的電勢差隨之變化，指標偏轉角度隨之變化，從而從靜電計指標偏轉角度的大小變化可以推知平行板電容器兩個極板間電勢差的變化。因 C=Q/U，即 U= Q/ C，又由於靜電計電容較小(相對於平行板電容器的電容小得多，靜電計電容與平行板電容器電容大小的關係，下面還有討論)，根據 ?U= Q/C，靜電計電荷量有個很小的變化就引起它的電勢差比較大的變化，指標偏轉角度變化比較大，實驗現象比較明顯。這樣既解決了不能用電壓表直接測量電容器電勢差的問題，同時實驗現象直觀明顯，符合教學原則。同時，電勢差的測量方法體現了物理學間接測量和轉換的思想方法。

　　二、討論實驗過程中為什麼認為平行板電容器的帶電量不變

　　實驗過程中，改變平行板電容器兩極板間的距離、改變正對面積、插入或拔出電介質都引起靜電計指標偏轉角度的變化，這一現象說明靜電計的帶電量發生了變化。平行板電容器與靜電計相互並聯，總電荷量保持不變，但它們的電荷量可以互相轉移，因而平行板電容器的帶電量隨之變化。靜電計電容(記為 C靜)比起平行板電容器電容(記為 C平)小得多(為了實驗取得較好的效果，平行板電容器平板直徑一般取 20cm 左右，兩板間距離 0.5~1.0cm，這樣能保證平行板電容器的電容遠大於靜電計電容，即 C平》C靜)，由於平行板電容器與靜電計電勢差相等，根據公式 Q=CU，平行板電容器電荷量 Q平遠大於靜電計電荷量 Q靜，即 Q平》Q靜。改變平行板電容器板間距離、改變正對面積、插入或拔出電介質過程中，雖然電勢差有較明顯的變化，但靜電計電荷量的變化量 Q靜=C靜U靜不大(因為 C平》C靜)，因此可以認為平行板電容器電荷量不變。這樣的考慮同時也體現了物理學突出主要矛盾，忽略次要因素的研究問題方法。

　　弄清了以上兩點，本實驗實驗原理方面的難點基本解決。當然靜電實驗受環境影響較大，成功率相對低，有時實驗現象不夠明顯，要使本實驗取得理想效果，就要周密考慮環境影響，克服不利因素，才能達到實驗的預期效果。

　　總之，實驗是物理學理論聯絡實際的具體體現，也是激發學生的求知慾和學習興趣的媒介，更是調動他們學好物理的主動性和積極性的重要手段。在物理實驗教學中，重視實驗原理的理解掌握，也是解決設計性實驗問題的基礎。可以說沒有對實驗原理的充分理解，就沒有高效物理實驗教學。要發揮實驗的這些作用，只有明確實驗原理，才能真正抓住實驗的關鍵，理解操作的目的和要求，以已有知識為中介，做到知識的遷移，進而達成課程目標，提升學生思維能力。