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    基于實驗教學(xué)的兩點建議論文

    時間:2021-06-19 19:43:16 論文 我要投稿

    基于實驗教學(xué)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(jīng)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(guān)重要,也是物理實驗教學(xué)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(xué)習(xí)中的地位和作用。

    基于實驗教學(xué)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,是讓學(xué)生在一定的感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上,有效地幫助學(xué)生進(jìn)一步理解電容概念,導(dǎo)出平行板電容器電容公式,進(jìn)而正確而深刻地領(lǐng)會公式,并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采用的控制變量法學(xué)生不難理解,學(xué)生的困惑在于 :靜電計為什么能測量平行板電容器兩極板的電勢差,這是其一 ;在實驗過程中為什么認(rèn)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(guān)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(guī)律。下面詳細(xì)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,電容器充電后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通過)。靜電計是在驗電器基礎(chǔ)上改裝的,它同時也是一個電容器,它的金屬球和指針是電容器一個極,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接,金屬外殼與平行板電容器的.另一極板連接,這樣把兩個電容器并聯(lián)起來了,根據(jù)并聯(lián)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(靜電計指針偏轉(zhuǎn)對靜電計電容的影響不大,實驗過程中認(rèn)為靜電計電容定值),它的電荷量變化時,根據(jù)公式 C=Q/U,兩極間的電勢差隨之變化,指針偏轉(zhuǎn)角度隨之變化,從而從靜電計指針偏轉(zhuǎn)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,又由于靜電計電容較小(相對于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(guān)系,下面還有討論),根據(jù) ?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,指針偏轉(zhuǎn)角度變化比較大,實驗現(xiàn)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(xiàn)象直觀明顯,符合教學(xué)原則。同時,電勢差的測量方法體現(xiàn)了物理學(xué)間接測量和轉(zhuǎn)換的思想方法。

      二、討論實驗過程中為什么認(rèn)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(zhì)都引起靜電計指針偏轉(zhuǎn)角度的變化,這一現(xiàn)象說明靜電計的帶電量發(fā)生了變化。平行板電容器與靜電計相互并聯(lián),總電荷量保持不變,但它們的電荷量可以互相轉(zhuǎn)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(yuǎn)大于靜電計電容,即 C平》C靜),由于平行板電容器與靜電計電勢差相等,根據(jù)公式 Q=CU,平行板電容器電荷量 Q平遠(yuǎn)大于靜電計電荷量 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(zhì)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(rèn)為平行板電容器電荷量不變。這樣的考慮同時也體現(xiàn)了物理學(xué)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(dāng)然靜電實驗受環(huán)境影響較大,成功率相對低,有時實驗現(xiàn)象不夠明顯,要使本實驗取得理想效果,就要周密考慮環(huán)境影響,克服不利因素,才能達(dá)到實驗的預(yù)期效果。

      總之,實驗是物理學(xué)理論聯(lián)系實際的具體體現(xiàn),也是激發(fā)學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣的媒介,更是調(diào)動他們學(xué)好物理的主動性和積極性的重要手段。在物理實驗教學(xué)中,重視實驗原理的理解掌握,也是解決設(shè)計性實驗問題的基礎(chǔ)。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(xué)。要發(fā)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(guān)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(jìn)而達(dá)成課程目標(biāo),提升學(xué)生思維能力。

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