一、研究背景
物理学科基于观察与实验构建物理模型,应用数学等工具,通过科学推理和论证,形成系统的研究方法和理论体系。物理学是一门以实验为基础的自然科学,实验是物理学科最突出的特点。实验教学的功能不仅仅是为了引出概念、验证规律、提高学生动手能力,更重要的是要通过实践教学培养学生的核心素养。通过物理实验创设情境,有助于学生形成基本的物理观念,并用这些观念解释自然现象、解决实际问题。物理实验教学可以激发学生的思维,培养学生的创造力,有助于加深学生对知识的理解,有利于提高学生探索问题和解决问题的能力,从而发展学生的科学思维。物理实验教学可以分为演示实验、学生实验和课外实验三类。演示实验是指配合教学内容由教师操作示范的实验。演示实验可以将抽象变具体、将复杂变简单,把要研究的物理现象清楚地展现在学生面前,使学生对物理事实获得具体、明确的认识。演示实验可以培养学生的观察能力、实事求是的科学态度,引发学生的学习兴趣,具有不可替代的作用。通过开发演示实验器材,可以实现对学生的物理观念的培养。通过开展演示实验,可以实现对学生物理思维能力和实验探究能力的培养。通过深入思考演示实验,可以升华学生的科学精神,培养学生的科学态度与责任。
本实验实现了平行板电容器的定量测量。该实验选自人教版高中《物理(选修3-1)》第一章《静电场》第8节《电容器和电容》中“探究平行板电容器的电容”部分。
二、实验部分
三、结语
本实验实现了平行板电容器的定量测量。以往的实验教学中多采用定性实验来研究该规律。教材中提供了定性演示实验,实验方法是用起电机给电容器充电,用静电计测量电容器两极板的电势差,根据C=Q/U,间接反映电容器电容的变化。这种方法只能定性探究电容器电容C与极板正对面积及极板距离之间的关系,无法实现定量探究。而且实验装置中静电计、电容器电荷量受环境影响较大,常常会导致实验失败或现象不明显。因此通过原本的定性实验引导学生提出问题,设计定量实验。受到平板电容器正对面积和极板间距离的影响,电容很小,用C=Q/U间接测量电容很难实现。而且平板电容器板间距离极小,用常规手段很难定量控制和测量。要进行定量实验就要突破以上难点。引导学生通过使用电容表直接测出其电容;通过改变极板之间PVC塑料纸的数量,实现极板间距离的定量变化;将上极板向一侧平移,实现定量改变电容器的正对面积。
本实验完善了电容器的相关知识教学和实验方法,使学生认识平行板电容器电容提供准确的情境支撑。实验探究过程促使学生深度思考,培养学生运用所学知识解决问题的能力。实验实现了平行板电容器的定量测量,可培养学生的科学思维。采用自制实验装置成本低,还可以培养学生的创新精神。实验方法简单,不受实验环境影响、可操控性强,可实现精准测量。
参考文献
[1] 赵凯华.电磁学[M].北京:高等教育出版社,2006:62-64.
[2] 廖伯琴.普通高中物理课程标准解读[M].北京:高等教育出版社,2018:45-66.
[3] 郭玉英.课程标准解析与教学指导 [M].北京:北京师范大学出版社,2018:283-316.
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