在实验误差分析中提升学科素养——以“测定电源的电动势和内阻”为例.pdf
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1、SHIYAN JIAOXUE YU YIQI2023年第7期实验教学案例在实验误差分析中提升学科素养以“测定电源的电动势和内阻”为例叶晟波1,方润根2,张舒程2(1.浙江省慈溪中学,浙江宁波 315300;2.杭州学军中学,浙江杭州 310014)摘要:对一道电学实验题进行了素养分析,在题目求解过程中提出疑问和猜想,对实验数据进行误差与不确定度分析,在解决实际问题的过程中证实猜想、培养创新思维。教师和学生在对试题的误差分析中,要明确试题“考什么”“怎么考”,让试题引导教学,真正培养学生的学科素养,同时也提高教师编制电学实验题的能力。关键词:系统误差;偶然误差;学科素养;电源;电动势;电阻DOI
2、:10.19935/ki.1004-2326.2023.07.008“测定电源的电动势和内阻”是 普通高中物理课程标准2017年版2020年修订 规定的学生必做实验之一,作为“电路及其应用”一章的最后一个测定性实验,该实验深化闭合电路欧姆定律的规律认知,提升学生实验设计能力、数据处理能力和分析论证能力1。由于该实验的育人价值,近几年各省市高考卷和各地区的物理联考卷常用该实验考查学生的实验能力。笔者以一道电学实验题为例,通过对试题的实验情境重现和误差分析,激发学生科学探究的兴趣,提升学科素养,提高教师编制实验题的水平。1原题呈现“宁波市 2021 学年第一学期高三联考”第 18 题。小波同学用如
3、图1-a所示的电路测定电池组(由两个电池构成)的电动势和内阻,S1为开关,S2为单刀双掷开关,E为电源,R0是一个阻值为1.0 的定值电阻,R1为滑动变阻器。(1)某次测量时,电流表的示数如图1-c所示,读数为A。(2)先闭合 S1,调节滑动变阻器,将 S2分别接到 a和b得到多组数据,用电脑处理后得到图1-b电池组的U-I关系图象,其中直线是开关S2接到(选“a”或“b”)得到的实验结果。(3)计算机已经根据测量的两组数据拟合直线,并且得到了直线的方程,可得电池组的电动势E=V,电池组的内阻r=(结果均保留2位有效数字)。VAR1S1R0EabS2U=-3.19I+2.67U=-3.02I+
4、2.6900.20.40.6I/A2.82.42.01.61.20.8U/Vabc图1例题附图2素养分析该试题命题立意是考查科学论证、质疑创新等思维能力,考查实验原理、操作规范、仪器读数、数据处理方法和误差分析等科学探究相关素养。以教材的学生实验为基础,考查实验基本技能,在培养学生科学严谨的实验精神和态度的同时,再进行一定程度的延伸或改编,是实验命题的基本策略2。第(1)小题考查的素养类型主要是科学思维中的科学论证和科学探究中的证据推理,能恰当使用证据 202023 年第7期实验教学案例表达自己的观点,能选用合适的器材获得数据。第(2)小题考查的素养类型主要是科学论证,考查实验误差分析,根据实
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