基于实验教学的两点建议

　　研究影响平行板电容器电容大小的因素的实验是一个经典的实验，这一实验不仅对研究影响平行板电容器电容大小的因素至关重要，也是物理实验教学中渗透物理思想方法的典型实验，同时也是多类考试的命题热点。几次教科书的变更，都保留了这一实验，说明它在高中物理学习中的地位和作用。
　　研究影响平行板电容器电容大小的因素的实验，是让学生在一定的感性认识的基础上，有效地帮助学生进一步理解电容概念，导出平行板电容器电容公式，进而正确而深刻地领会公式，并在具体问题中灵活运用。
　　研究影响平行板电容器电容大小的因素这一实验采用的控制变量法学生不难理解，学生的困惑在于：静电计为什么能测量平行板电容器两极板的电势差，这是其一；在实验过程中为什么认为平行板电容器的电荷量保持不变，这是其二。搞清楚以上两点是深刻理解这一实验原理的关键，只有理解了实验原理，才能真正掌握、运用实验中得出的物理规律。下面详细讨论以上两个问题。
　　一、讨论静电计测量平行板电容器电势差的原理
　　众所周知，电容器充电后两个极板间有电势差（电压），这一电势差不能直接用电压表测量（电压表工作必须有电流通过）。静电计是在验电器基础上改装的，它同时也是一个电容器，它的金属球和指针是电容器一个极，金属外壳是电容器的另一个极。实验中把它的金属球与平行板电容器的一个极板连接，金属外壳与平行板电容器的另一极板连接，这样把两个电容器并联起来了，根据并联电路特点，两电容器的电势差始终相等。在实验过程中静电计的电容（C静）基本不变（静电计指针偏转对静电计电容的影响不大，实验过程中认为静电计电容定值），它的电荷量变化时，根据公式CQU，两极间的电势差随之变化，指针偏转角度随之变化，从而从静电计指针偏转角度的大小变化可以推知平行板电容器两个极板间电势差的变化。因CQU，即UQC，又由于静电计电容较小（相对于平行板电容器的电容小得多，静电计电容与平行板电容器电容大小的关系，下面还有讨论），根据UQC，静电计电荷量有个很小的变化就引起它的电势差比较大的变化，指针偏转角度变化比较大，实验现象比较明显。这样既解决了不能用电压表直接测量电容器电势差的问题，同时实验现象直观明显，符合教学原则。同时，电势差的测量方法体现了物理学间接测量和转换的思想方法。
　　二、讨论实验过程中为什么认为平行板电容器的带电量不变
　　实验过程中，改变平行板电容器两极板间的距离、改变正对面积、插入或拔出电介质都引起静电计指针偏转角度的变化，这一现象说明静电计的带电量发生了变化。平行板电容器与静电计相互并联，总电荷量保持不变，但它们的电荷量可以互相转移，因而平行板电容器的带电量随之变化。静电计电容（记为C静）比起平行板电容器电容（记为C平）小得多（为了实验取得较好的效果，平行板电容器平板直径一般取20cm左右，两板间距离0。51。0cm，这样能保证平行板电容器的电容远大于静电计电容，即C平》C静），由于平行板电容器与静电计电势差相等，根据公式QCU，平行板电容器电荷量Q平远大于静电计电荷量Q静，即Q平》Q静。改变平行板电容器板间距离、改变正对面积、插入或拔出电介质过程中，虽然电势差有较明显的变化，但静电计电荷量的变化量Q静C静U静不大（因为C平》C静），因此可以认为平行板电容器电荷量不变。这样的考虑同时也体现了物理学突出主要矛盾，忽略次要因素的研究问题方法。
　　弄清了以上两点，本实验实验原理方面的难点基本解决。当然静电实验受环境影响较大，成功率相对低，有时实验现象不够明显，要使本实验取得理想效果，就要周密考虑环境影响，克服不利因素，才能达到实验的预期效果。
　　总之，实验是物理学理论联系实际的具体体现，也是激发学生的求知欲和学习兴趣的媒介，更是调动他们学好物理的主动性和积极性的重要手段。在物理实验教学中，重视实验原理的理解掌握，也是解决设计性实验问题的基础。可以说没有对实验原理的充分理解，就没有高效物理实验教学。要发挥实验的这些作用，只有明确实验原理，才能真正抓住实验的关键，理解操作的目的和要求，以已有知识为中介，做到知识的迁移，进而达成课程目标，提升学生思维能力。