物理实验教学 第二编 中学物理.doc

第二编 中学物理教学过程的基本形式（36学时）本编主要教学内容：中学物理实验教学（8学时）物理概念教学（8学时）物理规律教学 （8学时）物理练习教学（5学时）物理复习教学（3学时）中学物理课外实践活动（4学时）第五章 中学物理实验教学（8学时）物理实验是物理工作者在人为控制条件下，运用仪器、设备使物理现象再现，从而有目的地进行观测研究地一种方法。实验是物理科学发展地基础，是检验物理理论地唯一标准。在物理的研究中，运用实验的目的在于形成、发展和检验物理理论，并使理论在实践中得到应用。而在物理教学中运用实验的目的就在于给学 生学习物理创造一个基本环境，使学生主动获取物理知识、发展能力，促进科学品质和世界观的形成本章主要内容一、物理教学必须以实验为基础（2学时）二、物理实验的分类及各类实验的作用（2学时）三、演示实验教学（2学时）四、学生分组实验教学（2学时）5.1物理教学必须以实验为基础（2学时）本节主要内容：中学物理教学必须以实验为基础的原因：一、实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境。二、实验能培养学生学习物理的兴趣，激发学生的求知的欲望。三、实验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练的重要途径。四、实验有利于培养学生良好的道德素养和科学作风学时分配：第1学时中学物理教学必须以实验为基础的原因：一、实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境。二、实验能培养学生学习物理的兴趣，激发学生的求知的欲望。第2学时三、实验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练的重要途径。四、实验有利于培养学生良好的道德素养和科学作风中学物理教学必须以实验为基础。这是由实验本身的特点及其在物理教学过程中的作用来决定的。原因有四：一、实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境。二、实验能培养学生学习物理的兴趣，激发学生的求知的欲望。三、实验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练的重要途径。四、实验有利于培养学生良好的道德素养和科学作风一、实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境中学物理教学原则第三条规定：“创设物理环境，突出观察实验的原则” 那么，用什么来创设物理环境呢？ 在课堂为主的学习中，最好的方法是：实验实验可以突出某种因素的作用，使单一的、直观的实验可以重复演示，便于观察。如：1、大气压人们感受不到，但简单的实验却使你相信它确实存在，而且在各个方向都有。（覆杯实验）2、马德堡半球3、静摩擦力的方向学生不好了解，如果作这样的实验，就非常明显。如刷子。水水水空气空气空气 覆杯实验八匹马的力八匹马的力力大气压作用马德堡半球实验FFF二、实验能培养学生学习物理的兴趣，激发学生的求知的愿望物理实验具有：真实、形象、生动的特点。对学生有吸引力，极易唤起他们的兴趣。使他们惊奇、不解！出乎他们意料之外。 水如果将水抽出气球将怎样？水纸锅烧水为什么不漏呢？激起求之欲望，不是只停留在表面现象上。实 验是一种有目的性的操作行为。学生本身有操作的欲望，让学生动手去作，使 学生兴趣得到发展战胜困难，体会成功的喜 悦由此转化为一种热爱科学的素质和志向。三、实验是发展学生能力和使学生得到科学方法训练的重要途径在以课堂教学为主的学习形式，离开实验，发展学生的能力是无法想象。那么，这个途径是什么样的过程呢？ 应当说：实验是一种综合的能力培养过程。如图所示：1、教材实验资料2、感觉器官3、思维加工语言器官信息库控制观测现象操作器官人脑语言表达反馈手用眼、耳再看、再听文字表达实验信息流程图由图可知，学生阅读实验资料，通过感官接受信息（形象和数据），传到大脑，进行加工。加工的同时完成四个方面的任务。1、存储信息；2、控制语言器官表述；3、控制感觉器官继续感知；4、控制操作器官，一方面用文字表达 ，一方面控制观测现象便于感知。连续不断的循环往复形成能力。在实践中我们认识到：实验是一种科学方法，能创造“最确实，最少受干扰。保证过程以其纯粹形态进行”的物理环境；实验是理论密切联系实际的学习过程。是对学生进行创造意识训练和科学方法训练的有效途径。四、有利于培养学生良好的道德素养和科学作风实验需要一丝不苟，实事求是，严谨，刻苦，认真锻炼意志。综上所述实验在完成物理教学任务中占有非常重要的地位，我们要始终坚持以实验为基础的教学方向。5.2物理实验的分类及各类实验的作用（2学时）本节主要内容：一、实验的种类二、各种实验教学课型三、典型实验的特点与作用学时分配：第1学时一、实验的种类二、各种实验教学课型第2学时三、典型实验的特点与作用 一、实验种类*1、演示实验2、学生分组实验3、课内小实验4、课外实验二、各种实验教学课型*1、将演示实验与讲授法结合演示讲授课2、将演示实验与学生讨论法结合演示讨论课3、将演示实验与学生练习结合演示练习课4、将分组实验与讲授法结合边教边实验课三、典型实验的特点与作用1、演示实验的特点与作用特点：以教师为主要操作者的表演示范实验。作用：引入课题，激发学生的求知欲望。如：A、讲浮力，不动量筒，如何将乒乓球取出。B、动量定理 ，鸡蛋往桌面上一磕就碎，从一米高自由下落到海绵块上，碎不碎呢？海绵提供必要的感性素材，帮助学生建立和认识规律。在课堂教中，教师常用演示实验展示物理现象变化过程。特别是学生日常难以见到的，与学生的日常经验相抵触的现象和过程，用以丰富学生的知识，建立正确的概念和规律。物体的弹性与变形有关，橡皮、弹簧有弹性。石头、玻璃是否有弹性呢？说明玻璃瓶变形力力力正面侧面液面细管内径2MM进行观察和思维训练，巩固和应用物理知识由于演示实验中教师的可控制特点很突出，使教师能够有意识的选择和设计实验内容和程序。，将需要的现象展示出来。使学生进行观察、思考、巩固、应用物理知识。如图R100欧姆表嘿箱，从外部测量，来判断里面的结构。（大电解电容，1000黑箱，从外部测量，来判断里面的结构。（大电解电容，1000mF，数千欧电阻，并联）判断：已知二个电子原件，求，种类和连接方式。、 提供示范，为学生训练实验技能创造条件。示范有二方面A、介绍仪器、步骤、方法、技能。B、态度、作风、习惯等。要告诉学生看什么、怎样看、会出现什么现象、这现象说明什么、是什么原因造成的。2、学生分组实验的特点和作用特点：学生独立完成实践活动学生利用整节课的时间在实验室里进行学习学生亲自动手操作、观察、总结。作用：培养学生独立思考、操作能力。分类：A、研究性（探索性）实验；B、验证性实验；C、测定性实验；D、基本仪器使用训练性实验；E、装配技术训练性实验。3、课内小实验的特点和作用特点：A、短小灵活（几分钟），容易穿插在教学的某一环节中。B、前后桌一组，全体同学一起做。C、形成边学边实验的课型。作用：A、克服“满堂灌”的现象，学生有动手的机会，有利于发挥学生的主动性。B、小实验中穿插教师启发、学生间的讨论，有利师生交流，充分发挥学生主体作用。C、小实验机动、灵活、方便、可增加学生实验在教学中的比重，使学生有更多训练技能的机会。在以讲授为主的课型中，加入小实验可以得到非常好得效果。4、三类实验得比较课堂实验种类教师得影响程度学生独立活动量演示实验大小中中小大课内小实验学生分组实验看来各有优势，关键是应用灵活看来各有优势，关键是应用灵活5.3演示实验教学（2学时）本节主要内容：一、演示实验的基本要求二、演示实验教学中的观察指导学识分配：第1学时一、演示实验的基本要求第2学时二、演示实验教学中的观察指导演示实验在中学物理教学实验中：占比重 大、学生欢迎。展示教学艺术，化枯燥为生动，化抽象为具体。形式灵活，功能多样。适应于：引入课、巩固、复习、习题课等一、演示实验的基本要求1、要有明确的目的不同的环节、不同的目的、不同要求、内容不同，不能追求形式，看有无必要演示。演示什么，让学生看什么，怎样演示，都要讲清楚，有明确的针对性。例如：液体压强。水A、液体对容器底部有压强B、液体对容器侧壁有压强用“一拉罐、乳白胶手套”做。2、要明显、直观（要让大家不费力都能看 清楚）A、演示现象要明显 使实验效果明显的一般方法： 仪器尺寸加大、加强背景提高反差、光杠杆、投影、电路放大、显微放大、注意仪器高度等海绵 海绵压力小桌实验B、仪器简单，过程明了有色液柱NVGNG凸凹桥的受力物体 气体热膨胀 NGN=G “听加速”在凹处小球静止时，勾不脱落，球不落；当小球以V的速度，经过凹处时，脱勾，球落。说明GN。在凸处，小球能压开轨道下落。当小球以V通过凸处时确压不开轨道说明N浮力，下沉。不加力，出水， M小，G浮力，上浮。 但这里忽略水的影响，即P= rgh。 不动 沉浮子当沉浮子达一定深度时即使撤去压在薄膜上的压力，它也不再上浮。就是将薄膜去掉沉浮子也不上来。吸水减压后，沉浮子才上浮。二、演示实验教学中的观察指导演示实验目的在于辅助教学，创造一个合适的物理情景，有利于学生学习，培养观察能力。关键在对学生的观察进行指导。观察指导有两层含义：1、吸引学生注意 观察2、教给观察方法，告诉学生往哪看，看什么。* 正确的观察指导应做到下列四点1、明确观察目的，做好观察的思想准备演示实验是给学生全体看的。因此，要先介绍仪器，说明用途，目的，让全体学生有思想准备。常见的毛病是教师在实验中草率，毛手毛脚的，不顾学生。使得做完实验，学生还不知是为什么要做这个实验，关键看什么现象。例如演示液体内部压强与深度关系的规律应先向学生明确要观察的四个问题： 其一是液体内部压强与深度的关系； 其二是液体内部在各个方向上是否都有压强，（特别是向上的压强）及它们之间的关系； 其三是让学生明确U型管压强计的构造及功能； 其四是在实验时，先让学生体会U型管两侧液面的高差越大表示压强越大（用手压橡皮膜）。（拿实物对照来讲2、突出观察重点，排除无关 因素的干扰 例如：“自感” 通常教材介绍自感现象是按下列电路EKLR来说明意思是当K断开时，R并不立刻熄灭，有一延迟现象，表示线圈L中有感生电动势。实际效果是延时的现象学生没有注意，灯泡突然一闪很亮的现象确十分明显。使学生将信将疑。（原因是L/R太小，延时常数太小，）如果组成下面电路：LEKR 线圈磁通 K 分析K接通时，磁通不变。K断开时，磁通减少，有了变化。反过来，也是如此，有感生电动势产生。效果是什么？如果注意拉开的瞬间。让K处暗一点，能看到电弧，是感生电动势击穿空气所至，证明自感存在。 另外方法，K通时，R亮了，氖泡不亮；K断时R息了，氖泡起辉。E不能使氖泡起辉，是L上的自感所至。K通时，R亮了，V（内阻很大的电压表）有小偏转；K断时，R息了，V有很大的偏转。这一现象，不是E所至，是自感所至。有示波器替代V也可以氖泡EKLR RELVK3、从整体到局部，在从局部到整体，培养观察思路。 观察的全面性是客观反映事物的属性的前提，是培养学生正确的观察思路。见 圆锥上滚等实验。 4、纵、横对比，把握事物特征观察的深刻性在于，透过表面现象抓住事物的本质，利用对比观察是思维向纵深发展的很好地方法。例如：光电效应- - -紫外光+ + +紫外光- - -白光A、闭合B、不闭合C、不闭合锌板小大不变用起电机给A带负电，B带正电，C带负电，这时各个静电计的指针均张开。光照A时，指针闭合。用紫光照B时，指针不闭合。 紫光照射A时锌板有电子跃离锌板，使得锌板上的 负电 荷减少，而闭合。紫光照射B时，锌板有电子跃离锌板，留下正电荷， 此时，指针不但不闭合，反而开得更大。 这就说明光 电效应的实质。用白光照射C，虽然时间很长，指针仍不闭合，也不变大，与A比较，说明光电效应与入射光的频率有关。 纵横对比是按演示前后顺序展开的，作用是比较前后过程的特征总之，演示实验一定要注意，使学生的观察与思维活动紧密结合。5.4 学生分组实验教学（2学时）本节主要内容：一、学生分组实验技能训练的教学目的二、学生分组实验的一般过程和教学要求学时分配：第1学时一、学生分组实验技能训练的教学目的第2学时二、学生分组实验的一般过程和教学要求一、学生分组实验技能训练的教学目的1、逐步学会自学实验讲义（教材）通过自学和辅导使学生理解实验内容：目的、原理、方法、步骤。2、逐步养成正确认识基本量具、仪表的习惯。知道量具的名称、外型、铭牌、 构造， 在教师的辅导下阅读说明书。了解仪器性能、使用条件、量度范围、精 度。3.逐步养成良好的操作规范， 进行正确的实验操作。实验操作一定要按步骤进行 （1）装配仪器：例如，装配天平先将横梁放在止动架上，才能安放挂勾、挂架、和托盘。（2）仪器的预备性调整仪器底座调整水平。变阻器滑动的初始位置，旋钮。仪表的零点。电子仪器的预热。光学仪器的共轴。调整的最后一步是检查装配是否正确，是否处于规定的初始状态上。（3）启动工作与观察记录 启动步骤，记录有效数字位数。（4）实验结束工作 按规定顺序拆除，整理仪器。检查仪器材料是否损失，整理桌面，板凳归位，一切设备复原。登记。4、逐步掌握实验操作的规范动作（操作切忌随意性！）例1物理天平的操作A、在调整时，一般用手握住止动旋纽，不论调节底座、横梁、放卸待测物和砝码、拨动游码。都必须在止动期内进行。 B、需要观察天平是否平衡时，在轻轻地顺时针旋止动旋纽。C、当横梁处于上升状态时，左手不可脱离止动旋钮。 例2 如图 用右手取砝码，镊子口的凹边应当朝上。待测物体与砝码都应放在托盘的中央。 例3 如图 拿烧杯倒液体例4未被固定物体时，左手拿物体（被测物），右手无名指与小指握弓型架，右手母指与食指操作旋轮。 如图 固定物体时，左手握弓型架身，右手旋转螺旋套管。当螺杆开始接触被测物体时应旋棘轮，使螺杆前行，压住被测物体，待听到“咔咔”声时，再行读数。 例5如图 用手调节滑线变阻器的滑臂时，应以另一手扶住陶瓷支架的上方。 例6如图 用手那拿透镜时，切不可触及透镜表面。5.学会正确测量读数 检查零点是否正确“调零” 观察线与表面垂直 读数要读到最小分度的下一位，范围是最小分度的1/101/2。 例如：毫米刻度尺读出15mm和15.25m都是不对的。不论哪种量具，都应先看量程、看表的胶版级别、再看最小分度、看零点、最后读数、记录。 6.学会正确处理数据 处理数据的常用方法有二种，计算法和图示法。（1）计算法多用平均值法来减小误差。（2）图示法的优点有二条简明、直观、便于比较，特别是探索物理规律很有用（根据曲线，拟合公式）利用实验中的有限个数据作出图线后从中能找到那些无法从实验里来得到的数据。图示法要求有直角坐标系二量均是直接测量量坐标原点不一定是零点坐标分格要能恰当的反映出有效数字，坐标标度应划分得当，以不用计算就能直接读出图线上每一点的坐标为宜，通常用1、2、5而不用3、7、9来标度，最小格与可靠数的最后一位对应，估读数在最小格内读取。30403234363838.6图线应占满图纸的大部分因变量自变量因变量自变量因变量自变量因变量自变量横向单位小纵向单位小合适都小描点和连线用削尖的铅笔点点，为明显起见，用+表示曲线要光滑，特殊点（偏离离其他点太远的点）弃之。曲线不一定经过全部测定点是正常现象。一般是靠近大多数的测定点，并使测定点均匀分布在曲线的两侧。+ + + + + 取 中点连折线法依次用之，构成圆滑曲线使测定点均匀分布在两侧。7.学会写实验报告 实验报告一般包括：实验目的、装置与器材、实验原理与步骤、数据纪录与计算、结论与讨论等部分，逐步地要求学生学习自行设计实验报告。在设计报告时应让学生学习用比较简洁的文字，直观的图示来表达报告的内容。数据表格的设计应做到：说明实验条件；要有原始记录；栏目中应注明物理量的符号和单位；力求简明，便于总结物理规律。例：学生的实验报告验证证机械能守恒定律 实验目的 1、验证物体在光滑斜面上自由下滑时的机械能守恒； 2、进一步巩固打点记时器的使用和数据处理方法。 实验器材 平面小车、电磁打点记时器、学生用电源、支架、直尺。实验原理与步骤如图，如果小车在重力作用下沿光滑斜面下滑，从静止点A到B小车的重力势能减少，LABSonhonH则证明机械能守恒。1、调节斜面的角度，使H/L尽可能大一些， 以减少摩擦力的影响；2、装配和调整电磁打点记时器；3、将小车置于斜面上方A点处，连接装配好打点的纸带；4、开启电源，释放纸带末端，使小车下滑下滑结束即关闭电源；5、取下纸带，测量读数并进行数据处理。 记录与计算小车质量M=0.200kg， H/L =0.5，T=0.08s测量点编号1234Son（m）Sn（m）hon= H/Lson（m）Vn=Sn/T（m/n）8.1010-216.310-227.610-241.010-26.8510-29.8010-213.010-215.610-24.05 10-28.15 10-213.8 10-220.5 10-20.8561.231.631.950.920.940.980.95讨论为什么在本实验中因为在本实验中小车在斜面上运动所受到的阻力不能忽略不记，其势能减少量的一部分消耗在克服阻力做功上，因此本实验 的误差约在8%以下。因此可以说，如果不记阻力的影响，小车维持机械能守恒。由上述数据可以大致估计小车所受阻力的大小。现以第四组数据为例二、学生分组实验的一般过程和教学要求1、准备阶段及其要求2、操作阶段及其要求3、总结阶段及其要求一、准备阶段及其要求（1）明确实验目的；（2）理解实验原理，掌握实验方法；（3）认识实验仪器；（4）做好操作、记录准备工作。核心问题是理解实验方案（利用提问的方式，这是调动学生实验主动性的极好方式。）例如电流表改装成电压表可布置成下列问题：（1）怎样才能将电流表改成伏特表？（应串内联电阻），在计算电表的附加电阻时，应当知道电流表的哪些参数。（满偏电流Ig，内阻rg ）（2）如图GRK1EKRrgRIg不变要测电流表G的内阻rg，为什么要求R远远大于R呢？怎样才能保证R远远大于R的条