浅识新课程下的物理实验教学.doc

浅识新课程下的物理实验教学新课程下的物理教学的立足点必须由“教”转为“学”，同时活动性是主体性的具体体现，因而教学中要提供让学生动脑、动手、动口的时间和空间，通过观察、分析、类比、猜想、抽象、实验、概括等探索性活动，培养学生的创新精神和能力。实验有别于生活常识及自然现象。从本质上来说，实验是人为地创造一个环境，人为控制物质变化的过程，在理想的环境下排除干扰，突出主要因素进行的操作。如果在实验中，对实验的取材、操作、环境等过程中蕴含的知识进行挖掘，引导鼓励学生探索，既能拓宽学生知识面、又深化知识、突出主题，使学生更透彻理解实验目的和研究的思路方法，学生掌握的知识是丰满，灵活的，富有生命力的。在物理新课程标准中，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一，将科学探究列入内容标准，旨在将学习重心从过分强调知识的传授和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神，科学探究的形式是多种多样的，其要素有：提出问题、猜想与假设，制定计划与设计实验，进行实验与收集证据、分析与论证，评估、交流与合作，在学生的科学探究中其探究过程可涉及所有的要素，也可只涉及部分要素，科学探究渗透在教材和教学过程的不同部分。针对物理新课程标准的要求，对“电阻实验”可进行如下科学探究式教学。老师提出问题：电路中的电流可以用电流表测量，电路两端的电压可以用电压表测量，导体的电阻是否也可以用一种仪表直接测量出来呢？学生相互议论：（1）如果有存在这样的仪表那会是什么样的呢？（2）电流与电压，电流与电阻有一定的关系，能不能用电流表和电压表来测电阻呢？假设与猜想：假设通过导体的电流用电流表测得为I，用电压表测得导体两端的电压为U，是否可根据欧姆定律I= 变形得到R= ，然后把测得的电压和电流值代入即可求出导体的电阻值R。设计实验：通过怎样的途径或实验来检验以上猜想呢？针对第（1）种情况学生可到实验室或电器维修店了解是否有直接测电阻的仪表，或到图书室检阅有关知识，也可上网检阅有关资料，对于第（2）种猜想学生根据所学知识自行设计如下电路图。 图1 图2师生共同讨论：用图1的实验来测电阻，若要尽量减小误差必须更换电源，还要考虑到电压表和电流表的量程，这样就不方便操作，因此我们采用图2的实验方案。进行实验收集证据：学生分小组进行实验操作：按图2把开关、电流表、待测电阻、滑动变阻器串联起来接到电源上，再把电压表并联在待测电阻的两端，闭合开关，当动滑动变阻器取不同值时读出电压表和电流表的示数，并把数据填入表一分析与论证：各个小组从本组实验的表一中的数据进行分析结合欧姆定律并求出电阻的值，从而使学生自己找出测电阻的方法（伏安法）：通过实验学生进一步明白电阻的大小决定于导体的材料、长度、横截面及温度而与通过导体电流和导体两端的电压的变化无关，也说明了电阻是导体本身的一种性质。回顾以上操作，看看有什么不妥的地方：评估：图2的实验中能进行多次测量取平均值从而减少误差，滑动变阻器能对电压表和电流表起保护，而且能改变接入电路中的电阻从而改变电路中的电流进而改变待测电阻两端的电压，所以这种方法较好。交流与合作：各个小组把实验过程和结果写成实验报告，并把实验过程中出现的疑问分别在班上报告，进行讨论、交流、设计方案为下一节课做好准备。现把学生存在的疑问罗列如下：学生提出问题：（1）如果电压表坏了只有电流表还能测出电阻吗？（2）如果电流表坏了只有电压表还能测出电阻吗？（3）我们利用欧母定律间接地测出电阻的值，哪么能不能利用其他定律、原理呢？假设与猜想：学生和老师共同议论：如果电压表坏了只用电流表那就说明只能测量通过待测电阻的电流，我们可以借助并联电路电压的特点及并联电路各支路两端的电压相等来列等式，从而可间接地测出电阻。如果电流表坏了只用电压表就说明只能测量待测电阻两端的电压，我们可以借助串联电路电流的特点及串联电路电流处处相等来列等式，从而可间接地测出电阻值。通过什么样的实验来检验以上的猜想呢？同学们讨论了一段时间后，提出了解决上述假设的各种可能方法：怎样只用电压表、电源、开关和辅助器材自己定，不能选电流表）来测未知阻值的电阻呢？学生A：用电压表、电源、开关和一个阻值已知的电阻。学生B：用电压表、电源、开关和一个滑动变压器。怎样只用电流表、电源、开关（辅助器材自己定，不能选电压表）来测未知阻值的电阻呢？学生C：用电流表、电源、开关和一个阻值已知的电阻。学生D：用电流表、电源、开关和一个滑动变阻器。学生画出电路图如下： 学生设计实验步骤：对图3（1）先把未知电阻，已知电阻并联起来接上开关再接在电源上。（2）用电流表分别测出通过未知电阻和已知电阻的电流Ix，Io,（3）根据并联电路各支路两端的电压相等可得:Ux =Uo,又由欧姆定律Ux =IxRx,Uo =IoRo,所以IxRx =IoRo，于是可得Ro= 。对于其他图的方案作为学生的课外作业，要求学生写出实验的步骤及电阻的表达式，也允许学生到实验室进行实验操作。又如在讲授托里拆利实验中：在实验前老师先做水银在抽气管中上升的过渡实验。然后看出以下几个问题：水银为什么能在抽气管里上升？抽气管中水银柱的高度跟大气压的大小有什么关系？怎样测出当地的大气压值？猜想与设计实验：大气压能否用管中水银柱产生的压强来表示，假如可以的话，管中水银柱上方能否存在气体，怎样赶出玻璃管中的空气？交流与合作：进行实验，测出当地的大气压值后鼓励学生对此实验提出疑问，要求每个小组至少提出一个问题，先后不能重复，如：玻璃管为什么取约1m长，可否0.5m？玻璃管的粗细对实验结果是否有影响？读数时玻璃管能否倾斜？实验为何用水银而不用水？玻璃管内有气体，对测得的值有何影响？以上问题可先共同讨论后用实验验证。再如在讲阿基米德原理时，可先让学生做实验，使学生获得“浮力大小变化及排开水的多少”的感性知识，为学生自主发现问题，提出猜想打下基础。在学生掌握了“浮力越大，排开的水越多，浮力越小，排开的水越少”这一事实后，学生就会提出“物体所受力的大小可能跟物体排开