浅谈初中物理实验方案的优化设计

浅谈初中物理实验方案的优化设计浅谈初中物理实验方案的优化设计 景泰景泰县县九支中学九支中学 付国斌付国斌 物理学是以实验为基础的科学 物理教学离不开实验教学 常规的物理实 验课侧重于实验前的准备工作与实验操作过程 但是在实验方案的设计上完全 按照物理课本上现成的方案进行 一成不变 课本上的实验方案虽然是经过多 个专家学者研究论证过的 在科学性 安全性和探究性等原则上都是很完美的 但是对于受到很多客观因素制约的实际教学中 就并不一定是最完美最适合的 一个实验 往往存在着很多条的设计思路 可以根据现有的实验教学条件 学 生的知识技能水平等因素设计出一个最适合自己的实验方案来 怎样设计出适 合的实验方案呢 主要有以下四条原则 1 安全性 安全性是实验的前提 在物理实验设计中 教师和学生规范性操作是实验 安全性的重要保障 一是保证实验仪器的安全 不受损 二是人的生命安全 一定要规范地操作 否则发生事故后悔莫及 2 简便性 无论是探究某个现象还是验证某个规律 实验方案的简单易行是很重要的 实验目的明确 仪器简单易寻 操作尽可能简便 尤其是在实验基础设施较差 的农村初中 这点尤其重要 一个不能实施的实验 方案再完美也是没用的 3 直观性 物理实验的特点就是让学生对具体的实验过程和物理现象用感官观察和感 受 要尽可能提高实验的可见度增加物理实验的直观性 4 精确性 不同的实验方案 由于其所使用的实验仪器 操作过程 重复性等方面的 不同 实验过程中产生的误差就是不同的 在设计选择实验方案是 应该对实 验的误差原因进行分析 选择精确性高的实验方案 下面就结合几个具体的实验说明初中物理实验的优化设计 1 探究 滑动摩擦力的大小与什么因素有关 实验 课本上的实验方案是用弹簧测力计拉着木块在木板上做匀速直线运动 如 图 1 甲所示 此时弹簧测力计对木块的拉力与木板对木块的滑动摩擦力是一 对平衡力 通过读弹簧测力计的示数得出滑动摩擦力的大小 图 1 但是在实际的实验操作中 木块与弹簧测力计的匀速直线运动是依靠手拉 动的 很难在整个实验过程中一直保持匀速直线运动 木块做变速运动时 弹 簧测力计对木块的拉力与木块收到的滑动摩擦力就不是平衡力 弹簧测力计的 示数就会变得不稳定 难以读数 此外 在实验过程中弹簧测力计一直处于运 动状态 就更加加大了读数的难度 所以 课本上给出的实验方案并不是很完 美的 为了解决上述问题 对课本上的实验做了改进 把弹簧测力计提环一端固定 挂钩一端与木块相连 木块下方铺有木板 如图 1 乙所示 在实验过程中 用手拉着木板相对于木块滑动 此时弹簧 测力计的示数就是木块所受的滑动摩擦力的大小 改进后实验的优点是 木板 可以做变速运动 实验的可操作性增强了 弹簧测力计在实验过程中处于静止 状态 读数时就比较容易了 相对于课本上的实验方案 改进后的实验方案提 高了实验的精确性 在安全性 直观性和简便性方面也是较为合适的 二 观察水沸腾实验 物理课本上的盛水容器为烧杯 加热仪器为酒精灯 本节课 第一章 物 态及其变化 第三节 汽化和液化 是在秋季学期第二周左右学的 此时进入九 月份 气温转凉 对于敞口的烧杯来说 试验中所需的水量较多 加热的热量 损失较多 实验耗时较长 不能很好的观察水沸腾的现象 如果选用热水进行 试验 又会减少气泡的数量 沸腾现象也不明显 为了解决以上问题 对课本上的实验可以做以下改进 1 盛水容器选用锥 形瓶 锥形瓶开口较小不易散热 可以在短时间内达到实验所需的温度 而且 还可以方便的测量水的温度 2 加热仪器换为酒精喷灯 酒精喷灯的火焰温度 远高于酒精灯 可以使水的沸腾现象明显 此外 酒精喷灯的火焰可以控制 方便实验操作 改进后的实验方案 实验的精确性 简便性得到了提高 三 探究物质的密度实验 在本实验中 课本上需要测量出不同质量 体积的水的密度 在测量液体 的质量 体积时一般采用的方法如下 1 用天平测量出空烧杯的质量 m1 2 将适量水倒入烧杯中 测量出水与烧杯的总质量 m2 3 将烧杯中的水全部倒入量筒 测量出水的体积 V 4 水密度的计算公式 V m m 1 上述的实验过程中 产生的误差是比较明显的 烧杯中的水在倒入量筒后 有少量的水会粘在烧杯壁上 这样测量出水的体积 V 会偏小 这样计算出水的 密度偏大 这种由于实验操作不当所引起的误差完全是可以避免的 为了针对 操作过程中产生的误差 可以进行如下改进措施 1 天平称出空量筒的质量 m1 2 将适量水倒入量筒称出量筒与水总质量 m2 然后读出量筒中水的体积 V 3 水的密度计算公式 V m m 1 在该实验过程中虽然减小了实验操作过程中的误差 但是在实验操作过程 中 却忽略了安全性 量筒比较细长 稳定性较差 如果放在托盘天平托盘上 就更加不稳定 容易翻倒 损坏实验仪器 若将量筒换为量杯 精确性又不高 所以该方案也是不可行的 综合考虑各方面的因素 该实验比较完美的实验方 案应该如下 1 适量水倒入烧杯中 测量出烧杯与水总质量 m1 2 将烧杯中的水倒入多一半左右进入量筒 读出量筒中水的体积 V 再把 烧杯放在天平上测量出剩余水与天平的质量 m2 3 水的密度计算公式 V m m 1 这个实验方案避免了水粘在烧杯壁上产生的误差 精确性方面要高于第一 个实验方案 在安全性方面要高于第二个实验方案 从上面的三个实验方案设计的实例可以看出 在物理实验教学过程中实验 方案并不是一成不变的 不同的实