《中学物理实验技能训练》教学大纲.doc

上海师范大学物理学（师范）本科课程中学物理实验技能训练教学大纲一、教师或教学团队信息教师姓名职称办公室电话电子信箱二、课程基本信息课程名称（中文）：中学物理实验技能训练课程名称（英文）：Middle school physics experiment skill training课程类别：通识必修课通识选修课专业必修课专业方向课专业拓展课实践性环节课程性质*：学术知识性方法技能性研究探索性实践体验性课程代码： 周学时：3 总学时：48 学分: 3先修课程：普通物理学、计算机基础、教育学、心理学、中学物理教学概论、物理教学技能授课对象：物理学（师范）专业三、课程简介1、课程性质中学物理实验技能训练课程是物理教育本科专业的限定选修课，它是一门训练学生动手能力、设计与创新能力的实践技能训练的课程。2 目的：加强对高等师范进行严格的实验技能训练，掌握中学物理教师教学应有的基本技能，使其达到高等师范毕业生所必须的实验教学基本功。3 任务：明确中学物理实验技能的教学的目的、方法、特点，培养学生具备基本的物理实验教学素质包括物理实验技能方面的素质，实验教学方面的素质。四、课程目标中学物理实验技能训练课程为实验研究型和技能训练型,主要是培养学生的中学物理实验技能,使学生初步掌握中学物理实验研究的方法。培养学生观察、实验的科学的态度和要求学生做到熟练掌握基本的实验操作要领，运用物理实验方法分析和解决实验教学问题的能力。通过对一些比较难于成功的实验进行研究，学会找到这些实验成功的条件和技巧。通过对一些具有代表性实验的研究，培养学生中学物理实验工作的设计与创新能力。五、教学内容与进度安排*（满足对应课程标准的第2条）第一章绪论课1.课时数本章学时数：3学时2.重点、难点重点：中学物理实验技能训练课程的目的和内容难点：中学物理实验技能训练的具体实验操作3. 学生学习任务1.了解物理实验仪器2.学习课题实验的设计 3.理解实验内容和要求4.教学方法物理实验技能是顺利进行物理实验并完成实验目的的个性心理特征。作为一名中学物理教师，应该具备一定的实验教学素质，它主要包括两个方面：一是物理实验技能方面的素质，二是实验教学方面的素质，二者缺一不可。中学物理实验技能训练这门课程就是为了解决这一问题，帮助准中学物理教师培养实验教学素质之中的第一点物理实验技能方面的素质，通过本课程培养学生的实验技能，提高学生的实验操作水平。结合课外资料对所学的内容进行加深和拓展。5.课外学习要求本章内容以基础的概念、理论为主，因此课外要求学时查阅相关资料，完成本章课后思考题：13，并预习第二章的内容。新学期的开始也给学生一个适应的过程以培养学生的学习兴趣为目的，不给予学生过重的课外学习压力。第二章测量1.课时数本章学时数：3课时2.重点、难点重点：测量长度、直径和深度的测量难点：体积、密度的测量 3.学生学习任务1.学会如何测量长度、直径和深度2.掌握如何测定固体和液体的质量3.理解规则和不规则体的体积的测量4.学习固体密度的测量4.教学方法掌握中学各种长度测量工具，学会用长度测量工具解决问题的能力。熟知中学物理实验所涉及的各种测量仪器的基本构造，熟练使用常用基本仪器，能正确使用仪器进行观察、测量和读数。5.课外学习要求将本节课小组讨论的内容进行进一步整理，完成本章的思考题。同时，也将实验中的操作不足进行整理和反思。本章的最后要求学时预习其他仪器的测量和使用方法。第三章测量（二） 1.课时数本章学时数：3课时 2.重点、难点重点：天平测质量、天平制作难点：液体密度的测量 3.学生学习任务1、掌握天平测质量、天平制作的方法2、学会液体密度的测量的方法3、研究单摆摆动有多快实验装置和实验器材4、学会时间的测量方法4.教学方法学会天平的制作，训练学生测量质量、时间、密度等基本方法，并要求会设计测量质量、时间、长度等物理量的实验。中学物理常用仪器有：刻度尺、量筒、游标卡尺、螺旋测微器、秒表、温度计、测力计、压强计、物理天平等。在上一节课已经初步熟知中学物理实验测量所涉及的各种实验仪器之外。并能根据说明书，随时研究掌握各种新增仪器的结构原理、使用方法和保养维修措施，以满足实验教学的需要。5.课外学习要求种基本测量仪器都有一定的量程，在实验之前，必须要搞清楚仪器的量程并且能估计被测对象的一些基本情况，然后选用适当量程的仪器，避免超过量程而损坏仪器。本章内容以基础的概念、理论为主，因此课外要求学时查阅相关资料总结各个器材的量程，并完成本章课后思考题：13，本章的最后课外要求预习新课内容。第四章*力1.课时数本章学时数：3课时2. 重点、难点重点：胡克定律的测量，测力计的制作难点：斜面上力的分解3. 学生学习任务1.理解力、重力和弹力的测量2.学会胡克定律的测量，测力计的制作3.理解力的合成与分解（直线和任意）4.学会斜面上力的分解5.理解平衡与不平衡下的反作用力4.教学方法了解重力、弹力、力的合成、斜面上力的分解、平衡与不平衡下的反作用力，学会胡克定律的和测力计的制作。能设计力学中的设计与综合性实验。本章内容通过实验，教师亲身获得具体的直接经验，得到清晰的理性认识，以便能够正确引导学生由感性认识上升到理性认识，使学生真正理解中学物理力学实验中所隐含的物理概念和定律。力学实验较为抽象，因此采用师生讨论的教学方式进行分析，从探究中解决学生的问题，使其达到具备较强的实验技能，掌握基本的实验技能，让学生的综合素质也得到提高。5.课外学习要求为了课堂上学生能够充分进入学习状态，课后学习要求在回顾所学的基础上，完成本章习题数：13，并且针对研究的力学实验进行回顾，思考实验中的不足以及改进方式。第五章*机械1.课时数本章学时数：3课时 2.重点、难点重点：掌握基本机械的原理难点：理解重力势能和弹性势能3.学生学习任务1.理解基本机械单、双边杠杆2.理解基本机械定、动滑轮，滑轮组3.理解基本机械齿轮、斜面、弹簧 4.理解重力势能和弹性势能4.教学方法用一个动滑轮和一个定滑轮组装一个简单滑轮组，并熟悉它的运行模式；测定齿轮列的齿轮（皮带）比和齿轮的转动方向，同样的方式研究皮带驱动列；测量重力势能和弹性势能。通过已有的学习，学生已有掌握了一定自主学习的能力。课堂中，有简单到难的学习过程，开始简单的机械有老师指导，在给予一定启发后由学生自主探究，学生能够在课堂中小组讨论的合作完成实验。本章内容由教师先进行简单的机械一单、双边杠杆的讲解，接着由学生进行小组学习，形成团队探究的探究性合作实验过程。5.课外学习要求学生完成实验报告后，完成课后习题2-3题。预习下一节的内容。第六章电学1.课时数本章学时数：3课时2. 重点、难点重点：学会电表的使用难点：理解串并联电路中的电流、电压和电阻3.学生学习任务1、掌握电表的使用2、学会应用欧姆定律3、学会解决串并联电路中的电流、电压和电阻问题4.教学方法了解电表的性能，在串联电路中测量电压与电流，验证欧姆定律和串并联电路中的电流、电压和电阻的规律。并会设计与解决实际生活中的一些电学问题的能力。电学实验是中学物理实验的一个重要组成部分，在知识体系中从电表的使用的角度对电学实验进行了阐释，通过对欧姆定律、电流、电压和电阻问题等的介绍使学生从各个角度对电学实验产生了一定的了解和掌握。在学习的过程中，做到理论和实践的融汇贯通，通过理解来学习物理电学知识解决电学实验问题，一定能取得很好的效果。5.课外学习要求课外学习要求也是由实验教学内容课时而定，结合学生的实际学习情况进行适当的增减。基本目标是完成实验报告，拓展目标熟练感兴趣的电学实验。第七章 电与磁 1.课时数本章学时数：3课时2.重点、难点重点：电阻定律（电阻与温度，长度，截面积等）难点：磁力线的模拟 3.学生学习任务1. 学会电阻定律的使用2. 理解载流导体的磁效应3.理解楞茨定律及其应用4.磁力线的模拟4.教学方法研究电阻定律（电阻与温度，长度，截面积等）、载流导体的磁效应、磁力线的模拟和楞茨定律。并能用电学的方法解决力学量的测量技能。对物理电学磁学中重要的实验进行讲解，通过有针对性的实验培养学生的研究、操作能力、培养学生的创新性。5.课外学习要求将本节课难点实验进行进一步整理，完成本章的思考题。同时，本章的最后要求学时预习光学仪器的使用。第八章*光学 1.课时数本章学时数：3课时 2.重点、难点重点：光的直线传播难点：透镜对光线的作用 3.学生学习任务1.光的直线传播2.光与影3.透明与不透明4.全影与半影5.透镜对光线的作用6.面镜对光线的作用7.小孔成像4.教学方法验证光对不同固体物质的透射和不同半透明纸的透射程度；判定影子位置光照的目标后方和两光源下，光照目标下影子的形成。研究透镜和面镜对光的作用及小孔成像原理。并能解释日常生活中有关光的问题。随着教育改革的不断深入，创新和改进实验教学是当前物理教育工作者面临的大课题。光学实验而言，进行实验创新与改进时，必须考虑节约、节能问题，掌握光学实验也就更具有意义，教学中教师和学生共同通过实验进行探究，简单的实验由学生完成，难度大的实验由师生共同完成。同时也对新实验方案进行设计采取最合理的教学方式，降低实验成本，减少资源的浪费。5.课外学习要求本章内容以光学实验为主，因此课外要通过几个简单的光学实验案例，查阅在利用新技术、新材料、新方法改进实验的过程中，落实“节能减排”理念的一些做法。并进行总结和准备与同学们分享，完成本章课后思考题：13，本章的最后课外要求预习新课内容。第九章*1.课时数本章学时数：3课时4. 重点、难点重点：机械功和功率难点：牛顿第一、第三定律 5.学生学习任务1.机械功和功率2.牛顿第一、第三定律3.马德保半球实验4.气压的测量5.查理定律4.教学方法了解气压表和马德保半球实验；熟悉牛顿第一定律和牛顿第三定律；测定功、功率和查理定律，并能设计应用。其中，马德堡半球实验证明：大气压强是存在的，并且十分强大。实验中，将两个半球内的空气抽掉，使球内的空气粒子的数量减少、下降。球外的大气便把两个半球紧压在一起，因此就不容易分开了。抽掉的空气越多，半球所受压力越大，两个半球越不容易分开。实验的故事和历史值得学生去学习和研究，本节课堂中提出物理学史，将物理学史和物理实验结合，激发学生的研究兴趣。5.课外学习要求复习本章所学的实验，完成本章习题数：13，并且查阅资料寻找和物理实验有关的历史故事，准备下一节课和同学们分享，同时思考实验中的不足。第十章*运动1.课时数本章学时数：3课时 2.重点、难点重点：掌握基本机械的原理难点：理解重力势能和弹性势能3.学生学习任务1.匀速直线运动2.瞬时速度与平均速度3.从vt图求加速度4.匀加速直线运动5.用位移传感器研究自由落体6.用光电门研究自由落体7.平抛运动4.教学方法用DIS研究匀速直线运动的规律，掌握测量平均速度、加速度和重力加速度的方法；学会用光电门测量重力加速度。DIS（Digital Information System）实验是数字化信息系统实验的简称，DIS作为一种现代化教学技术已被引入到上海市二期课程改革的试点教材中，在以学生发展为本进行教学的今天，运用DIS实验来部分替代传统实验。因此用DIS研究匀速直线运动的规律也就显得尤为重要，充分发挥DIS实验的优势，准确性强，实时记录等特点。5.课外学习要求学生完成DIS实验报告后，查阅相关文献，阅读本章实验相关的文章，尝试写一写小论文。预习下一节实验的内容。第十一章力1.课时数本章学时数：3课时2.重点、难点重点：摩擦力的研究难点：胡克定律、弹簧振子的研究 3.学生学习任务1.静摩擦力的研究2.滑动摩擦力的研究3.重力大小与质量关系4.胡克定律5.弹簧振子的研究4.教学方法用DIS研究影响滑动摩擦力大小的因素，观察最大静摩擦力现象；验证胡克定律；研究弹簧振子的运动。实验误差可以分为两类：系统误差和偶然误差。传统实验中的绝大部分需要人工读取记录实验数据，因而偶然误差在整个实验误差中占了相当大的比例。而DIS实验可以自动采集实验数据，因而基本消除了偶然误差。接下来的比较就是针对系统误差的。那么如何在DIS实验中消除误差是本章实验重要解决的问题，也是提出实验改进的重要环节。5.课外学习要求完成实验报告，将本节课所学的实验进行深入研究，分析如何消除实验误差的方法，提出改进的措施，将实验及改进方案提出，尝试发表一些实验研究的文章。同时，本章的最后要求学时预习其他实验。第十二章*加速度 1.课时数本章学时数：3课时 2.重点、难点重点：机械能守恒难点：加速度与拉力（或质量）的关系 3.学生学习任务1.机械能守恒（斜轨法）2.加速度与拉力的关系3.加速度与质量的关系4.牛顿第三定律5.超重实验4.教学方法 用DIS验证牛顿第二定律和第三定律，并用斜轨法验证机械能守恒定律。通过本章实验，让学生进一步体验DIS实验的优点，比如：验证牛三定律实验传统实验利用两个弹簧秤相互钩住向相反方向拉。通过弹簧秤的示数说明作用力与反作用力的关系。可是由于弹簧的精度太低了，微小力的变化根本测不出来。弹簧秤的读数在小数点后一位，还是估读。DIS利用两个力传感器作相同的实验。精度高，效果好。5.课外学习要求DIS精度高，效果好。有时候仪器不但能够灵敏显示微小力的变化，测量范围到小数点后两位。还能描绘出实验的图像，课后对DIS实验的图像进一步整理，并结合图像分析DIS实验的优势。并完成本章实验报告，预习向心力等DIS实验。第十三章*1.课时数本章学时数：3课时 2.重点、难点重点：向心力研究难点：微弱磁通量变化时的感生电流 3.学生学习任务1.向心力研究2.力的分解与合成3.单摆的研究4.微弱磁通量变化时的感生电流4.教学方法用DIS研究向心力和单摆的运动，研究力的分解与合成；观察导线切割地磁场时的感生电流，根据感生电动势产生的条件判断方向。兴趣引起对实验效果的不同影响，传统的实验老套，没有现代的与生活相联系的先进设备，不如DIS实验的兴趣高。从学生的主动性开展DIS实验，结合实际情况增加设计性实验还能促进学生学习和研究的主动性。有了先进的和现代生活相联系的技术；学生对实验的关注程度得到提高；主动认知的欲望增强，实验的效果明显提高。5.课外学习要求将课堂上学生感兴趣的实验进行分析和总结，进行选择和梳理，比较设计的实验方案之间的优缺点，完成本章实验报告，预习下一节实验课的内容。第十四章*电学1.课时数本章学时数：3课时 2.重点、难点重点：导体的伏安特性难点：伏安法测电池电动势和内阻3.学生学习任务1.导体的伏安特性2.伏安法测金属丝电阻率3.伏安法测电池电动势和内阻4.分压与限流5.小灯泡伏安特性研究4.教学方法用DIS测金属丝电阻率、电池电动势和内阻；描绘小灯泡的UI特性曲线，计算小灯泡的电压、功率曲线；了解分压与限流电路的特性。DIS实验的一个重要特点是可以培养学生的观察能力，本章结合此进行开展教学。观察能力的培养观察是对事物和现象的仔细察看、了解，它是思维的知觉，智力活动的门户和源泉。物理实验对学生观察能力的要求很高，它要求学生观察仪器的构造；观察仪器的铭片，了解仪器的名称、规格、使用方法和使用条件等；观察实验装置的安装；观察实验操作过程；观察实验现象等等。电学实验具有一定的危险性，使用不懂容易造成烧坏电路等危害，因此在实验中一定要细心观察，防止人身和财产造成损失。5.课外学习要求学生完成实验报告后，结合本章的内容，对电学DIS实验和传统实验进行比较和分析。预习下一节的内容。第十五章*1.课时数本章学时数：3课时2.重点、难点重点：热胀冷缩难点：波义耳、查理定律 3.学生学习任务1.水的冷却规律2.热胀冷缩3.液体内部压强4.波义耳定律5.查理定律4.教学方法用DIS研究水的冷却规律、热胀冷缩和液体内部压强；验证波义耳定律和查理定律。操作能力是中学物理实验中的基本能力，正确而有序的实验操作，是我们达成实验目的的关键。因此本章重点培养学生的这一能力。在传统实验和DIS实验中操作能力都占有一定的位置，但二者之间也存在差异。传统实验需要的测量仪器较多，操作时间较长，实验中容易出现故障，有利于培养学生清晰、有序的思维能力及勇于克服困难的坚强的意志品质。DIS实验的操作过程相对简单，体现了实验设计的方便性原则。因此，在DIS实验系统作为信息采集和数据处理工具时，应提高学生使用计算机的操作技能，有利于学生掌握利用现代化信息技术学习、拓展知识的能力等。5.课外学习要求完成本章的实验报告，重点完成操作不做，记录自己操作中出现的问题，避免在以后的实验中出现，如何操作能够减小实验误差，以本章的实验为例，写一篇小论文。预习下一节课干涉实验。第十六章* 1.课时数本章学时数：3课时 2.重点、难点重点：补偿法测电池电动势难点：干涉、衍射实验 3.学生学习任务1.补偿法测电池电动势2.通电螺线管的磁感强度测量3.简单逻辑电路4.双缝干涉5.单缝衍射4.教学方法用补偿法测电池电动势；观察螺线管内部匀强磁场，总结匀强磁场产生的条件，研究通电螺线管内磁场强度与电流的关系；观察双缝干涉和单缝衍射图样；了解简单逻辑电路。5.课外学习要求完成本章实验报告，总结本学期所学的实验，结合自己的实验报告和小论文尽心梳理，进行进一步可研究课题进行深入的研究。第十七章*拓展设计11.课时数本章学时数：6课时2.重点、难点重点：拓展设计选题难点：拓展设计设计 3.学生学习任务拓展设计与研究4.教学方法学生利用已经学过的知识设计或改良一个中学物理实验。结合本学期所做的实验与研究，发挥丰富的想象力大胆合理的进行物理的研究。许多历史上著名的物理学家就是通过对很多未知现象的观察、想象、联想，进行大胆的猜测，在此基础上再进行深入的研究总结出规律的。注重培养学生的拓展能力也是物理教改的方向之一，因此在课程尾声，鼓励学生完成拓展实验的设计与研究。5.课外学习要求传统实验由于过分重视基本技能的培养，学生习惯于按部就班的做实验。再加上实验条件本身的限制，对学生思维的广度、深度及灵活性的培养不够，使学生的想象力得不到充分的发展。因此，在对学生拓展能力的培养方面，传统实验是有所欠缺的。课后作业为完善本拓展设计的实验研究。第十八章*拓展设计21.课时数本章学时数：6课时