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XX物理培训(讲稿) 实验教学与案例分析王安民xx.09.19上届竞赛存在的问题实验的意义和科学价值上届竞赛存在的问题实验的意义和科学价值内容提要物理实验教学的几点思考。 实验箱的使用建议什么是科学实验?科学实验是人们根据一定的研究目的，运用一定的物质手段，在人为地控制或模似自然条件下，使自然过程以纯粹的、典型的形式表现出来，暴露它们在自然发生的条件下无法暴露的特性，以便进行观察、研究，探索自然界的本质及其规律。 科学实验是人们根据一定的研究目的，运用一定的物质手段，在人为地控制或模似自然条件下，使自然过程以纯粹的、典型的形式表现出来，暴露它们在自然发生的条件下无法暴露的特性，以便进行观察、研究，探索自然界的本质及其规律。 实验具有可重复性和可控性美国著名物理学家密立根认为“科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。 有时一条腿走在前面，有时另一条腿走在前面，但只有使用两条腿才能前进。 “科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验。 有时一条腿走在前面，有时另一条腿走在前面，但只有使用两条腿才能前进。 为什么要进行科学实验?自然是沉默不语的，它不会自动地告诉人们掩藏在现象背后的本质、规律和内在联系。 我们可以把实验看做是人类与自然界的一种“对话”，正是靠着这种对话，迫使自然界做出回答，才能有所发现和收获。 自然是沉默不语的，它不会自动地告诉人们掩藏在现象背后的本质、规律和内在联系。 我们可以把实验看做是人类与自然界的一种“对话”，正是靠着这种对话，迫使自然界做出回答，才能有所发现和收获。 北京教育学院张维善实验探究+理论分析发现规律解释原因。 形成技术。 转变认知。 物理物中悟理问题事实证据理性思维物理以（以实验为基础）（）以（以思维为中心）xx版修订课标明确提出了学生实验具体项目。 本次修改明确提出了20个实验项目作为学生实验。 (1)基本操作类7项用刻度尺测量长度、用表测量时间用弹簧测力计测量力用天平测量物体的质量用常见温度计测量温度用电流表测量电流用电压表测量电压连接简单的串联电路和并联电路用刻度尺测量长度、用表测量时间用弹簧测力计测量力用天平测量物体的质量用常见温度计测量温度用电流表测量电流用电压表测量电压连接简单的串联电路和并联电路测量物体运动的速度测量水平运动物体所受的滑动摩擦力测量固体和液体的密度测量小灯泡的电功率 (2)测定性实验4项测量物体运动的速度测量水平运动物体所受的滑动摩擦力测量固体和液体的密度测量小灯泡的电功率 (2)测定性实验4项探究浮力大小与哪些因素有关探究杠杆的平衡条件探究水沸腾时温度变化的特点探究光的反射规律探究平面镜成像时像与物的关系探究凸透镜成像的规律探究电流与电压、电阻的关系探究通电螺线管外部磁场的方向探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件探究浮力大小与哪些因素有关探究杠杆的平衡条件探究水沸腾时温度变化的特点探究光的反射规律探究平面镜成像时像与物的关系探究凸透镜成像的规律探究电流与电压、电阻的关系探究通电螺线管外部磁场的方向探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 (3)探究性实验9项探究式教学的七个要素与三个环节课标中的七个要素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实施过程中的三个环节实施过程中的三个环节提出问题实验设计猜想与假设物理实验在探究教学中的作用充分体现探究行为。 充分体现探究行为。 香蕉也当钉锤用利用实验可创设生动有趣的问题情境探究凸透镜成像规律压力作用效果影响因素利用实验可以对学生进行学业水平评估基于真实任务的“作业单”式评价探索寻找证据激发寻找证据激发兴趣.解决问题建构知识？手脑协调解决问题建构知识？手脑协调“实验”功能提升素养“实验”功能提升素养模拟自然“实验”的教学功能“实验”的教学功能实验设计的基本思路以探究摩擦力为例?确定实验目的探究动摩擦力与哪些因素有关?作出猜想与假设依事实与经验，作出假定性判断?设计实验方案将假设具体化(以猜想为导向)研究什么？（目标具体化）依据什么？（原理清楚）要做什么？（拟定方案）要控制什么？（公平可靠）要改变什么？（制约关系）要显示什么？（方便观察）实验教学难点实验设计同一长方体的同一侧面，让其在相同材料构成的水平木板上用弹簧秤水平匀速拉动，其中在一长方体上放上几个较重的砝码。 观察弹簧秤读数，判断滑动摩擦力是否压力有关。 同一长方体的同一侧面，让其在相同材料构成的水平木板上用弹簧秤水平匀速拉动，其中在一长方体上放上几个较重的砝码。 观察弹簧秤读数，判断滑动摩擦力是否压力有关。 四个侧面光滑程度相同的同一长方体，让其不同侧面在同一水平木板上用弹簧秤水平匀速拉动，观察弹簧秤读数，判断滑动摩擦力是否与接触面积有关四个侧面光滑程度相同的同一长方体，让其不同侧面在同一水平木板上用弹簧秤水平匀速拉动，观察弹簧秤读数，判断滑动摩擦力是否与接触面积有关同一长方体的同一侧面，让其在不同材料构成的水平木板上用弹簧秤水平匀速拉动，观察弹簧秤读数，判断滑动摩擦力是否材料有关同一长方体的同一侧面，让其在不同材料构成的水平木板上用弹簧秤水平匀速拉动，观察弹簧秤读数，判断滑动摩擦力是否材料有关让学生参与物理实验的设计过程目的方案实施结论原理实验“三问”:*这个实验应该怎样做？*这个实验为什么这样做？*这个实验还可以怎样做？知知其然知知其所以然知知其所尽然案例平面镜成像?明确实验目的对实验有引导和控制作用。 ?确定实验原理连接实验目的与方案的桥梁。 ?公平控制变量一般都是多个变量:分成一个因变量和多个自变量。 只研究两个变量:一个因变量和一个自变量之间的关系。 一般都是多个变量:分成一个因变量和多个自变量。 只研究两个变量:一个因变量和一个自变量之间的关系。 ?如何显示效果察怎样将实验效果显现出来便于观察案例1案例2实验设计的要点四个关注目的原理控变显示活动用实验探究物体的重力势能与哪些因素有关？如何显示实验效果构成实验的“三大件”一个实验一般由三部分组成:（如测电阻）?实验对象:电阻?实验源:电源(电池)?实验效果显示器:电压表,电流表测电阻实验的“三大件”:实验源是引起实验现象发生的源头。 常见的实验源有实验源是引起实验现象发生的源头。 常见的实验源有力源、光源、声源、电源、热源等。 例如，为了研究物体发声的原因，通过观察，提出物体发声的原因是物体振动引起的，这一假设是否正确呢，我们可以设计实验来验证。 如图1，拿一个音叉，用小锤敲击它，音叉发出了声音，但是难于观察到音叉在振动，此时我们可以采用许多办法，例如，用手轻轻地接触音叉，感受音叉在振动。 为了使更多的人观察到它的振动，常常采取用细线拴一个小乒乓球，轻轻地接触音叉，通过观察乒乓球被弹出，从而说明音叉在振动，实验尽管是很简单的，但是其设计思想确实非常巧妙的。 这个实验还可以用来研究声音的响度与振幅等因素的关系。 例如，为了研究物体发声的原因，通过观察，提出物体发声的原因是物体振动引起的，这一假设是否正确呢，我们可以设计实验来验证。 如图1，拿一个音叉，用小锤敲击它，音叉发出了声音，但是难于观察到音叉在振动，此时我们可以采用许多办法，例如，用手轻轻地接触音叉，感受音叉在振动。 为了使更多的人观察到它的振动，常常采取用细线拴一个小乒乓球，轻轻地接触音叉，通过观察乒乓球被弹出，从而说明音叉在振动，实验尽管是很简单的，但是其设计思想确实非常巧妙的。 这个实验还可以用来研究声音的响度与振幅等因素的关系。 想想:实验对象?实验源?实验效果显示器?实验对象?实验源?实验效果显示器?又如，我们要验证凸透镜对光线的会聚作用（或者是研究凸透镜的成像规律），拿一个凸透镜，找一个光源（可以是太阳，蜡烛，手电筒等），汇聚的光线或所成的像呈现在光屏上，以便于观察，如图所示。 又如，我们要验证凸透镜对光线的会聚作用（或者是研究凸透镜的成像规律），拿一个凸透镜，找一个光源（可以是太阳，蜡烛，手电筒等），汇聚的光线或所成的像呈现在光屏上，以便于观察，如图所示。 想想:实验对象?实验源?实验效果显示器?实验对象?实验源?实验效果显示器?实验效果显示的方法我们了解实验的基本组成部分，是为了根据要求进行实验设计。 实验设计中确定实验对象、选择实验源相对来讲是比较容易的，困难的是如何明显地显示实验的效果，在物理实验中，常用的方法有以下几种。 我们了解实验的基本组成部分，是为了根据要求进行实验设计。 实验设计中确定实验对象、选择实验源相对来讲是比较容易的，困难的是如何明显地显示实验的效果，在物理实验中，常用的方法有以下几种。 ?转换法?对比法?放大法?平衡法?留迹法?嫁接法?组合、分割法?模拟法转换方法也称间接方法。 在物理实验中，常有一些现象因不明显而不易观察或者不易直接观察，这就要借助于力、热、电、光、机械等方法之间的相互转换，以间接地实现可观察、容易观察或观察效果明显的目的。 这里说的转换主要是从效果相当的思想出发进行的转换。 例如难于观察到音叉的振动，我们利用小乒乓球，轻轻地接触音叉，通过观察乒乓球被弹出，从而说明音叉在振动；通过放在喇叭纸盆上小纸屑的跳动，间接地说明纸盆发声时在振动，这都是很典型的利用了转换的方法。 也称间接方法。 在物理实验中，常有一些现象因不明显而不易观察或者不易直接观察，这就要借助于力、热、电、光、机械等方法之间的相互转换，以间接地实现可观察、容易观察或观察效果明显的目的。 这里说的转换主要是从效果相当的思想出发进行的转换。 例如难于观察到音叉的振动，我们利用小乒乓球，轻轻地接触音叉，通过观察乒乓球被弹出，从而说明音叉在振动；通过放在喇叭纸盆上小纸屑的跳动，间接地说明纸盆发声时在振动，这都是很典型的利用了转换的方法。 思考要测圆底烧瓶的容积，怎么测？用易拉罐的开口处插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，这就制成了一个简易的“温度计”用易拉罐的开口处插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，这就制成了一个简易的“温度计”放大方法在实验观测过程中，有些物理量因太小而不能直接观测时，就可以借助于声、光或叠加等方法，将待测量放大后再去观测。 如放大镜、望远镜、显微镜等仪器的设计都源于放大的思想。 还有的实验中，需要测量一些微小量，如金属丝的直径，纸的厚度，一段头发的质量等，可以将细导线缠绕在木棒上，测出若干圈导线所占的长度，然后求出直径等，用的都是这种方法。 在实验观测过程中，有些物理量因太小而不能直接观测时，就可以借助于声、光或叠加等方法，将待测量放大后再去观测。 如放大镜、望远镜、显微镜等仪器的设计都源于放大的思想。 还有的实验中，需要测量一些微小量，如金属丝的直径，纸的厚度，一段头发的质量等，可以将细导线缠绕在木棒上，测出若干圈导线所占的长度，然后求出直径等，用的都是这种方法。 光放大比较方法物理实验常通过对一些物理现象或物理量的比较，来达到异中求同或同中求异的实验目的，此即比较法。 实际上可以说几乎每一个实验中都要利用比较的方法物理实验常通过对一些物理现象或物理量的比较，来达到异中求同或同中求异的实验目的，此即比较法。 实际上可以说几乎每一个实验中都要利用比较的方法.例如:探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验研究“影响压力作用效果的因素”图22（ （4）平衡方法物理实验还常处于平衡状态的等量关系测定量。 如测定滑动摩擦力、研究浮力大小的决定因素等。 物理实验还常处于平衡状态的等量关系测定量。 如测定滑动摩擦力、研究浮力大小的决定因素等。 原始方案原始方案改良优化优化方案优化方案探究滑动摩擦力方案的优化过程探究滑动摩擦力方案的优化过程有些物理过程是瞬息即逝的，我们需要将瞬息即逝的现象（位置、轨迹、图象等）记录下来研究。 有些物理过程是瞬息即逝的，我们需要将瞬息即逝的现象（位置、轨迹、图象等）记录下来研究。 如，用示波器观察交流电的波形；陀螺旋转观察曲线运动速度方向；用打点计时器打点记录物体的位置和时间；用“记忆”弹簧秤测最大静摩擦力等。 如，用示波器观察交流电的波形；陀螺旋转观察曲线运动速度方向；用打点计时器打点记录物体的位置和时间；用“记忆”弹簧秤测最大静摩擦力等。 （5）留迹法用滴管将墨水滴在陀螺的旋转面上，当陀螺的旋转起来，从纸上留下的痕迹，就可以观察分析曲线运动速度方向。 用滴管将墨水滴在陀螺的旋转面上，当陀螺的旋转起来，从纸上留下的痕迹，就可以观察分析曲线运动速度方向。 留迹法“记忆”弹簧秤.swu.在进行物理研究时，有时受客观条件的限制，无法对某些自然现象进行实验。 此时我们人为地创造一定的条件和因素，使之与自然现象有一定的相似特征，从而在模拟的条件下进行实验，变无法为有法在进行物理研究时，有时受客观条件的限制，无法对某些自然现象进行实验。 此时我们人为地创造一定的条件和因素，使之与自然现象有一定的相似特征，从而在模拟的条件下进行实验，变无法为有法。 例如，用三棱镜对光的色散来模拟彩虹实验，用水杯与玻璃片模拟雨的形成等属于这种思维方法。 例如，用三棱镜对光的色散来模拟彩虹实验，用水杯与玻璃片模拟雨的形成等属于这种思维方法。 （6）模拟法月光下的彩虹制造“彩虹”实验目的:了解光的色散和彩虹的形成。 实验器材一个手电筒（自备），平面镜、白纸（自备）装满水的长方形托盘（自备）。 实验原理:白光是由七种颜色的折射率不同的光组成，经过水的两次折射传播路线各不相同，最后投在白纸上，形成一道彩虹”想一想白纸上的“彩虹“有几种颜色、实验目的:了解光的色散和彩虹的形成。 实验器材一个手电筒（自备），平面镜、白纸（自备）装满水的长方形托盘（自备）。 实验原理:白光是由七种颜色的折射率不同的光组成，经过水的两次折射传播路线各不相同，最后投在白纸上，形成一道彩虹”想一想白纸上的“彩虹“有几种颜色、认识下雨自然现象实验目的了解雨的形成过程实验目的塑料杯、玻璃（自备）。 实验目的了解雨的形成过程实验目的塑料杯、玻璃（自备）。 实验箱及使用辅导手册初中提供器材约66件，介绍19个典型实验。 其中力学8个;电学8个;光学1个;热学2个。 提供器材约66件，介绍19个典型实验。 其中力学8个;电学8个;光学1个;热学2个。 小学提供器材大约71件，介绍81个典型实验。 涉及力、热、声、光、电方方面面有趣味的现象，其中隐藏着大量的物理学相关的知识。 提供器材大约71件，介绍81个典型实验。 涉及力、热、声、光、电方方面面有趣味的现象，其中隐藏着大量的物理学相关的知识。 实验箱配光盘2实验箱配光盘1一些启迪智慧和有趣的实验难舍难分实验目的:了解摩擦力与压力的关系。 实验器材两本一样厚的书（自备）实验原理书本对插页数越多压力越大，因此摩擦力越大。 想一想在生活中，哪些地方要增大或减少摩擦力？了解摩擦力与压力的关系。 实验器材两本一样厚的书（自备）实验原理书本对插页数越多压力越大，因此摩擦力越大。 想一想在生活中，哪些地方要增大或减少摩擦力？自制“水平仪”实验目的了解连通器的原理实验器材塑料杯，透明塑料管实验原理当连通器内的液体不流动时，水面总是保持相平。 想一想如果将塑料软管内的水换别的液体行吗？实验目的了解连通器的原理实验器材塑料杯，透明塑料管实验原理当连通器内的液体不流动时，水面总是保持相平。 想一想如果将塑料软管内的水换别的液体行吗？陷入沙地的橡皮球实验目的验证物体落地速度与下落高度的关系。 实验器材三个玻璃球或铁球。 实验原理沙地是柔软的，玻璃球或铁球落地时，都能被沙地吸收，沙地发生了形变，玻璃球或铁球就陷进了沙地中。 球落下的高度越大，落地时的速度就越大，沙地的形变就越大。 想一想为什么选择沙地而不选择较硬的地面？实验目的验证物体落地速度与下落高度的关系。 实验器材三个玻璃球或铁球。 实验原理沙地是柔软的，玻璃球或铁球落地时，都能被沙地吸收，沙地发生了形变，玻璃球或铁球就陷进了沙地中。 球落下的高度越大，落地时的速度就越大，沙地的形变就越大。 想一想为什么选择沙地而不选择较硬的地面？离心力实验目的了解离心力实验器材一个有把手的桶，水实验原理液体和固体一样会受到离心力的作用，离心力能够克服水所受的重力，所以在桶口朝下的时候，水不会洒出去。 实验目的了解离心力实验器材一个有把手的桶，水实验原理液体和固体一样会受到离心力的作用，离心力能够克服水所受的重力，所以在桶口朝下的时候，水不会洒出去。 动滑轮实验目的了解动滑轮的作用。 实验器材滑轮、细线、重量约实验目的了解动滑轮的作用。 实验器材滑轮、细线、重量约250克的重物。 （自备）实验原理滑轮不改变力的方向、但比较省力。 想一想生活中，动滑轮常常使用在什么地方？克的重物。 （自备）实验原理滑轮不改变力的方向、但比较省力。 想一想生活中，动滑轮常常使用在什么地方？定滑轮实验目的了解定滑轮的作用。 实验原理定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小。 实验目的了解定滑轮的作用。 实验原理定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小。 魔力梳子实验目的了解摩擦起电。 实验结果梳子把纸屑吸到梳子上。 实验原理梳子梳头的过程中、梳子和头发摩擦起电，梳子上靠近纸屑时，把轻小的纸屑吸了起来。 实验目的了解摩擦起电。 实验结果梳子把纸屑吸到梳子上。 实验原理梳子梳头的过程中、梳子和头发摩擦起电，梳子上靠近纸