基于实验评估减小误差的教学案例

1、基于“评估实验方案减小误差”的教学案例分析-测量固体和液体密度一、 案例背景1、教材分析：义务教育物理课程标准列出了20个必做实验，其中 包括“测量固体和液体的密度”。课标的这一说法，强调了实验在物理学科中的重要性。而其中大部分实验都是以一节中的次标题出现，而这一实验却单独成节，可见它的重要性。对于实验的误差分析在前面的教学中有简单的介绍，也已经了解误差是由仪器本身造成的还有实验方案不优化造成的。可是上课时只是简单介绍没有对它有深入的了解。可是一章节中由于学习了天平和量筒的使用，那么，也就自然的认识到了实验仪器本身所存在的误差，而对于实验方案所存在的误差就可以以这节课为一个突破口，实现对于误差

2、分析的深入认识，使学生学习误差分析的方法。2、学情分析：这一节针对的是八年级上期的学生开展，他们刚刚接触物理，对物理拥有浓厚的兴趣，对于做实验也是他们的最爱，这也是物理学科鲜明的特点，而且这一节又是基于对密度的基础概念已经有了一定的认识，也学习了天平和量筒的使用的基础上来学习的，既是对原来学习的知识的再一次巩固和复习，又是一次系统的全新的尝试，所以，对于学生们来说也是一次小小的挑战，不断的要对实验方案进行该进，不断的要思考什么造成了误差，这是在以前上课中较少考虑的问题。学生以前已经接触过误差分析，可是只是停留在知道怎样可以造成误差，但对于误差应该怎样减小就思考的较少，特别是以前接触的实验对于实

3、验方案的改进都是简单的打打擦边球，这次通过系统的学习可以使他们对于改进实验方案减小实验误差有一个更清晰的认识。二、教学目标：1、知识与技能通过实验探究固体、液体密度的测量方法。通过实验探究学会测量方法的优化选择，以及学会对测量过程的评估。培养学生规范操作的良好习惯。2、过程与方法通过实验评估尝试分析实验结果间的差异。通过实验评估寻找探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。 通过实验评估总结经验，改进实验探究方案。3、情感态度与价值观通过评估使学生养成实事求是的科学态度和严谨的科学精神。 培养学生交流合作的精神三、教学重点1实验探究测量出固体（蜡烛）、液体（盐水）的密度。2对实验数据或结果进行科学

4、的评估，寻找出测量固体、液体密度的最佳方法。四、教学难点固体密度的测量的方案、液体密度的测量方案的评估以及该进，对实验现象或数据进行科学的评估，针对发现的问题进行再探究。五、课前准备：天平和砝码 石块 蜡烛 50ml烧杯一个 盐水 量筒七、教学设计思路：这一节课所用的教材是教育科学出版社发行的义务教育物理教材。内容是第六章第三节测量物质的密度由于实验过程中所测物理量的先后顺序不同，以及测量仪器的精密程度不同，容器中液体的残留以及个人操作技术原因等等，造成各组所测液体密度相差很大。有必要让学生全面体验一次科学探究的评估过程。“评估”是探究过程的重要环节，前面的物理教学虽然也组织过一些探究活动，但

5、是，往往在得出结论后就结束了，学生通过探究究竟得到了哪些启示？为什么探究的结果与事先的预测不一样？探究的设计和进行实验的过程是否有缺陷？还有哪些需要改进的地方？这些都需要学生去反思，只有通过这样的反思和评估，学生的科学探究能力才能逐步提高。通过对实验进行详细评估这一探究环节的体验与学习，让学生重视实验评估，学会一些实验评估的基本思路和方法，从而促进学生科学探究能力的提高。六、教学设计说明及流程:这节内容设计为三个实验：测量小石块的密度、测量蜡烛的密度、测量盐水的密度。选取这几个实验的目的是它们具有一定的代表性，石块和蜡烛都是固体，但是石块会沉入水中，而蜡烛会飘在水面上。 而盐水的密度的测量则为

6、液体密度测量的代表也为我们后续的密度的应用中配制盐水选种奠定一定的基础。基本的教学思路如下表：七、教学方法：学生实验探究并进行讨论；教师启发归纳总结八、教学过程第一次教学过程实录：师：通过上节课的学习我们认识到密度小的物体在上面，现在我就遇到这样一个难题，我不太会水，我就想如果我提前可以知道自己会飘在水上还是沉入水中的话，我想这样我会跟安全些？大家能帮我解决吗？生:只要测出老师的密度就可以了!师：那怎样才能测出我的密度呢？生：首先要测出的是老师的质量，还要测出老师的体积，再根据 = m / v计算出您的密度。师：那么这个公式就是我们用来测量密度的原理，我们在生活也会遇到一些物质需要我们去测量密

7、度，比如说一些类似小石块、蜡烛的固体，还有盐水这样的液体，今天我们就要共同来完成这些物体的密度的测量。首先，我们要来测量的是小石块的密度，请以实验小组为单位，讨论你的实验方案，结束后，全班一起进行交流。学生分组讨论，交流实验方案生：我们设计的实验方案是：一、用天平测出小石块的质量记为m；二、在量筒中倒入适量的水，记下体积为V1；三、用细线拴住小石块，将它轻轻的放入量筒中，记下此时水的体积为V2；四、利用= m/V2-V1师：这个实验方案的顺序是一定的吗？是否可以先测小石块的体积，再测小石块的质量，为什么？生：不能，因为这样实验误差就会较大，从量筒中取出的小石块由于有水会使所测质量比实际质量大，

8、所以造成测量值比真实值偏大。 师：大家对于实验的评估很合理，请大家按照自己实际的实验方案完成实验，并记录实验数据。学生自主实验，记录数据，老师巡视。师：蜡烛也是固体，它的密度的测量是否可以沿用上面的方法呢？ 生：不行，因为蜡烛是无法沉入水中的，所以不能采用上述方法测蜡烛的体积。师：大家已经找到了问题的所在，请大家讨论找出解决办法？ 学生集体讨论，相互交流生：我们小组讨论了两种方法，一种可以采用用一个很细的针将蜡烛压入水中测体积，还有一种就是利用一个铁块绑在蜡烛上然后测体积。师：大家思考的很好，那么我们先来评估一下我们的设计方案，第一种针压法？生：针压法可能会造成测量结果偏小，以为针也有一定的体

9、积。 师：所以要想尽可能的减小误差，应该怎么做？生：选用足够细的针，把蜡烛刚刚浸没即可尽量减小误差。师：那相对于这种外界造成的误差较大的相比，其实更多的时候我们会采用第二种方法，也就是我们所说的沉坠法。大家先讨论完整的实验方案，然后，我们在交流、评估实验方案。学生讨论，个别交流。生：我们小组设计的实验步骤是一、用天平测出蜡烛的质量；二、在量筒中取适量的水，记下体积为V1；三、将铁块和蜡烛用细线拴在；一起，将铁块慢慢放入，记录体积为V2；四、然后将蜡烛也放入量筒中记录体积为V3。师：请问到这个实验步骤，你的测量的值都是否已经记录完毕了吗? 生：是师：那你是否可用测量的物理量来表示未知的蜡烛的体积

10、呢？老师带着同学们一起找出数量关系：V蜡烛=V3-(V2-V1)-V1,然后进行化简：V蜡烛=V3-V2。立刻有同学发现了问题。生：从这个化简的过程来看，刚才实验步骤的第二个步骤是不需要的，实验可以更简洁、优化。师：同学们真是火眼晶晶。现实版的孙悟空。师：接下来就请同学们根据我们优化的实验方案完成实验。并将数据记录在表格中。师：在我们生活中还有其他的一些固体，它们的特点又不同与石块和蜡烛，比如说软木塞？如果现在让大家设计一个实验方案来测量软木塞的密度，大家会怎样来做呢？这个问题留在课下进行讨论，我们下节课来交流。师：接下来，我们要来看看这些盐水的密度应该怎样测量？利用PPT展示事先准备好的，大

11、部分同学都会选择的实验方案：一、用天平测量空烧杯的质量记为m1；二、将盐水倒入烧杯中，用天平测量烧杯和水的总质量，记为m2；三、将盐水倒入量筒中，测量盐水的体积记为V；老师利用演示实验仪器，做操作演示，当做到最后一步时 高举烧杯，杯口朝下，有水沿着杯壁流下，问：你们发现什么问题了吗？生：烧杯中有液体残留？师：那应如何改进才可以使液体残留的误差减小或消除？请同学们发挥集体的智慧。学生讨论，可是，交流了几组同学的方法都不理想，立刻发现这个对他们来说是个难点，所以，需要老师启发思路，于是，我做了如下的演示。师：我会怎么做呢，我会再用天平称量一次有液体残留的烧杯的质量，记为m3。很多同学看到我的这个操

12、作以后恍然大悟，我请了一位同学解释我为什么要这样做。生：这样称量了以后，就可以用m2-m3就是量筒中盐水的质量。师：解释的很完美，那大家是否觉得这个方案是否还有可以优化的地方吗？生：如果这样的话，空烧杯的质量就可以不用测量了。师;思路很敏捷，这的确是我们最优的测量液体密度的实验方案了。 展示PPT。请大家根据这个优化后的实验方案来完成我们今天的最后一个实验。并记录实验数据。师：最后请同学们谈谈这堂课的感受。生：。教学反思：对于这堂课我是准备了很久，我先是从教材出发，以新课标为指导，设计了这堂课。教科书上主要是测小石块的密度和一种液体的密度，那我基于本地的学情特点，有重点加入了蜡烛这种固体的测量

13、，物理本来就是一个实验为基础的学科，密度实验看似简单，等我们再深入挖掘的时候，发现它原来可提炼出的东西如此之多，所以，我就打算好好的利用这个实验课对实验的评估中的误差分析做一个突破。整堂课上下来，总体课堂气氛很活跃，基本完成了我的教学目标。并且课下通过与学生的交流，他们觉得这样的方式不但是他们对于实验方案设计本身有了全新的认识，也使得他们对于实验的做法有了更深刻的印象。当然在回顾了这节课的整个上课的流程后，我也发现了上课时存在的一些问题。物理是来源于生活又是为生活服务的。我们为什么要测密度，它能够为我们的生活带来怎样的帮助，我认为自己渗透的不是很好，还有就是时间把握上还应稍加注意。介于以上原因

14、，我又对这堂课做了小小的修改，修改后课堂实录如下：师：通过上节课的学习我们认识到密度小的物体在上面，现在我就遇到这样一个难题，我不太会水，我就想如果我提前可以知道自己会飘在水上还是沉入水中的话，我想这样我会跟安全些？大家能帮我解决吗？生:只要测出老师的密度就可以了!师：那怎样才能测出我的密度呢？生：首先要测出的是老师的质量，还要测出老师的体积，再根据 = m / v计算出您的密度。师：那么这个公式就是我们用来测量密度的原理，我们在生活也会遇到一些物质需要我们去测量密度，比如说一些类似小石块、蜡烛的固体去判断这些物体 到底是由什么物质构成的，还有和我们农业生产的盐水选种问题。首先，我们要来测量的

15、是小石块的密度，请以实验小组为单位，讨论你的实验方案，结束后，全班一起进行交流。学生分组讨论，交流实验方案生：我们设计的实验方案是：一、用天平测出小石块的质量记为m；二、在量筒中倒入适量的水，记下体积为V1；三、用细线拴住小石块，将它轻轻的放入量筒中，记下此时水的体积为V2；四、利用= m/V2-V1师：这个实验方案的顺序是一定的吗？是否可以先测小石块的体积，再测小石块的质量，为什么？生：不能，因为这样实验误差就会较大，从量筒中取出的小石块由于有水会使所测质量比实际质量大，所以造成测量值比真实值偏大。 师：大家对于实验的评估很合理，请大家按照自己实际的实验方案完成实验，并记录实验数据。学生自主

16、实验，记录数据，老师巡视。师：蜡烛也是固体，它的密度的测量是否可以沿用上面的方法呢？ 生：不行，因为蜡烛是无法沉入水中的，所以不能采用上述方法测蜡烛的体积。师：大家已经找到了问题的所在，请大家讨论找出解决办法？ 学生集体讨论，相互交流生：我们小组讨论了两种方法，一种可以采用用一个很细的针将蜡烛压入水中测体积，还有一种就是利用一个铁块绑在蜡烛上然后测体积。师：大家思考的很好，那么我们先来评估一下我们的设计方案，第一种针压法？生：针压法可能会造成测量结果偏小，因为针也是有一定体积的。 师：所以要想尽可能的减小误差，应该怎么做？生：选用足够细的针，把蜡烛刚刚浸没即可尽量减小误差。师：那相对于这种外界

17、造成的误差较大的相比，其实更多的时候我们会采用第二种方法，也就是我们所说的沉坠法。大家先讨论完整的实验方案，然后，我们在交流、评估实验方案。学生讨论，个别交流。生：我们小组设计的实验步骤是一、用天平测出蜡烛的质量；二、在量筒中取适量的水，记下体积为V1；三、将铁块和蜡烛用细线拴在；一起，将铁块慢慢放入，记录体积为V2；四、然后将蜡烛也放入量筒中记录体积为V3。师：请问到这个实验步骤，你的测量的值都是否已经记录完毕了吗? 生：是师：那你是否可用测量的物理量来表示未知的蜡烛的体积呢？老师带着同学们一起找出数量关系：V蜡烛=V3-(V2-V1)-V1,然后进行化简：V蜡烛=V3-V2。立刻有同学发现

18、了问题。生：从这个化简的过程来看，刚才实验步骤的第二个步骤是不需要的，实验可以更简洁、优化。师：同学们真是火眼晶晶。现实版的孙悟空。师：接下来就请同学们根据我们优化的实验方案完成实验。并将数据记录在表格中。师：在我们生活中还有其他的一些固体，它们的特点又不同与石块和蜡烛，比如说软木塞？如果现在让大家设计一个实验方案来测量软木塞的密度，大家会怎样来做呢？这个问题留在课下进行讨论，我们下节课来交流。师：接下来，我们要来看看这些盐水的密度应该怎样测量？利用PPT展示事先准备好的，大部分同学都会选择的实验方案：一、用天平测量空烧杯的质量记为m1；二、将盐水倒入烧杯中，用天平测量烧杯和水的总质量，记为m2；三、将盐水倒入量筒中，测量盐水的体积记为V；老师利用演示实验仪器，做操作演示，当做到最后一步时 高举烧杯，杯口朝下，有水沿着杯壁流下，问：你们发现什么问题了吗？生：烧杯中有液体残留？师：那应如何改进才可以使液体残留的误差减小或消除？请同学们发挥集体的智慧。学生讨论，可是，交流了几组同学的方法都不理想，立刻发现这个对他们来说是个难点，所以，需要老师启发思路，于是，我做了如下的演示。师：我会怎么做呢，我会再用天平称量一次有液体残留的烧杯的质量，记为m3。很多同学看到我的这个操作以后