《基础物理实验》课上的启发式实验指导

1、基础物理实验课上的基础物理实验课上的启发式实验指导启发式实验指导乐永康乐永康，王建华复旦大学物理教学实验中心2010-8-18 报告内容报告内容 引言引言 理解现象背后的物理理解现象背后的物理 在实验中发现问题在实验中发现问题 恒流电源的故事恒流电源的故事 分析实验问题分析实验问题 学生的实验感想摘录学生的实验感想摘录引言引言实验课的教学目标：实验课的教学目标： 知识知识 实验能力实验能力 科学精神科学精神复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安http:/ 课前准备好仪器课前准备好仪器 课中帮助课中帮助/指导学生解决问题，完成实验指导学生解决问题，完成实验 课后改实验报告课

2、后改实验报告 但教学效果不理想！但教学效果不理想！复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18怎样帮助学生提高实验能力？怎样帮助学生提高实验能力？提问式实验指导提问式实验指导基础物理实验基础物理实验课上的实践课上的实践提问式实验指导的三方面作用：提问式实验指导的三方面作用： 帮助学生理解实验现象背后的物理帮助学生理解实验现象背后的物理 引导学生在实验中发现问题引导学生在实验中发现问题 指导学生分析实验问题，让他们自己去指导学生分析实验问题，让他们自己去寻找答案寻找答案复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18现象和物理：现象和物

3、理： LCR串联谐振串联谐振实验内容：寻找实际谐振频率，通过测损耗电阻和谐振曲线分别实验内容：寻找实际谐振频率，通过测损耗电阻和谐振曲线分别求品质因数求品质因数Q。问问 题：怎么判断是否到谐振状态？谐振曲线的本质是什么？题：怎么判断是否到谐振状态？谐振曲线的本质是什么？实验前集体讨论的问题：实验前集体讨论的问题： 什么是什么是LCR电路的谐振状态？电路的谐振状态？ 阻抗为什么会出现最小值？阻抗为什么会出现最小值？ 这个公式怎么理解？为何不同于这个公式怎么理解？为何不同于“串并联公式串并联公式”？为何有减号？为何有减号？ 谐振时，回路中的电流出现什么情况？谐振时，回路中的电流出现什么情况？ 检测

4、的两个电压检测的两个电压U1 ，U2分别会出现什么值？为什么？分别会出现什么值？为什么？22R)fC2/1fL2(Z复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18发现问题：亥姆霍兹线圈的磁场发现问题：亥姆霍兹线圈的磁场复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18实验内容：测量亥姆霍兹线圈的磁场分布，验证叠加原理实验内容：测量亥姆霍兹线圈的磁场分布，验证叠加原理要要 求：进行每一点的测量前对传感器调零求：进行每一点的测量前对传感器调零引导性问题：引导性问题： 为什么在测量每一个点的数据之前都要调零？为什么在测量每一个点的数据之前都要调

5、零？ 书上的原话：调零的作用是补偿地磁场和其他不确定因素的影响。书上的原话：调零的作用是补偿地磁场和其他不确定因素的影响。 抵消地磁场的作用需要逐点调零吗？抵消地磁场的作用需要逐点调零吗？ 其他的不确定因素有哪些？每种因素的影响有多大？其他的不确定因素有哪些？每种因素的影响有多大？ 用现有的设备怎么测量地磁场？用现有的设备怎么测量地磁场？正向：正向：B示示1=B偏偏+B地地 反向：反向：B示示2=B偏偏-B地地 怎么对传感器进行定标？怎么对传感器进行定标？复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18恒流电源的故事恒流电源的故事原原 因：恒流电源使用很广泛，和恒压

6、源不同因：恒流电源使用很广泛，和恒压源不同问问 题：怎么让学生了解并记住恒流源的特点？题：怎么让学生了解并记住恒流源的特点？引导性问题：引导性问题： 实验中用的是哪种电源？实验中用的是哪种电源？ 恒流电源有什么特点？恒流电源有什么特点？ 能不能将电流表直接接到恒流电源的两端？能不能将电流表直接接到恒流电源的两端？ 接了以后会怎样？接了以后会怎样？ 想看看恒流电源被短接以后会怎么冒烟吗？想看看恒流电源被短接以后会怎么冒烟吗？复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18分析问题：惠斯通电桥的灵敏度分析问题：惠斯通电桥的灵敏度启发性问题：启发性问题：在调节电桥平衡的时

7、候，我们判断的依据是什么？在调节电桥平衡的时候，我们判断的依据是什么？这个这个“依据依据”和哪些因素有关？在什么情况下最小？和哪些因素有关？在什么情况下最小？检流计的内阻多大？检流计的内阻多大？可以用什么方法测量？可以用什么方法测量？能判断检流计读数有变化的最小电流改变是多大？能判断检流计读数有变化的最小电流改变是多大？对应的两端电势差的变化是多大？对应的两端电势差的变化是多大？检流计的保护电阻是串联好还是并联好？各有什么优缺点？对所用的检流计的保护电阻是串联好还是并联好？各有什么优缺点？对所用的保护电阻有什么要求？实验室怎么操作？保护电阻有什么要求？实验室怎么操作？实验内容：测量未知电阻，研

8、究灵敏度随实验参数的变化实验内容：测量未知电阻，研究灵敏度随实验参数的变化问问 题：电桥灵敏度和哪些因素有关？题：电桥灵敏度和哪些因素有关？复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18学生的实验感想（一）学生的实验感想（一）一、乐老师在实验前和我们的一些交流探讨，使我发现其实我一直没有意识到去发掘和思考实验中很基础的一些小问题（以前习惯把实验的大概思想明白后就直接来做实验，这样就出了一个问题：实验可以完成，数据也准确，但做完后的收获并不大，因为这只是单纯地当做了一节操作课，有问题就问老师，自己不主动思考，这样也就失去了培养我们的科学实验精神的意义。）而另一方面讲

9、一些基本的小问题(可细化到小元件的用途)，如果搞明白了，那么整个实验的意义，设计和创意都会明了，而且也必将对我测的每一步是为了什么？我的问题出在哪里？有一个清晰的思路。我想这也是实验中把原理彻底搞明白的标志和重要性。 二、我认为预习的一种良好状态是自己可先想好一些问题（可能操作中会遇到），然后在操作中看能否验证或否定。对于思考题，我认为不能单靠凭空想象来解决，所以建议预习时先熟悉并考虑一下可能的答案和解题方案，然后要在实验之中践行这些设计方案，以便可以顺利地在课后分析解决。 (姚一东同学姚一东同学)复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18学生的实验感想（二）

10、学生的实验感想（二） 作为一个高中加化学的学生，每一次实验都有如履薄冰的感觉，每星期四下午我都心情沉重。这次实验是个例外，虽然实验步骤比示波器之类的简单许多，我却从中得到了更多的收获。我发现虽然自己的物理知识不丰富，但也一样可以有所发现、有所收获。现在对电磁学、霍尔效应、霍尔传感器有了比较清晰的了解，同时也对接下来的实验更有信心了。虽然只在您虽然只在您的实验室做两个实验，但是那却成了我快乐的记忆，的实验室做两个实验，但是那却成了我快乐的记忆，物理实验从此不再那么让我畏惧。物理实验从此不再那么让我畏惧。（08级化学系李级化学系李玲同学）玲同学）更多同学实验感想：更多同学实验感想：http:/ 乐

11、永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18学生的实验感想（三）学生的实验感想（三） 物理实验比化学和生物实验都更加随意轻松。大家有更大的自由去物理实验比化学和生物实验都更加随意轻松。大家有更大的自由去 按自己的想法进行实验。而且，提前做完了必做实验还可以做做选按自己的想法进行实验。而且，提前做完了必做实验还可以做做选 做，甚至还可以自己去设计实验。如此一来，大大提高了我对物理做，甚至还可以自己去设计实验。如此一来，大大提高了我对物理 实验的兴趣，实验不再仅仅是机械地照搬课本。实验的兴趣，实验不再仅仅是机械地照搬课本。 （08级临床医学级临床医学 八年制八年制 刘晓静）刘晓

12、静） 一直以来，我的物理实验做得并不出色，实验室老师耐心的、循循一直以来，我的物理实验做得并不出色，实验室老师耐心的、循循 善诱的讲解，让我一步步地爱上了物理实验，体会到其中的妙处。善诱的讲解，让我一步步地爱上了物理实验，体会到其中的妙处。 作为物理系学生，我也由此深深体会到了物理实验的重要性、实验作为物理系学生，我也由此深深体会到了物理实验的重要性、实验 中所贯穿的研究科学严谨、认真的态度，以及物理实验本身的魅力中所贯穿的研究科学严谨、认真的态度，以及物理实验本身的魅力 所在。所在。 （08级物理系孙璐）级物理系孙璐） 感谢物理实验课！是这门课让我终于有一点喜欢上物理了！感谢物理实验课！是这门课让我终于有一点喜欢上物理了！（08级级 电子科学与技术系电子科学与技术系 胡丁力）胡丁力） 复旦复旦 乐永康乐永康 学生能力提高学生能力提高 西安西安2010-8-18结语结语 实验课的特点：难、烦；要提高学生的信心和实验课的特点：难、烦；要提高学生的信心和兴趣，指导教师可以发挥很好的作用！兴趣，指导教师可以发挥很好的作用！ 要提高学生的综合实验能力，指导教师的引导、要提高学生的综合实验能力，指导教师的引导、启发可以发挥