物理實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)公開(kāi)課一等獎(jiǎng)優(yōu)質(zhì)課大賽微課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、物理試驗(yàn)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 第1頁(yè) 物理試驗(yàn)物理試驗(yàn)是科學(xué)試驗(yàn)一個(gè)。所謂科學(xué)試驗(yàn)，就是人們依據(jù)研究目標(biāo)，利用科學(xué)儀器設(shè)備人為地控制或模擬自然現(xiàn)象，排除干擾、突出主要原因，在最有利條件下去研究自然規(guī)律一個(gè)活動(dòng)。在物理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展進(jìn)程中，物理試驗(yàn)自始至終占有極其主要地位。能夠說(shuō)它是發(fā)覺(jué)物理奧秘、總結(jié)規(guī)律鑰匙。我們提出假設(shè)與猜測(cè)是否正確，普通都要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。第2頁(yè)歷史上許多試驗(yàn)設(shè)計(jì)非常巧妙，不但目標(biāo)明確，思索周密，而且抓住關(guān)鍵，出奇制勝。比如，17世紀(jì)伽利略設(shè)計(jì)研究慣性定律,自由落體試驗(yàn);歷史上連續(xù)了近3測(cè)定光速試驗(yàn);19盧瑟福研究原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)粒子散射試驗(yàn)等，就是巧妙設(shè)計(jì)典范。因?yàn)槲覀冎R(shí)所限，對(duì)這些試驗(yàn)

2、還難于了解，不過(guò)我們能夠?qū)滩闹幸恍┰囼?yàn)認(rèn)真加以分析，就會(huì)得到很多啟發(fā)。 第3頁(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1.確定試驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 2.確定試驗(yàn)中變量 3.試驗(yàn)變量控制 4.試驗(yàn)組成部分（試驗(yàn)對(duì)象，試驗(yàn)源，試驗(yàn)效果顯示器） 5.試驗(yàn)效果顯示方法(轉(zhuǎn)換法，對(duì)比法，放大法) 6.選擇試驗(yàn)儀器 7.確定試驗(yàn)步驟 8.設(shè)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 9.實(shí)施試驗(yàn)10.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理11.總結(jié)規(guī)律 第4頁(yè) 物理試驗(yàn)設(shè)計(jì)三步曲確定變量(普通都是多個(gè)變量:如引發(fā)I改變V,R,;一個(gè)因變量I,二個(gè)自變量R,V;)怎樣控制變量(這么只研究?jī)蓚€(gè)變量:一個(gè)因變量I,一個(gè)自變量R或V;)設(shè)計(jì)試驗(yàn):試驗(yàn)對(duì)象: 因變量(電阻R上電流I)試驗(yàn)源: 自變量(引發(fā)

3、電流改變電源V)試驗(yàn)效果顯示器: 電流表 第5頁(yè)1.確定實(shí)驗(yàn)?zāi)考僭O(shè)(在試驗(yàn)基礎(chǔ)上提出):研究電路中電流I與電壓U電阻R關(guān)系SAV第6頁(yè)2.確定試驗(yàn)變量變量:因變量:I自變量:U R第7頁(yè)3.試驗(yàn)變量控制控制變量試驗(yàn)法: 在決定事物或者過(guò)程規(guī)律多個(gè)原因(變量)中，先固定一些變量原因不變，只改變其中一個(gè)變量原因，進(jìn)行觀察試驗(yàn)，如此屢次重復(fù)然后再利用歸納法或者邏輯推理等方法，綜合出多個(gè)變量原因之間關(guān)系，從而得出物理規(guī)律。1.固定R: 改變U:研究I與U關(guān)系2.固定U: 改變R:研究I與R關(guān)系第8頁(yè)4.試驗(yàn)組成部分試驗(yàn)對(duì)象:電阻試驗(yàn)源:電源(電池)試驗(yàn)效果顯示器:電壓表,電流表第9頁(yè)物理試驗(yàn)基本組成部

4、分分析依據(jù)：統(tǒng)編初中物理教材，個(gè)試驗(yàn)，其中演示試驗(yàn)個(gè)，學(xué)生分組試驗(yàn)個(gè)，小試驗(yàn)個(gè)，習(xí)題中設(shè)計(jì)試驗(yàn)個(gè)。這些試驗(yàn)都滲透著物理學(xué)工作者十分豐富而新奇方法論思想。第10頁(yè)比如，為了研究物體發(fā)聲原因，經(jīng)過(guò)觀察，提出物體發(fā)聲原因是物體振動(dòng)引發(fā)，這一假設(shè)是否正確呢，我們能夠設(shè)計(jì)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。如圖1，拿一個(gè)音叉，用小錘敲擊它，音叉發(fā)出了聲音，不過(guò)難于觀察到音叉在振動(dòng)，此時(shí)我們能夠采取許多方法，比如，用手輕輕地接觸音叉，感受音叉在振動(dòng)。為了使更多人觀察到它振動(dòng)，教材中設(shè)計(jì)用細(xì)線拴一個(gè)小乒乓球，輕輕地接觸音叉，經(jīng)過(guò)觀察乒乓球被彈出，從而說(shuō)明音叉在振動(dòng)，試驗(yàn)盡管是很簡(jiǎn)單，不過(guò)其設(shè)計(jì)思想確實(shí)非常巧妙。這個(gè)試驗(yàn)還能夠用來(lái)研

5、究聲音響度與振幅等原因關(guān)系。第11頁(yè)又如，我們要驗(yàn)證凸透鏡對(duì)光線會(huì)聚作用（或者是研究凸透鏡成像規(guī)律），拿一個(gè)凸透鏡，找一個(gè)光源（能夠是太陽(yáng)，蠟燭，手電筒等），匯聚光線或所成像展現(xiàn)在光屏上，方便于觀察，如圖2。第12頁(yè)再如，我們驗(yàn)證物體在水中受到浮力，能夠在彈簧秤下栓一個(gè)鐵塊，放入水中，借助觀察彈簧秤示數(shù)減小說(shuō)明鐵塊受到了浮力，如圖3。第13頁(yè)經(jīng)過(guò)以上及許多試驗(yàn)觀察，我們發(fā)覺(jué),一個(gè)完整成功物理試驗(yàn)大致可由三個(gè)部分組成：1.試驗(yàn)對(duì)象：它是我們要研究對(duì)象，能夠是一個(gè)物體，一件事物，或者一個(gè)現(xiàn)象等，比如以上試驗(yàn)中音叉，凸透鏡，鐵塊等；2.試驗(yàn)源：它是對(duì)試驗(yàn)對(duì)象施加一個(gè)作用，或者對(duì)試驗(yàn)對(duì)象發(fā)出一個(gè)信號(hào)發(fā)

6、生源，比如以上試驗(yàn)中小錘，蠟燭，水等；做力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)試驗(yàn)，要分別選取力源、熱源、電源、光源等。3.試驗(yàn)效果顯示器：它是用來(lái)展現(xiàn)試驗(yàn)對(duì)象接收試驗(yàn)源作用或信號(hào)后所產(chǎn)生效應(yīng)裝置。經(jīng)過(guò)它直接或間接地進(jìn)行效果觀察。比如以上試驗(yàn)中乒乓球，光屏，彈簧秤等等。 第14頁(yè)當(dāng)然，上述分法不是絕正確。有些簡(jiǎn)單試驗(yàn)中，比如撥動(dòng)鋼尺研究聲音發(fā)生以及決定音調(diào)原因，此時(shí)試驗(yàn)對(duì)象和試驗(yàn)效果顯示器都是鋼尺，也就是說(shuō)試驗(yàn)效果就顯示在試驗(yàn)對(duì)象身上。能夠?qū)滩闹性囼?yàn)逐一進(jìn)行研究，分析它基本組成部分，這對(duì)學(xué)習(xí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)是很有幫助。第15頁(yè)物理試驗(yàn)基本組成部分視頻資料天津老師講課錄像:顯示喇叭發(fā)生在振動(dòng)洪恩課件濟(jì)南老師:固體平面

7、鏡形變(激光演示)第16頁(yè) 實(shí)例 試驗(yàn)對(duì)象 試驗(yàn)源 顯示器 物體 手 細(xì)管中形變 玻璃瓶 壓力 色水 帕斯卡球 液體 活塞 橡皮膜 空氣壓縮 氣室中 硝化棉引火儀 氣體 活塞 被點(diǎn)燃 氣體 細(xì)管中熱膨脹 氣體 手捂 色水 奧斯特 導(dǎo)線中 磁針 試驗(yàn) 電流 電源 偏轉(zhuǎn) 光 電 效 應(yīng) 鋅板 弧光燈 驗(yàn)電器 透鏡成像 凸透鏡 蠟燭 光屏 粒子 熒光屏散射試驗(yàn) 金箔 放射源 顯微鏡 第17頁(yè)5.試驗(yàn)效果顯示方法我們了解試驗(yàn)基本組成部分，是為了依據(jù)要求進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)中確定試驗(yàn)對(duì)象、選擇試驗(yàn)源相對(duì)來(lái)講是比較輕易，困難是怎樣顯著地顯示試驗(yàn)效果，在物理試驗(yàn)中，慣用方法有以下幾個(gè)。轉(zhuǎn)換法，對(duì)比法，放大

8、法平衡法第18頁(yè)轉(zhuǎn)換方法也稱間接方法。在物理試驗(yàn)中，常有一些現(xiàn)象因不顯著而不易觀察或者不易直接觀察，這就要借助于力、熱、電、光、機(jī)械等方法之間相互轉(zhuǎn)換，以間接地實(shí)現(xiàn)可觀察、輕易觀察或觀察效果顯著目標(biāo)。這里說(shuō)轉(zhuǎn)換主要是從效果相當(dāng)思想出發(fā)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。比如難于觀察到音叉振動(dòng)，我們利用小乒乓球，輕輕地接觸音叉，經(jīng)過(guò)觀察乒乓球被彈出，從而說(shuō)明音叉在振動(dòng)；經(jīng)過(guò)放在喇叭紙盆上小紙屑跳動(dòng)，間接地說(shuō)明紙盆發(fā)聲時(shí)在振動(dòng)，這都是很經(jīng)典利用了轉(zhuǎn)換方法。第19頁(yè) 放大方法在試驗(yàn)觀察過(guò)程中，有些物理量因太小而不能直接觀察時(shí)，就能夠借助于聲、光或疊加等方法，將待測(cè)量放大后再去觀察。如放大鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等儀器設(shè)計(jì)都源于放大思想。還有試驗(yàn)中，需要測(cè)量一些微小量，如金屬絲直徑，紙厚度，一段頭發(fā)質(zhì)量等，能夠?qū)⒓?xì)導(dǎo)線纏繞在木棒上，測(cè)出若干圈導(dǎo)線所占長(zhǎng)度，然后求出直徑等，用都是這種方法。第20頁(yè)比較方法物理試驗(yàn)常經(jīng)過(guò)對(duì)一些物理現(xiàn)象或物理量比較，來(lái)到達(dá)異中求同或同中求異試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，此即比較法。實(shí)際上能夠說(shuō)每一個(gè)試驗(yàn)中都要利用了比較方法，比如確定物理現(xiàn)象有沒(méi)有、現(xiàn)象強(qiáng)弱等。當(dāng)然，物理試驗(yàn)效果顯示設(shè)計(jì)方法絕不限于上述幾