中學實驗教學

中學物理實驗教學主講人：劉捷Email:sxtyliujie@126.com

2015年9月考試安排：演示實驗：興趣小實驗、自制教具（40%）分組實驗：實驗教案、實驗操作（40%）平時成績：出勤、作業(yè)（20%）課程安排：實驗教學總論力電光實驗、分組實驗準備分組實驗操作考試（教案+操作）演示實驗考試自制教具演示

激起求之欲望，不是只停留在表面現(xiàn)象上。實驗是一種有目的性的操作行為。

學生本身有操作的欲望，讓學生動手去作，使學生興趣得到發(fā)展——戰(zhàn)勝困難，體會成功的喜悅由此轉(zhuǎn)化為一種熱愛科學的素質(zhì)和志向?！?、

物理教學必須以實驗為基礎(chǔ)§中學物理教學原則第三條規(guī)定：“創(chuàng)設物理環(huán)境，突出觀察實驗的原則”在課堂為主的學習中，最好的方法是：

實驗實驗可以突出某種因素的作用，使單一的、直觀的實驗可以重復演示，便于觀察。1.1實驗能為學生學習物理提供符合認識規(guī)律的環(huán)境那么，用什么來創(chuàng)設物理環(huán)境呢？大氣壓

1、人們感受不到大氣壓，但簡單的實驗卻使你相信它確實存在，而且在各個方向都有。

（覆杯實驗）水水水空氣空氣空氣？大氣壓

2、馬德堡半球八匹馬的力八匹馬的力？力大氣壓作用靜摩擦力的方向靜摩擦力的方向?qū)W生不好理解，如果作這樣的實驗，就非常明顯。如刷子。靜摩擦力的方向?F0FF5

水如果將水抽出氣球?qū)⒃鯓?？紙鍋燒水為什么不漏呢？水物理實驗具有?/p>

真實、形象、生動的特點。對學生有吸引力，極易喚起他們的興趣。使他們驚奇、不解！出乎他們意料之外。1.2實驗能培養(yǎng)學生學習物理的興趣，

激發(fā)學生的求知的愿望在以課堂教學為主的學習形式，離開實驗，發(fā)展學生的能力是無法想象。那么，這個途徑是什么樣的過程呢？應當說：實驗是一種綜合能力的培養(yǎng)過程.如圖所示：實驗信息流程圖1.3實驗是發(fā)展學生能力和使學生得到

科學方法訓練的重要途徑1、教材實驗資料2、感覺器官3、思維加工語言器官信息庫控制觀測現(xiàn)象操作器官人腦語言表達反饋手用眼、耳再看、再聽文字表達由圖可知，學生閱讀實驗資料，通過感官接受信息（形象和數(shù)據(jù)），傳到大腦，進行加工。加工的同時完成四個方面的任務。1、存儲信息；2、控制語言器官表述；3、控制感覺器官繼續(xù)感知；4、控制操作器官,一方面用文字表達,一方面控制觀測現(xiàn)象便于感知。連續(xù)不斷的循環(huán)往復—形成能力。

1.4有利于培養(yǎng)學生良好的

道德素養(yǎng)和科學作風

實驗需要一絲不茍，實事求是,嚴謹，刻苦,認真鍛煉意志。綜上所述實驗在完成物理教學任務中占有非常重要的地位,我們要始終堅持以實驗為基礎(chǔ)的教學方向.§2物理實驗的分類及各類實驗的作用實驗的種類各種實驗教學課型典型實驗的特點與作用1、演示實驗2、學生分組實驗3、課內(nèi)小實驗4、課外實驗5、創(chuàng)新性實驗2.1實驗種類1、將演示實驗與講授法結(jié)合

——演示講授課2、將演示實驗與學生討論法結(jié)合

——演示討論課3、將演示實驗與學生練習結(jié)合

——演示練習課4、將分組實驗與講授法結(jié)合

——邊教邊實驗課2.2各種實驗教學課型2.3典型實驗的特點與作用1、演示實驗的特點與作用2、學生分組實驗的特點和作用3、課內(nèi)小實驗的特點和作用4、三類實驗的比較特點：以教師為主要操作者的表演示范實驗。作用：①引入課題，激發(fā)學生的求知欲望。例如：A、不動量筒，如何將乒乓球取出——浮力

B、雞蛋往桌面上一磕就碎，從一米高自由下落到海綿塊上，碎不碎呢？——動量定理1、演示實驗的特點與作用奇怪海綿作用：②提供必要的感性素材，幫助學生建立和認識規(guī)律。

在課堂教學中，教師常用演示實驗展示物理現(xiàn)象變化過程。特別是學生日常難以見到的，與學生的日常經(jīng)驗相抵觸的現(xiàn)象和過程，用以豐富學生的知識，建立正確的概念和規(guī)律。物體的彈性與變形有關(guān)，橡皮、彈簧有彈性。石頭、玻璃是否有彈性呢？力說明玻璃瓶變形力力力正面?zhèn)让嬉好婕毠軆?nèi)徑2MM作用：③進行觀察和思維訓練，鞏固和應用物理知識

由于演示實驗中教師的可控制特點很突出，使教師能夠有意識的選擇和設計實驗內(nèi)容和程序，將需要的現(xiàn)象展示出來。使學生進行觀察、思考、鞏固、應用物理知識。從外部測量，來判斷里面的結(jié)構(gòu)。（大電解電容，1000F，數(shù)千歐電阻，并聯(lián)）判斷：已知二個電子原件，求：種類和連接方式。R×100歐姆表例如黑箱問題作用：④提供示范，為學生訓練實驗技能創(chuàng)造條件。示范有二方面

A、介紹儀器、步驟、方法、技能。

B、態(tài)度、作風、習慣等。要告訴學生看什么、怎樣看、會出現(xiàn)什么現(xiàn)象、這現(xiàn)象說明什么、是什么原因造成的。特點：學生獨立完成實踐活動學生利用整節(jié)課的時間在實驗室里親自動手操作、觀察、總結(jié)。作用：培養(yǎng)學生獨立思考、操作能力。分類：A、研究性（探索性）實驗；

B、驗證性實驗；

C、測定性實驗；

D、基本儀器使用訓練性實驗；

E、裝配技術(shù)訓練性實驗。2、

學生分組實驗的特點和作用特點：A、短小靈活（幾分鐘），容易穿插在

教學的某一環(huán)節(jié)中。

B、前后桌一組，全體同學一起做。

C、形成邊學邊實驗的課型。3、課內(nèi)小實驗的特點和作用作用：A、克服“滿堂灌”的現(xiàn)象，學生有動手的機會，有利于發(fā)揮學生的主動性。

B、小實驗中穿插教師啟發(fā)、學生間的討論，

有利師生交流，充分發(fā)揮學生主體作用。C、小實驗機動、靈活、方便、可增加學生實

驗在教學中的比重，使學生有更多訓練技

能的機會。在以講授為主的課型中，加入

小實驗可以得到非常好得效果。4、

三類實驗的比較課堂實驗種類教師得影響程度學生獨立活動量演示實驗大小中中小大課內(nèi)小實驗學生分組實驗各有優(yōu)勢，關(guān)鍵是應用靈活演示實驗在中學物理教學實驗中：展示教學藝術(shù)，化枯燥為生動，化抽象為具體；形式靈活，功能多樣；占比重大、受學生歡迎。適應于：引入課、鞏固課等§8.3演示實驗教學水1、要有明確的目的不同的環(huán)節(jié)、不同的目的、不同要求、內(nèi)容不同，不能追求形式，要看有無必要演示。演示什么，讓學生看什么，怎樣演示，都要講清楚，有明確的針對性。例如：液體壓強。A、液體對容器底部有壓強B、液體對容器側(cè)壁有壓強（可自制教具）3.1演示實驗的基本要求2、要明顯、直觀（要讓大家不費力都能看清楚）海綿海綿A、演示現(xiàn)象要明顯例如：壓力小桌實驗使實驗效果明顯的一般方法：儀器尺寸加大、加強背景提高反差、光杠桿、投影、電路放大、顯微放大、注意儀器高度等B、儀器簡單，過程明了氣體熱膨脹凸凹橋的受力物體

有色液柱NVGNVG怎樣讓學生相信這一結(jié)論？（作業(yè)）N<GN>GC、視、聽器官并用經(jīng)研究得知：單聽覺接受率，15%單視覺，從圖象接受率，25%視、聽結(jié)合時，接受率，65%看來聲象并茂效果最好。例如：自由下落或從斜面上往下

運動都是加速運動。但從人的視覺看，不是很清楚，如果利用聽覺，效果是十分明顯。3、要安全、可靠

A、課前做好充分準備（保證每一件儀器正常使用）

B、確保安全（220V、380V市電、熱水、煤氣）

C、正確對待失誤，切勿弄虛作假。4、要有啟發(fā)性

演示實驗要能提供豐富的感性材料，變抽象為形象，變隱蔽為直觀，以激發(fā)興趣——這就是啟發(fā)。

鍾A、廟里鬧鬼？磬A、共振3412鐵皮1動后，哪個球振幅最大B、沉浮子

現(xiàn)象：加力，進如浮沉子中水的質(zhì)量增大，所以此時G>浮力，下沉。不加力，浮沉子中的水在浮沉子中空氣的壓力作用下跑出來，即浮沉子中水的質(zhì)量減小，G<浮力，上浮。浮沉子中的氣體體積只與薄膜受力有關(guān)！當浮沉子達一定深度時即使撤去壓在薄膜上的壓力，它也不再上浮。就是將薄膜去掉沉浮子也不上來。吸水減壓后，浮沉子才上浮。不動由演示引發(fā)的問題，只是啟發(fā)思維的開始；要推動思維展開，仍須教師不斷的引導?！@樣演示才能成為思維向前推進的向?qū)А?/p>

演示實驗目的在于輔助教學，創(chuàng)造一個合適的物理情景，有利于學生學習，培養(yǎng)觀察能力。關(guān)鍵在對學生的觀察進行指導。觀察指導有兩層含義：

1、吸引學生注意觀察

2、教給觀察方法，告訴學生往哪看，看什么。正確的觀察指導應做到下列四點3.2演示實驗教學中的觀察指導1、明確觀察目的，做好觀察的思想準備

演示實驗是給學生全體看的。因此，要先介紹儀器，說明用途、目的，讓全體學生有思想準備。

常見的毛病是教師在實驗中草率，毛手毛腳的，不顧學生。使得做完實驗，學生還不知是為什么要做這個實驗，看什么關(guān)鍵現(xiàn)象。

例如演示液體內(nèi)部壓強與深度關(guān)系的規(guī)律應先向?qū)W生明確要觀察的四個問題：其一、是液體內(nèi)部壓強與深度的關(guān)系；其二、是液體內(nèi)部在各個方向上是否都有壓強，（特別是向上的壓強）及它們之間的關(guān)系；其三、是讓學生明確U型管壓強計的構(gòu)造及功能；其四、是在實驗時，先讓學生體會U型管兩側(cè)液面的高差越大表示壓強越大（用手壓橡皮膜）。（拿實物對照來講）EKLR2、突出觀察重點，排除無關(guān)因素的干擾

例如：“自感”

通常教材介紹自感現(xiàn)象是按下列電路來說明：

當K斷開時，R并不立刻熄滅，有一延遲現(xiàn)象，表示線圈L

中有感生電動勢。

實際效果是延時的現(xiàn)象學

生沒有注意，燈泡突然一閃很

亮的現(xiàn)象確十分明顯,使學生將

信將疑。（原因是L/R太小延

時常數(shù)太小。）如何解決？（作業(yè)）3、從整體到局部，在從局部到整體，培養(yǎng)觀察思路。

觀察的全面性是客觀反映事物的屬性的前提，是培養(yǎng)學生正確的觀察思路。

4、縱、橫對比，把握事物特征觀察的深刻性在于，透過表面現(xiàn)象抓住事物的本質(zhì)，利用對比觀察是思維向縱深發(fā)展的很好方法。總之，演示實驗一定要注意，使學生的觀察與思維活動緊密結(jié)合。例如：光電效應---紫外光+++紫外光---白光A、閉合B、不閉合C、不閉合鋅板1、逐步學會自學實驗講義（教材）通過自學和輔導使學生理解實驗內(nèi)容：目的、原理、方法、步驟。2、逐步養(yǎng)成正確認識基本量具、儀表的習慣。知道量具的名稱、外型、銘牌、構(gòu)造，教師的輔導下閱讀說明書。了解儀器性能、使用條件、量度范圍、精度。3、逐步養(yǎng)成良好的操作規(guī)范，進行正確的實驗操作。實驗操作一定要按步驟進行！§4學生分組實驗教學

4.1學生分組實驗技能訓練的教學目的（1）裝配儀器：例如，裝配天平先將橫梁放在止動架上，才能安放掛勾、掛架、和托盤。（2）儀器的預備性調(diào)整例如：儀器底座調(diào)整——水平；變阻器滑動的初始位置，旋鈕；儀表的零點；電子儀器的預熱；光學儀器的共軸；調(diào)整的最后一步是檢查：①裝配是否正確，②是否處于規(guī)定的初始狀態(tài)上。（3）啟動工作與觀察記錄啟動步驟，記錄有效數(shù)字位數(shù)。（4）實驗結(jié)束工作按規(guī)定順序拆除，整理儀器。檢查儀器材料是否損失，整理桌面，板凳歸位，一切設備復原。登記。4、逐步掌握實驗操作的規(guī)范動作（操作切忌隨意性！）例1物理天平的操作A、在調(diào)整時，一般用手握住止動旋紐，不論調(diào)節(jié)底座、橫梁、放卸待測物和砝碼、撥動游碼。都必須在止動期內(nèi)進行。B、需要觀察天平是否平衡時，在輕輕地順時針旋止動旋紐。C、當橫梁處于上升狀態(tài)時，左手不可脫離止動旋鈕。例2如圖用右手取砝碼，鑷子口的凹邊應當朝上。待測物體與砝碼都應放在托盤的中央。例3如圖拿燒杯倒液體例4未被固定物體時,左手拿物體（被測物）右手無名指與小指握弓型架，右手母指與食指操作旋輪。如圖固定物體時，左手握弓型架身，右手旋轉(zhuǎn)螺旋套管。當螺桿開始接觸被測物體時應旋棘輪，使螺桿前行，壓住被測物體，待聽到“咔咔”聲時，再行讀數(shù)。例5如圖用手調(diào)節(jié)滑線變阻器的滑臂時，應以另一手扶住陶瓷支架的上方。例6如圖用手拿透鏡時，切不可觸及透鏡表面。

5.學會正確測量讀數(shù)

①檢查零點是否正確——“調(diào)零”②觀察線與表面垂直③讀數(shù)要讀到最小分度的下一位，范圍是最小分度的1/10——1/2。例如：用毫米刻度尺讀出15mm和15.25m都是不對的。不論哪種量具，都應先看量程、看表的級別、再看最小分度、看零點、最后讀數(shù)、記錄。6.學會正確處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)的常用方法有二種，計算法和圖示法。（1）計算法多用平均值法來減小誤差。（2）圖示法的優(yōu)點有二條①簡明、直觀、便于比較，特別是探索物理規(guī)律很有用（根據(jù)曲線，擬合公式）②利用實驗中的有限個數(shù)據(jù)作出圖線后從中能找到那些無法從實驗里來得到的數(shù)據(jù)。圖示法要求①直角坐標系二量均是直接測量量②坐標原點不一定是零點③坐標分格要能恰當?shù)姆从吵鲇行?shù)字，坐標標度應劃分得當，以不用計算就能直接讀出圖線上每一點的坐標為宜，通常用1、2、5而不用3、7、9來標度，最小格與可靠數(shù)的最后一位對應，估讀數(shù)在最小格內(nèi)讀取。因變量自變量30403234363838.6④圖線應占滿圖紙的大部分都小因變量自變量因變量自變量因變量自變量因變量自變量橫向單位小縱向單位小合適⑤描點和連線用削尖的鉛筆點點，為明顯起見，用+表示曲線要光滑，特殊點（偏離離其他點太遠的點）棄之。曲線不一定經(jīng)過全部測定點是正常現(xiàn)象。一般是靠近大多數(shù)的測定點，并使測定點均勻分布在曲線的兩側(cè)。+++++++++++依次用取中點連折線法，構(gòu)成圓滑曲線使測定點均勻分布在兩側(cè)。7.學會寫實驗報告實驗報告一般包括：實驗目的、裝置與器材、實驗原理與步驟、數(shù)據(jù)記錄與計算、結(jié)論與討論等部分，逐步地要求學生學習自行設計實驗報告。在設計報告時應讓學生學習用比較簡潔的文字，直觀的圖示來表達報告的內(nèi)容。數(shù)據(jù)表格的設計應做到：說明實驗條件；要有原始記錄；欄目中應注明物理量的符號和單位；力求簡明，便于總結(jié)物理規(guī)律。4.2學生分組實驗的一般過程和教學要求1、準備階段及其要求2、操作階段及其要求3、總結(jié)階段及其要求（1）明確實驗目的；（2）理解實驗原理，掌握實驗方法；（3）認識實驗儀器；（4）做好操作、記錄準備工作。核心問題是理解實驗方案（利用提問的方式，這是調(diào)動學生實驗主動性的極好方式。）1、準備階段及其要求例如《電流表改裝成電壓表》可布置成下列問題：（1）怎樣才能將電流表改成伏特表？（應串并聯(lián)電阻），在計算電表的附加電阻時，應知道電流表的哪些參數(shù)。（滿偏電流Ig，內(nèi)阻rg

）（2）要測電流表G的內(nèi)阻rg，為什么要求R遠遠大于R’呢？怎樣才能保證R遠遠大于R’？GRK1EKR'rgrgR′Ig不變要使加R′后，不能使通過R的電流有明顯的變化。即要調(diào)節(jié)R′時，使得R′=rg選R=100R′，在測rg時，，要保證所選擇的輸入電壓不會使電流表的電流超過其滿偏值。

（3）校正電壓表時，應按怎樣電路來測試？改變電壓應采用滑動變阻器的分壓電路還是限流器電路？如圖，V是標準伏特表，改變變阻器R2的觸點，使V的讀數(shù)分別為0.5伏特、1伏特、1.5伏特、2伏特時，看改裝的伏特表的讀數(shù)是否正確？（注意搞清楚改裝后的電流表上刻度盤的每一小格表示多大電壓）算出改裝的伏特表相對于滿刻度的百分誤差（滿刻度是2伏特，如果改裝的伏特表在2伏特時與標準伏特表的讀數(shù)相差0.1伏特，那么它相對于滿刻度的百分誤差是5%）。R1GVR2KE學生了解了方案，還不能認為是完成了必要的準備工作，還要考慮學生是否具備了進行實驗的技能。2、操作階段及其要求這是將方案變?yōu)閷嵺`的階段，學生的主要任務是：（1）安裝（2）調(diào)儀器（3）操作控制實驗條件變化，觀察測量（4）記錄數(shù)據(jù)（5）排除故障。這是培養(yǎng)學生實驗技能的良好習慣的關(guān)鍵階段。要求學生：（1）按程序規(guī)范去作，自覺執(zhí)行規(guī)范（2）要求學生腦手并用，在不違反科學上有所創(chuàng)新（3）要求學生實事求是，一絲不茍（4）整潔、愛惜儀器、有始有終。任務是：處理數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，完成實驗報告。教師引導學生：發(fā)揮思維能力作用；學習處理數(shù)據(jù)的方法；了解影響實際結(jié)果的因素；培養(yǎng)實事求是的態(tài)度和作風。3、總結(jié)階段及其要求[附]學生分組實驗教學教案一則四川成都七中胡?？秒娏鞅砗碗妷罕頊y定電池的電動勢和內(nèi)阻[教學目的]1、使學生掌握用伏安法測定電池的電動勢和內(nèi)電阻的方法。2、培養(yǎng)學生分析、處理實驗數(shù)據(jù)的能力，并在取得實驗數(shù)據(jù)后，能用公式法和圖解法求出電池的電動勢和內(nèi)電阻。3、通過對幾個問題的討論，使每個學生對測定電池的內(nèi)電阻和電動勢有較為全面的認識。[實驗器材]電源（串聯(lián)的兩節(jié)干電池）、電流表、電壓表、滑線變阻器、電鍵、導線等。[課時分配]兩學時，第一學時檢查實驗預習情況、做實驗并取得實驗數(shù)據(jù)。第二學時處理實驗數(shù)據(jù)，求出電池的電動勢和內(nèi)電阻，在此基礎(chǔ)上開展討論。[教學過程]（第一學時）一、檢查實驗預習情況課前要求學生閱讀教材72——74和339——340頁，思考“預習思考題”以及寫好預習報告。本次一開始，教師通過下列方式檢查預習情況：1、提問：本實驗的目的和要求是什么？實驗目的：測定電池的電動勢和內(nèi)電阻實驗要求：采用伏安法測量。改變外電路的電

阻R，測定對應的幾組V、I數(shù)據(jù)后，分別用公式法和圖線法求出電池的

電動勢和內(nèi)電阻2、抽學生在黑板上畫出該實驗的電路圖（如圖），估計一般能夠畫出，若有錯誤，讓學生檢查和糾正。對主動在黑板上作圖或糾正錯誤者，教師應即時表揚。RAVK3、用小黑板展示，事先畫好的下列電路圖讓學生判斷哪些是正確的，哪些是錯誤的？VA+-+-KE（1）AVR+--+EK（2）RVA+-+-KE（3）AR-+KE+V-（4）

（1）和（2）正確，（3）有錯誤，電流表測量的不是干路的電流。（4）有錯誤，電流表是反接的，K不能控制電壓表，滑線變阻器未起作用。教師歸納：連接正確時：電壓表量端電壓；電流表量干路電流；K控制整個電路；電壓表和電流表與電源的連線為正接；R應能連續(xù)變化。4、討論怎樣用圖線法求電池的E和r？學生討論回答，教師小結(jié)：以I為橫坐標，以U為縱坐標，通過改變可變電阻R的大小，得到對應的各組I、U值。由歐姆定律，I、U的關(guān)系是U=E-Ir，即U是I的一次函數(shù)，故它們的關(guān)系應是一條直線。通過描點連線，將直線延長，使它與縱軸和橫軸相交，與縱軸相交的縱坐標表示外電路斷路時的路端電壓。IU0E

因為U=E-Ir，斷路時，I=0