初中物理典型實驗教學研究.ppt

1、,南京師范大學 仲扣莊,初中物理典型實驗教學研究,一、物理課程改革與實驗教學,實驗是物理課程的重要特點之一 實驗是長期以來的薄弱環(huán)節(jié) 新課程加強探究的理念首先反映在實驗上,加強實驗是我國物理教學的歷來主張 實驗是物理教學的重要基礎(chǔ) 實驗是物理教學的重要內(nèi)容 實驗是物理教學的重要方法,美國國家科學教育標準科學內(nèi)容標準 (1)科學的統(tǒng)一概念和過程 體系、秩序和組織 證據(jù)、模型和解釋 變化、恒定性和測量 演變與平衡 形式和功能,(2)作為探究的科學 進行科學探究所需要的能力 對科學探究的理解 (3)物質(zhì)科學 5-8年級 物質(zhì)的性質(zhì)及其變化 運動和力 能量的傳遞,(4)生命科學 (5)地球和空間科學

2、(6)科學與技術(shù) 技術(shù)設(shè)計的能力 理解科學與技術(shù) (7)從個人與社會的視角所見的科學 (8)科學的歷史與本質(zhì) 作為人類奮斗目標的科學 科學知識的本質(zhì) 歷史的觀點,英國,科學教育的重點就是要培養(yǎng)學生通過他們自己的探究活動和對自然現(xiàn)象持續(xù)的興趣和好奇心以及科學地解決問題的態(tài)度和能力。,1988年教育改革法案規(guī)定從1989年起，全國所有公立中小學實行統(tǒng)一課程，科學為三門核心課程之一 1989年頒布國家科學教育課程標準 第一部分 科學探究 要求學生通過探究活動學會一些系統(tǒng)的科學技能和方法 第二部分 知識和理解 學生需要理解、掌握的科學知識和概念,二、初中物理課標中的科學探究和實驗,聲和光 （1）通過實

3、驗探究，初步認識聲產(chǎn)生和傳播的條件。了解樂音的特性。了解現(xiàn)代技術(shù)中與聲有關(guān)的應(yīng)用。知道防治噪聲的途徑。 例1 在鼓面上放一些碎紙屑，敲擊鼓面，使其發(fā)聲，觀察紙屑的運動。敲擊音叉，觀察與其輕觸的乒乓球的運動。 例2 將鬧鐘放到玻璃罩中，抽去空氣，這時幾乎聽不到聲音。慢慢放入空氣，聲音從在到小。 例3 收集超聲波的應(yīng)用實例。 例4 舉例說明建筑物中是如何防治噪聲的。 活動建議 (1)調(diào)查社區(qū)(或?qū)W校)中噪聲污染的情況和已采取的防止措施，提出進一步防治噪聲的建議。,2.3 聲和光 內(nèi)容要求： 2.3.1 通過實驗，認識聲的產(chǎn)生和傳播條件。 例1 在鼓面上放一些碎紙屑，敲擊鼓面，觀察紙屑的運動。敲擊音

4、叉，觀察與其接觸的乒乓球的運動。 例2 將鬧鐘放到玻璃罩中，抽去空氣后，聲音變小。 2.3.2 了解樂音的特性。了解現(xiàn)代技術(shù)中聲學知識的一些應(yīng)用。知道噪聲的危害和控制的方法. 例3 列舉超聲的應(yīng)用實例。 例4 舉例說明如何減弱生活環(huán)境中的噪聲。,新課程實施不可忽視實驗,新課程倡導(dǎo)科學探究的教學思想，因為加強科學探究對培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)特別是創(chuàng)新的意識和能力具有重要的意義。 實驗作為科學探究的重要思想和科學方法，在新課程的教學中占有重要的地位。如果在新課程的實施中忽視了實驗，那就意味著倒退。實驗是檢驗新課程的試金石。 新的課程要求重視實驗，還要加強實驗的創(chuàng)新。,新課程加強物理實驗的要求,接近生活

5、； 激發(fā)學生好奇心，多給學生發(fā)現(xiàn)問題的機會； 激勵認知沖突和積極思維；,鼓勵與知識經(jīng)驗相結(jié)合做出猜想； 加強實踐意識，手腦結(jié)合； 加強交流和合作。,學生必做的實驗項目： 用刻度尺測長度、用表測時間 用彈簧測力計測力 用天平測物體的質(zhì)量 用常見溫度計測溫度 用電流表測電流 用電壓表測電壓 測量物體運動的速度 測量水平運動物體所受的滑動摩擦力 測量固體和液體的密度 探究浮力大小與哪些因素有關(guān),探究杠桿的平衡條件 觀察水沸騰時溫度變化的特點 探究光的反射規(guī)律 探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系 探究凸透鏡成像的規(guī)律 連接簡單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 探究導(dǎo)體電壓、電流與電阻的關(guān)系 探究通電螺線管外部磁場的方向

6、 探究導(dǎo)體在磁場中運動時產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 測量小燈泡的電功率,實驗是科學探究中最重要的觀念和思想方法,伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。 愛因斯坦,沒有實驗的物理理論是空洞的，沒有理論的實驗是盲目的。正是實驗家使理論家保持老老實實的態(tài)度。 帕格爾斯，物理學家 實驗可以推翻理論，而理論永遠無法推翻實驗。 丁肇中，物理學家,學生最喜歡的課堂教學方式,86.7%的學生表示喜歡有較多的動手操作或親身實踐、討論交流或自學等課堂教學方式，12%的學生喜歡以老師講授為主的方式。,1激發(fā)學生的興趣和求知欲 中學生有著強烈的好奇心和求知欲，而物

7、理實驗具有真實、直觀、形象和生動的特點，易于激發(fā)學生的興趣。學生觀察老師做實驗，自然會產(chǎn)生自己動手的欲望?？吹綄嶋H的物理現(xiàn)象和情景，學生會產(chǎn)生探其究竟、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后規(guī)律的求知欲望。,三、物理實驗的教學功能,聽話的木球,2創(chuàng)設(shè)有效學習環(huán)境、促進學生對知識的掌握 物理概念和規(guī)律是從大量的具體事例中抽象出來的。實驗可以提供精心選擇的、經(jīng)過簡化和純化了的感性材料，能使學生對物理事實形成明確具體的認識。 讓學生進入實驗情景，在教師的引導(dǎo)下，通過觀察、實驗、操作等親身實驗體驗，主動去探索新知識、獲得新知識，是使學生牢固掌握知識的有效途徑，也是教師突破教學重點難點、提高教學質(zhì)量的重要保證。,耳聞易忘，目睹為

8、實，躬親則明。 我聽了，會忘記；我看了，能記住；我做了，才理解。,3促進學生對科學方法的掌握 物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，許多科學方法是在物理實驗中形成的，如控制變量法、圖像法、歸納法等等。 在實驗教學中，通過讓學生經(jīng)歷觀察、思考、合理測量、處理數(shù)據(jù)、分析與論證等過程，切身體會實驗科學的研究過程和研究方法，有助于學生提高科學探究能力，加深對所學知識的信任度和理解力；可以使學生逐步掌握和運用各種實驗方法和手段；同時有利于培養(yǎng)學生科學的觀察習慣、正確的操作方法和實事求是的科學態(tài)度。,測量不同時間的氣溫,觀察液體的沸騰,4培養(yǎng)學生的實驗?zāi)芰?通過觀察實驗現(xiàn)象、可以培養(yǎng)學生敏銳的感知和觀察能力

9、； 通過親自動手，可以培養(yǎng)學生的操作能力，包括基本儀器的使用、數(shù)據(jù)的讀取、儀器設(shè)備的組裝、故障的排除等； 通過分析和處理實驗數(shù)據(jù)，進行比較、判斷和推理，可以培養(yǎng)學生的思維能力；通過設(shè)計實驗，可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。,。,5培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和情感 實驗除了對知識的掌握、技能的提高和方法的學習有明顯的作用之外，對非智力因素的培養(yǎng)也有顯著的作用。 實驗不僅能培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，而且有助于學生產(chǎn)生熱愛科學、尊重科學規(guī)律、勇于克服困難、想要進行科學探索的情感。 無論狄克.費曼曾經(jīng)開過其他什么東西的玩笑，他對物理學的熱愛卻是接近于崇敬的。 L.M. 布朗,初中學生要喜愛物理，是從產(chǎn)生物理學習興趣

10、開始的。中學生對物理學習的興趣有4 個不同的層次： 直接興趣。即對生動的物理現(xiàn)象、裝置和事件產(chǎn)生自發(fā)的興趣。 操作興趣。即對獲得物理現(xiàn)象的操作和過程產(chǎn)生親自動手操作的興趣。 因果興趣。即對物理現(xiàn)象發(fā)生的原因和物理事件之間的因果關(guān)系產(chǎn)生探究的興趣。 理論興趣，即對物理理論的結(jié)構(gòu)、體系和邏輯關(guān)系的自洽性、一般性和實用性產(chǎn)生的興趣。,四、初中物理典型實驗研究（一）引言中的物理實驗,1、裝滿水的杯子里能放多少回形針 引言：奇妙的物理現(xiàn)象 目的：激發(fā)學習物理和參與探究的興趣，體驗探究的過程 策略：猜想，試驗出其不意 類似案例：蠟燭燃燒,2、探究擺的奧秘（粵教滬科版） 體驗科學探究的過程,設(shè)計實驗與制訂計

11、劃,進行實驗與收集證據(jù),分析與論證,評估,提出問題,猜想與假設(shè),表達與交流,科學探究,從某種角度來說，科學家們就象偵探一樣，把各種線索拼湊起來弄清事情的來龍去脈?？茖W家對周圍的現(xiàn)象和事物，都十分留意。為了揭示大自然的秘密，仔細地觀察著周圍的世界。 科學家不只是觀察，他們還總是以“懷疑”的眼光審視所觀察到的現(xiàn)象，并就觀察所得進一步提出可以通過科學探究來解決的問題。,提出問題,設(shè)計與收集證據(jù),科學家不只是提出問題，還會努力找出問題的答案。他們會借助查閱資料、觀察和實驗等方法來收集有關(guān)的信息及證據(jù)。 實驗的目的是為了檢驗假設(shè)是否成立。檢驗的結(jié)果可能被證實，也可能被證偽。如果最初的假設(shè)遭否定，則須修訂

12、或做出新的假設(shè)，然后繼續(xù)檢驗，直至新的假設(shè)通過所有實驗的驗證為止。,分析與論證,實驗中得到的觀察和測量結(jié)果稱為數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束時要對數(shù)據(jù)進行分析，看看是否存在什么規(guī)律或趨勢。,評估、交流與合作,結(jié)論就是對實驗研究發(fā)現(xiàn)的總結(jié)。在下結(jié)論的時候，你要確定收集的數(shù)據(jù)是否支持原先的假說。通常需要重復(fù)好幾次實驗才能得出最后的結(jié)論。但得出的結(jié)論往往會使你發(fā)現(xiàn)新的問題，并設(shè)計新的實驗來尋求答案。 科學家很樂意將自己的研究成果公布于眾并與同行們交流。他們認為這種交流是智慧的交換，對得出正確的結(jié)論是十分有益的。在交流過程中，他們很注意傾聽和尊重他人提出的不同觀點和評議，既堅持原則，也勇于放棄或修正自己的觀點。,新的

13、問題,當一個問題解決后，還會出現(xiàn)新的問題。例如，為什么單擺周期與擺球質(zhì)量、擺角無關(guān)呢？如擺動時間很長，又有什么情況發(fā)生？ 科學家又會設(shè)法解決這些新的問題，繼續(xù)他們的研究工作。,（二）力學實驗,1、研究充水玻璃管中氣泡的運動規(guī)律,2、探究變速運動,110米跨欄的距離分布情況,從起跑線到第一個欄的距離：13.72m； 從第1個欄到第10個欄，每相鄰兩個欄之間的距離：9.14m； 從第10個欄到終點的距離：14.02m。,一組測量數(shù)據(jù),描繪St圖線,對數(shù)據(jù)和圖像的分析,劉翔110m 跨欄的成績是12.91s，全程的平均速度是8.50m/s。 劉翔從第1個欄到第10個欄間近似為勻速直線運動，速度值約為

14、9.14m/s， 劉翔從起跑到第1個欄的平均速度約為5.72m/s，小于中間段的速度， 從第10個欄到?jīng)_刺階段，平均速度為9.73m/s，是全程中最快的一段。,3、探究滑動摩擦力,用筆拔河,活動：月球上的摩擦力 What Do You Think? 阿波羅登月行動證實月球表面可提供足夠的摩擦力讓載人月球車行駛。 如何比較在地球和月球上的摩擦力？,For You To Do Use the spring scale to pull horizontally on the box.Measure the amount of force needed to cause the box to slid

15、e on the surface at a low ,constant speed. Record the frictional force in your table.,Continue adding sand to increase the weight of the box to 4.0,6.0,8.0,and10.0N, measuring the frictional force for each weight. Record the frictional force to complete your data table.,Inquiry Investigation: 登上月球的宇

16、航員們發(fā)現(xiàn)月球表面土壤是粉狀的，但比較堅硬 不同的接觸表面對摩擦力是否有影響？ 你怎樣證明自己的設(shè)想？ 前面介紹的月球表面對行走和賽跑有什么影響？,Physics to Go 由于在月球上摩擦力減小，對地球上進行的體育項目應(yīng)如何進行修改？ 如與在地球上的情形相比較，在月球上玩滑板有什么不一樣？手和橄欖球間的摩擦力是否會有變化？,（1）定性觀察,（2）滑動摩擦力與壓力的關(guān)系,（3）滑動摩擦力與接觸面性質(zhì)的關(guān)系,（3）滑動摩擦力與接觸面積的關(guān)系,（4）滑動摩擦力與速度的關(guān)系,4、大氣壓強壓扁的金屬筒、可樂鑵覆杯實驗,氣懸球,5、流體壓強與流速的關(guān)系,氣懸燈泡,（三）聲和光,1、讓物體發(fā)出聲音 酒杯

17、 鋁棒,2、聲音的傳播 3、樂音的特性 常州教師23,青藏高原,4、聲波的能量 聞聲起舞,翩翩起舞的紙屑 震碎的酒杯,1、水果電池,（四）電學實驗,水果電池制作關(guān)鍵在于3 個方面： （1）水果的選擇，一般來說酸性越大的水果，制作成功可能性就越大，下面是常見的幾種水果的PH 值： 檸檬2.5，李子3，葡萄3.5，葡萄柚3.5，桃子4，鳳梨4，蘋果4.5，芒果5，蕃茄5.5，火龍果6.5，西瓜6.5，哈密瓜6.5 （2）極板金屬的選擇，兩金屬的活動性差別越大，實驗效果越好，金屬的活動性由高到低可依據(jù)伏打排出的序列：鋅、鉛、錫、鐵、銅、銀、金、石墨、木炭等 （3）檢驗電池供電的設(shè)備選擇，常用設(shè)備有耳

18、機、發(fā)光二極管、電子表、石英鐘等，還有的用舌頭、皮膚等感覺器官。,2、串聯(lián)電路中的電流,學習物理之前，學生從日常生活中學生已經(jīng)獲得了大量的關(guān)于物理世界的前科學概念。 學生已有的前科學概念，是物理學習賴以順利展開的基礎(chǔ)，沒有前科學概念的支持，物理課程的展開是無法想象的。但是，學生的前科學概念中，又往往包含有許多的錯誤要素，而這些錯誤的成份，又是干擾科學物理概念建立的極大障礙。怎樣處理好前科學概念，也是物理概念教學中要不斷研究解決的問題。,例 學生心中的電路模型,十一、二歲的學生對電路的理解,（）單極模式 電流從電池一端，通過一根電線，流到燈泡那兒，點亮了燈炮，同時消耗掉流過來的電。這就象家里的煤

19、氣爐一樣，打開開關(guān)，火就會燃起來，把流過來的煤氣燒掉。 假如一根電線受阻，另外還有根預(yù)備線。正象交通堵塞時，要開出另一條通道。,（）兩極模式 電池產(chǎn)生兩股電流，從各自一端流入燈里，燈亮時，用掉了電。 就象有種雙組份的膠水，要把兩種東西混在一起，才有粘性。,（）湮滅模式（正負電子湮滅式） 電流有正負極，它們從不同的方向流到燈里，每當它們相遇時，便會發(fā)生“斗爭”，不是“融為一體”，就是吞滅對方，用這種方式點亮了燈炮。,（）運載模式 電線里有運送電的東西，它們在電池里裝好了電，通過電線運到燈里，然而卸掉，燈就被點亮了，它們再回到電池里，重新裝電。,（）休息模式 電池里強大的電流流到燈里，把燈泡點亮，發(fā)電發(fā)累了，它們會回到電池里休息一會。就象爸爸一樣，一大早去上班，工作了一天累了，晚上回家睡一覺，明早再去上班。,兩種電流的運行是這樣的：正電流和負電流兩股電流同在發(fā)電處產(chǎn)生并從那里出發(fā)沿相反方向運動，在電路的另一處重新匯合到一起 正是這種在電源和導(dǎo)體中形成和運行著的電，我稱之為電流。 -A. M. 安培,對于前科學概念不