物理实验研究设计方案 初中物理实验
物理学是门实验科学而我们目前物理教学基上是停留关物理学知识系统归纳和理论体系阐述上就连物理实验身教学也是按教材分析按部就班地进行纯理论讲其弊端是显而易见如考实验不是教材所限实验呢?。
996年上海高考四(5)题要测定陶瓷管上匀电阻膜厚就属设计型实验。
但由题目给出了全部实验器材和所有相关量使实验定位电阻或电阻率测定上又降低了实验难只属局部设计型实验。
无论命题者出何种考虑设计型实验毕竟半遮半掩地出现了这多少给教学工作者提了醒。
上海作高考改革试城市其成功改革将全国高考提供可能改革方向甚至些新颖题型和情境都可能全国高考所借鉴。
而物理《考试说明》要“会用这些实验学实验方法”也实验设计考全国推广提供了可能。
著名核物理学钱三强先生郭奕玲、沈慧君编著《物理学史》所作序曾严厉指出“今天我们科学界有弱这就是思想不很活泼这也许跟受教育有定关系”我们常常教育学生“应该”“必须”;我们考试题目常常不惜笔墨描述背景、附加条件只有空格“是”。
这样培养选拔出人才学校是学生步入社会是职员脑只是机械地跳动着两问题“你要我做什么?你要我怎么做?”工作常常“完成”相当漂亮但思想僵化毫无创见。
这正是我们悲哀!长期以这种教育选拔模式致使我们现仍只能很羞涩地提到几美籍华人才有种借荣光与豪！
思想不活跃是因我们给了学生太多“必须”限制;思想僵化是因我们留给学生太少“可能”余地。
实验设计教学正是活跃思想培养能力种方法授以实验基方法让学生己考虑有哪些可能做法己会怎么做。
二、实验设计基方法。
明确目广泛系。
题目或课题要测定什么物理量或要验证、探什么规律这是实验目是实验设计出发。
实验目明确应用所学知识广泛系看看该物理量或物理规律哪些容出现与哪些物理现象有关与哪些物理量有直接系。
对测量型实验被测量通什么规律用哪些物理量定量地表示;对验证型实验相应物理现象怎样定量关系成立才能达到验证规律目;对探型实验相应物理现象涉及哪些物理量这些都是应首先分析。
举例说要测定地球表面附近重力加速我们就应检所学知识围哪些容涉及到重力加速它与其他物理量有何定量关系并罗列出。
()静力学静止物体对竖直悬绳拉力或对水平支持物压力就等重力即g。
()超重或失重(但不完全失重)系统g。
(3)运动学物体从光滑斜面上由静止下滑g。
()运动学物体从粗糙斜面上由静止下滑(gg)。
(5)由落体运动g。
(7)平抛运动竖直方向连续相等位移差g。
若和可测重力加速g样可以测出。
(8)斜抛运动水平射程可以表示xv0g。
若x、v0和可测出则重力加速g也可测出。
(9)单摆做简谐振动其周期可以表示lg。
若和l可测则g可测。
(0)焦耳测定热功当量实验若能测出水质量和升高温算出水增加能再测出重物质量和下落高样可测定重力加速。
()带电粒子匀强电场平行板电容器平衡gq。
若、和带电粒子荷质比(q)可测定则g可测出。
()假设物体地球表面附近绕地球做圆周运动ggrggr。
选择方案简便精确。
教材关某实验目标实验方案也只是众多方案种而且不定是种而只是较可行种。
那么众多实验方案我们应如何选择呢?般说选择实验方案主要有三条原则。
()简便性原则即要所选方案原理简单、操作简便各量易测。
应尽量避免实施那些原理复杂、操作繁琐和被测量不易直接测量实验方案。
()可行性原则实验方案实施要安全可靠不会对人身和器材造成危害;所装置和器材要易置备不能脱离实际不能超出现有条件。
(3)精确性原则不实验方案其实验原理、所用仪器以及实验重复性等方面所引入误差是不。
选择方案应对各种可能方案进行初步误差分析尽可能选用精确高实验方案。
以上三原则通常要综合考虑。
前述方案方案()常用测力计误差较;()和不易测定;(3)和不易测定且难以保证斜面足够光滑;()、和不易测定;(5)若用秒表计人因素较若用打计器计。
纸带受振针阻力与通常物块所受重力相比不能忽略;(6)仪器先进但般学没有;(7)若用闪光照像技术则是种方案但设备和技术都达不到要。
若用平抛运动研究方法误差较;(8)和v0测量难较;(9)相对而言较切合学实际;(0)测定物理量多且很难采取绝热措施;()学阶段不易测定荷质比;()只是思想实验无法付诸实践但可估算代入数据得g9。
857与标准值9。
8只相差。
8?。
3。
依据方案选定器材。
实验方案选定考虑该方案要哪些装置被测量与哪些物理量有直接定量关系这些物理量分别用什么仪器测定从而确定整实验要哪些器材。
“用单摆测定重力加速”实验是利用单摆装置进行实验故铁架台、细线和摆球等组装单摆。
重力加速可表示gl周期用秒表测定;摆长l是从悬到摆球心距离因用米尺和游标卡尺分别测定摆线长l和摆球直径。
当然从实验方便性和精确性角考虑还对所选器材作进步要以期把系统误差降到。
如上述器材摆线伸缩性和质量应较摆球质量应较。
摆线伸缩性其长会随拉力变化而变化;摆球与摆线质量相差越系统(摆线和摆球)质心偏离摆球心越远误差就越。
了便观察摆球振动路径宜长但又要确保单摆做简谐振动故摆线宜长些常取米左右。
拟定步骤合理有序。
实验前要做到心有数如何组装器材哪些量先测哪些量测应从正确操作和提高效率角拟定合理而有序实验步骤。
对些可直接测量物理量可先行测量;对通实验装置才能测定物理量须先组装器材再进行实验、观察和测量。
根据所测数据计算出重力加速g值。
至程细节不再赘述。
5。
数据处理误差分析。
高考对要不高但常用数据处理和误差分析方法还是应该掌握设计实验也应予考虑。
三、建议。
我们不能说全国高考对学教学起种指挥棒作用但也无法低估高考对学教学导向作用正确认识并充分利用这种导向作用对改善学教学现状是有裨益。
因高考命题上做使试题涵精些外延宽些少些“是什么”多些“怎么样”思想然活跃花样然增多。
以996年全国高考5题例若把问题改“根据以上数据能否验证机械能守恒定律?试用必要和简明算式阐明你观。
”这样改样可考即速、和k计算但学生提供可能性增多了。
什么非得从“”开始考虑呢?见微知著我们完全可以通证明(b)与k(b)相等验证机械能守恒定律至少可说明b程机械能守恒。
总而言要改善学物理教学现状培养思想活跃、有创新精神和创造能力跨世纪人才即学教育工作者切实努力也全国高考积极正确导向。
二、实验设计思路。
随着新课程改革,要改革传统实验设计理念,通全新实验教学,提高学生观察能力,探究能力和创新识。
这就要我们充分利用身边物体,巧妙设计实验,提高学生学习兴趣。
基我想到了可以把乒乓球运用到我们物理实验像国争光样我们物理课堂增光添彩。
三、探究实验。
具体方法是把乒乓球放两块长方体木块直尺和长方体木块垂直记下两木块距离并动乒乓球不方向再测量几次出平值这样测得直径较准确。
这实验不仅能让学生学会利用刻尺测量物体长还能让学生学会测量其它球形物体直径方法也提高了学生兴趣。
探究实验二声音是由物体振动产生。
利用乒乓球粘上根细线让挂细线下乒乓球接触正发声音叉发生音叉又会迅速把乒乓球弹开但乒乓球重力作用下又会回落并再次与音叉接触发生音叉又把乒乓球弹开。
实验趣味性也比较强学生感觉新颖、奇特能激发学生学习动力。
探究实验三气体热胀冷缩。
讲到温计原理要介入热胀冷缩知识尽管有学可能知道这现象但如有现象明显实验验证效就更了。
方法很简单将踩瘪乒乓球放热水里里面气体由温升高体积膨胀会使乒乓球复原。
证明了气体热胀冷缩特。
探究实验四物体具有惯性。
讲到惯性将乒乓球放硬纸片上用力打纸片纸片飞出乒乓球留原处是因乒乓球具有惯性原是静止还要保持原静止状态所以还会留原处。
探究实验五分离密不物质方法。
将乒乓球和玻璃球埋入装有米烧杯摇晃烧杯段乒乓球从米“跑”出。
原因就是乒乓球密比米能上规律能用分离密不物质。
这实验简单易做现象明显还能引起学生兴趣。
探究实验六证明气压强存。
矿泉水瓶装满水用乒乓球盖严瓶口手按住乒乓球把瓶子倒放开手水不会流出乒乓球也不会下落。
实验说明了气压强存直观形象、生动有趣比用任何语言描述效都要。
探究实验七流体压强与流速关系。
漏斗下放乒乓球手放开乒乓球由重力作用而下落如从上往下不断向下吹气可看到乒乓球不落下。