2022年高中物理教学论文物理实验设计方案的基本方法.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 物理试验设计的基本方法物理学是一门试验科学,而我们目前的物理教案,基本上是停留在关于物理学的学问系统的归纳和理论体系的阐述上,就连物理试验本身的教案,也是按教材的分析按部就班地进行纯理论的讲解其弊端是显而易见的,假如考查的试验不是教材所限的试验呢？一、实验设计教案的必要性年上海高考第四（）题要求测定陶瓷管上匀称电阻膜的厚度,就属于设计型实验但由于题目给出了全部试验器材和全部相关量,使试验定位在电阻或电阻率的测定上,又大大降低了试验难度,只属于局部设计型试验无论命题者出于何种考虑,设计型实 验 毕 竟 半 遮 半 掩 地 出 现 了 , 这 多 少 给 教 案 工 作 者 提 了 个 醒 从小处着眼,加强实验设计教案上海作为高考改革的试点城市,其胜利的改革将为全国高考供应可能的改革方向,甚至一些新奇的题型和情境,都可能为全国高考所借鉴如年全国高考第题就是从年上海高考第一（）题脱胎而来的无疑上海高考关于试验设计的考查是又一个胜利的改革举措,极有在全国推广的价值而物理考试说明中要求“ 会用在这些实验 中 学 过 的 实 验 方 法 ”, 也 为 实 验 设 计 的 考 查 在 全 国 的 推 广 提 供 了 可 能 从 大 处 着 眼,加 强 实 验 设 计 教 案闻名核物理学家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的物理学史所作的序中,曾严格指出：“ 今日我们科学界有一个弱点,这就是思想不很活泼,这或许跟大家过去受的训练有肯定关系 ” 我们经常训练同学“ 应当 ” “ 必需 ” ；我们的考试卷目经常不惜笔墨描述背景、附加条件,最终只有一个小小的空格“ 是 ” 这样培育选拔出来的人才在学校是好同学,步入社会是好职员,大脑中只是机械地跳动着两个问题：“ 你要我做什么？你要我怎么做？” 工作经常：“ 完成” 的相当美丽,但思想僵化,毫无创见这正是我们的悲伤！长期以来的这种训练选拔模式,致使我们现在仍只能在很羞怯地提到几个美籍华人时才有一种借来的荣光与自豪！思想不活跃,是由于我们给了同学太多的“ 必需” 的限制；思想僵化,是由于我们留给学生太少的“ 可能” 的余地试验设计的教案,正是活跃思想,培育才能的一种好方法,授以 实 验 的 基 本 方 法 , 让 学 生 自 己 去 考 虑 有 哪 些 可 能 的 做 法 , 自 己 会 怎 么 做 二、实验设计的基本方法明确目的,广泛联系题目或课题要求测定什么物理量,或要求验证、探究什么规律,这是试验的目的,是试验设计的动身点试验目的明确后,应用所学学问,广泛联系,看看该物理量或物理规律在哪些内容中显现过,与哪些物理现象有关,与哪些物理量有直接的联系对于测量型实验,被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示；对于验证型试验,在相应的物理现象中,怎样的定量关系成立,才能达到验证规律的目的；对于探究型试验,在相应的物理 现象中 ,涉及 哪些物理 量 这 些都 是应 首先分 析的举例来说,要测定地球表面邻近的重力加速度,我们就应检索：在所学学问范畴内,哪些内 容 涉 及 到 重 力 加 速 度 , 它 与 其 他 物 理 量 有 何 定 量 关 系 , 并 一 一 罗 列 出 来 ：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - （）在静力学中,静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等于重力,即 如 （ 或 ） 和 能 测 出 , 就 重 力 加 速 度 可 测 定 （）在超重或失重（但不完全失重）系统中,± 如、和可测出,就重力加速度可测定（）在运动学中,物体从光滑斜面上由静止下滑, 如、和可测定,就重力加速度也可测定（）在运动学中,物体从粗糙斜面上由静止下滑,（ ） 如 、 、 和 可 测 , 就 重 力 加 速 度 也 可 测 定 （）自由落体运动中,如和可测出,就重力加速度也可测定（）用 重 力 加 速 度 测 定 仪 测 定（）在平抛运动中,竖直方向在连续相等的时间内位移之差 如 和可 测,重 力 加 速 度 同 样 可 以 测 出（）在斜抛运动中,水平射程可以表示为 如、和 可 测 出,就 重 力 加 速 度 也 可 测 出（）单摆做简谐振动时,其周期可以表示为 如和可测,就可测（）在焦耳测定热功当量的试验中,如能测出水的质量和上升的温度,算出水增加的内 能 , 再 测 出 重 物 的 质 量 和 下 落 的 高 度 , 同 样 可 测 定 重 力 加 速 度 （）带电粒子在的匀强电场平行板电容器中平稳时,如、和带电粒子的荷质比（）可测定,就可测出（）假设一物体在地球表面邻近绕地球做圆周运动, 选择方案,简便精确对于每一个试验目标,都可能存在多条思路、多种方案教材中关于某个试验目标的试验方案,也只是众多方案中的一种,而且不肯定是最好的一种,而只是较可行的一种那么在众多试验方案中,我们应如何挑选呢？一般来说,挑选试验方案主要有三条原就：（）简便性原就即要求所选方案原理简洁、操作简便,各量易测应尽量防止实施那些名师归纳总结 原 理 复 杂、 操 作繁 琐 和 被测 量 不易 直 接 测 量 的 实验 方 案 第 2 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （）可行性原就试验方案的实施要安全牢靠,不会对人身和器材造成危害；所需装置和器材要易于置备,不能 脱离实际,不能超出现有条件 （）精确性原就不同的试验方案,其试验原理、所用仪器以及试验重复性等方面所引入的误差是不同的在挑选方案时,应对各种可能的方案进行初步的误差分析,尽可能选用精上确三度原高通的常实要验合方考案虑以就综在前述方案中,方案（）中常用的测力计误差较大；（）中和均不易测定；（）中和不易测定且难以保证斜面足够光滑；（）中 、和均不易测定；（）中如用秒表计时人为因素较大,如用打点计时器计时,纸带受振针阻力与通常小物块所受重力相比不能忽视；（）中仪器先进但一般中学没有；（）中如用闪光照像技术就是一种好方案,但设备和技术都达不到要求,如用平抛运动的讨论方法误差较大；（）中 和的测量难度较大；（）中相对而言较切合中学实际；（）中需测定的物理量多且很难实行绝热措施；（）中学阶段不易测定荷质比；（）只是一个思想试验,无法付诸实践,但可估算,代入数据得,与标准值只相差.综上所述,中学阶段通常采纳单摆法测定重力加速度依据方案,选定器材试验方案选定之后,考虑该方案需要哪些装置,被测量与哪些物理量有直接的定量关系,这 些 物 理 量 分 别 需 用 什 么 仪 器 来 测 定 , 从 而 确 定 整 个 实 验 需 要 哪 些 器 材 在“ 用单摆测定重力加速度” 的试验中,是利用单摆装置来进行试验的,故需铁架台、细 线和摆球等来组装单摆重力加速度可表示为 ,周期需用秒表测定；摆长是从悬点到摆球中心的距离,因此需用M 尺和游标卡尺分别测定摆线长度和摆球直 径 从 实 验 原 理 表 达 式 可 以 看 出 , 实 验 与 摆 球 质 量 无 关 , 故 毋 需 使 用 天 平 当然,从试验便利性和精确性角度考虑,仍需对所选器材作进一步要求,以期把系统误差 降到最小如上述器材中,摆线的伸缩性和质量应较小,摆球的质量应较大摆线伸缩性 大,其长度会随拉力变化而变化；摆球与摆线质量相差越小,系统（摆线和摆球）质心偏 离摆球中心越远,误差就越大为了便于观看,摆球振动的路径宜长,但又要确保单摆做简谐振动,故摆线宜长些,常取M左右拟定步骤,合理有序试验之前,要做到心中有数：如何组装器材,哪些量先测,哪些量后测,应从正确操作和 提高效率的角度拟定一个合理而有序的试验步骤对一些可直接测量的物理量,可先行测 量；对需通过试验装置才能测定的物理量,须先组装器材,再进行试验、观看和测量在“ 利用单摆测定重力加速度” 的试验中原理表达式 中的和分 别为单摆的摆长和单摆做简谐振动的周期因此应先组装单摆,再测定摆长,最终让单摆 做简谐振动,测定周期依据所测数据运算出重力加速度的值至于过程细节不再赘名师归纳总结 述第 3 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 数据处理,误差分析高考对此要求不高,但常用的数据处理和误差分析的方法仍是应当把握,在设计试验时也应予、考建虑三议我们不能说全国高考对中学教案起一种指挥棒的作用,但也无法低估高考对中学教案的导 向作用,正确熟悉并充分利用这种导向作用,对改善中学教案现状是大有裨益的因此在 高考命题上做点文章,使试卷内涵精些,外延宽些,少些“ 是什么” ,多些“ 怎么样” ,思想自然活跃,花样自然增多以年全国高考第题为例,如把问题改为：“ 依据以上数据,能否验证机械能守恒定律？试用必要的文字和简明的算式阐明你的观 点” 这样一改,同样可考查即时速度、 和 的运算,但为同学供应的可能性 增多了为什么非得从“ 第一个点” 开头考虑呢？见微知著,我们完全可以通过证明 （）与 （）相等来验证机械能守恒定律,至少可说明过程机械能守 恒总而言之,要改善中学物理教案现状,培育思想活跃、有创新精神和制造才能的跨世纪人 才,即需中学训练工作者的切实努力,也需全国高考的积极正确导向名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页