高中物理新课程下的实验教学.ppt

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1、高中物理新课程下的黄恕伯 实 验 教 学一、正确认识实验教学 提到物理实验，常常把它和操作技能联系在一起，在考查学生的实验能力时，总是会想到通过某项实验操作来考查学生的实验能力，例如各种电表的读数，游标卡、螺旋测微器的读数；还有电表、螺旋测微器、以及各种物理仪器或器材的使用方法和使用过程中应注意的问题等等。其实，这些操作技能仅仅是物理实验中收集信息能力的一小部分，而收集信息能力又是物理实验能力的一小部分，物理实验有着宽广的含义，它包含从提出问题、设计实验，到收集、处理、分析数据，形成实验结论和进行表达交流等一系列过程。提到物理实验，常常想到它是解决物理问题的重要手段，是学习物理知识、研究物理问

2、题的重要工具，在理论上我们应用的是数学工具，而在实践上我们应用的工具就是实验。其实，物理实验所扮演的远远不是手段和工具这种角色，它同时体现了重要的科学观念，任何科学的结论必须经过实验的考验，实验是检验理论的最终标准。一、正确认识实验教学 提到物理实验，常常感觉到它是物理教学中一项重要的内容，在具有实验项目的教学中，教师都会认真思考如何使学生理解这个实验、如何使学生会做这个实验等一系列问题，把实验作为重要的教学内容进行教学设计。其实，物理实验不仅是高中物理课程的一项教学内容，它同时是高中物理课程的重要目标。一、正确认识实验教学 高高中中物物理理课课程程标标准准把把“科科学学探探究究及及物物理理实

3、实验验能能力力要要求求”跟跟“共共同同必必修修模模块块”、“选选修修模模块块”一一起起，作作为为物物理理课课程程标标准准中中“内内容容标标准准”的的三三个个一一级级主主题题。足足见见物物理实验在新课程中的重要地位。理实验在新课程中的重要地位。一、正确认识实验教学 1.创造新的实验项目或装置建立电容概念的实验 教材没有说明具体的实验方案，因此，有必要创设适合自己的实验方案二、对实验设计进行再创造 关于建立电容概念的实验设计(1)用电子钟半定量演示用一节干电池对 4700F 电容器充电，随后用充电后的电容器作为电源，对电子钟供电，电子钟工作一定时间后停下来，记录工作的秒数；用两节干电池对该电容器充

4、电，给同一电子钟供电，电子钟工作的时间约为两倍。认为电子钟工作时电流是一定的，2倍的时间意味着通过的电量是2倍。即：电容器的电量和电压成正比。该实验器材简单，通俗易懂，有电容器电压、电量的具体情景 该实验器材简单，通俗易懂，有电容器电压、电量的具体情景关于建立电容概念的实验设计(2)用数字电压表定量演示V2V1CV1+-+-+-+-+-+-+-+-V2V1CV1+-+-+-+-+-+-并联后，电容器的电压、电量均变为原来一半。可见 Q U，即 CQ/U C 等于单位电压所储存的电荷量写成等式：QC U关于建立电容概念的实验设计(2)用数字电压表定量演示电 流传感器接计算机RCES1 2关于建立

5、电容概念的实验设计(3)作电容器放电 I t 图像RCES1 2A 选取C、R、E 的适当值，可以用人工方法收集数据、制作图像。关于建立电容概念的实验设计(3)作电容器放电 I t 图像前两个方案更适合用来建立电容的概念。前两个方案更适合用来建立电容的概念。1.创造新的实验项目或装置电容的概念库仑定律和电场强度二、对实验设计进行再创造 关于库仑定律的演示实验设计1.创造新的实验项目或装置电容的概念库仑定律和电场强度探究硬币碰撞时的守恒量二、对实验设计进行再创造 探究硬币碰撞中的守恒量特点：取材：日用器材的装配，价廉、物美、简便、易购。原理：利用位移计算速度，很有创意。使用：可作学生实验。（硬币

6、、摩擦面的取材还可以进一步探讨）探究硬币碰撞中的守恒量教学设计A碰撞B时，A传递给B的是什么？探究硬币碰撞中的守恒量速度？动能？EKBEKAvBvAvB vBvA vAmBmA4321次数贴胶布从实验数据中发现：v 和 m 成反比是各次实验的普遍规律即：传递的物理量是 mv1.创造新的演示项目二、对实验设计进行再创造 2.对现有实验设计进行创新做功与速度变化的关系教材的实验方案改进的实验方案橡皮筋细线改用一根橡皮筋，减小劲度，又稳定了方向。前面连一根细线，可以使小车前进一段路程。探究功与速度变化的关系另一种改进的实验方案（恒力做功）测出小车质量、加速度，可计算细线对小车的拉力。探究功与速度变化

7、的关系在纸带上取不同长度作为做功距离（初速度为零），计算小车运动这些距离后的速度。改变砝码，增加细线拉力，得到另外多组做功和速度数据。在v W坐标系中描出以上数据的点，发现在同一曲线上。换用v2W坐标系，得到的图线为直线，说明v2WW 0vW 0v2“探究功与速度变化的关系探究功与速度变化的关系”的两种实验方案对比的两种实验方案对比 橡皮筋法 重力法易于和光电门组合和打点计时器组合要测多次数据装置较复杂、器材要求较高和原有实验没有重复感通过改变位移获得变化的功和打点计时器组合只测一组数据操作较复杂熟悉的器材熟悉的操作和光电门组合将导致实验很复杂若不改变拉力，有可能被认为是运动学实验通过改变力获

8、得成倍数的功1.创造新的演示项目二、对实验设计进行再创造 2.对现有实验设计进行创新做功与速度变化的关系1.创造新的演示项目二、对实验设计进行再创造 2.对现有实验设计进行创新做功与速度变化的关系滑动摩擦力的测量滑动摩擦力的测量手持测力计拉着木块前进的缺点手很难保持匀速运动的测力计不容易观察读数改进的实验方案用电动玩具方式可以保持木块匀速运动把测力计固定不动滑动摩擦力的测量滑动摩擦力的测量1.对不同的学生使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 例：简谐运动一般学生的实验方案txo 简谐运动（一般学生方案）也可以拍摄竖直方向弹簧振子的运动录像，得到分帧照片，依次排列得到图象。1.对不同的学生

9、使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 例：简谐运动一般学生的实验方案较高水平的实验方案根据数学中的正弦曲线和单位圆的关系可以知道，匀速圆周运动质点在y轴或x轴上投影的运动，其位移图象是正弦曲线。激光笔简谐运动（较高水平方案）二、对位移时间图象猜想的检验二、对位移时间图象猜想的检验一、对弹簧振子位移时间图象的猜想一、对弹簧振子位移时间图象的猜想简谐运动（较高水平方案）1.对不同的学生使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 例：简谐运动一般学生的实验方案较高水平的实验方案例：牛顿第二定律参考案例三vmgNfT牛顿第二定律实验测量合力测量加速度（以砝码重力作为小车所受合力会有误差）砝码重力

10、不等于线的拉力（砝码具有竖直加速度）线的拉力不等于小车所受合力（小车受摩擦力）测位移、测时间相同时间，对比位移（用夹子夹线）（打点计时器）参考案例四参考案例五斜面长度相等，其斜面高度之比等于斜面倾角正弦之比。由此可以计算两小球合力之比（忽略摩擦）。1.对不同的学生使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 2.在原理、现象、应用等方面全面发掘实验潜力多普勒效应原理原理的演示动画模拟水波实验波源运动1.对不同的学生使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 2.在原理、现象、应用等方面全面发掘实验潜力多普勒效应原理原理的演示动画模拟水波实验波源运动多普勒效应现象现象的演示实验：声源运动时接收者听

11、到声音音调的变化1.对不同的学生使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 2.在原理、现象、应用等方面全面发掘实验潜力多普勒效应原理原理的演示动画模拟水波实验波源运动多普勒效应现象现象的演示实验：声源运动时接收者听到声音音调的变化多普勒效应应用应用的演示多普勒测速雷达的课堂演示1.对不同的学生使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 2.在原理、现象、应用等方面全面发掘实验潜力1.对不同的学生使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 2.在原理、现象、应用等方面全面发掘实验潜力3.把习题教学跟物理实验结合起来（略）1.对不同的学生使用不同的实验方案三、优化实验教学实施过程 2.在原理、现

12、象、应用等方面全面发掘实验潜力3.把习题教学跟物理实验结合起来4.选择恰当的实验器材体现教材的实验方案 测量电池的电动势和内阻 基本要求：实验原理：根据闭合电路欧姆定律，测出电路中除电动势、内阻以外有关物理量，利用图象或计算，求出电动势和内阻。数据处理：用U I图象分析时，什么表示电动势？什么表示内阻？怎样减小实验的偶然误差？方法（多种）：通过外电路U、I、R关系的变换，闭合电路欧姆定律可以写成多种方式。因此，通过测量U和I、或者U和R、或者I和R都可以求得电动势和内阻。实验方法的多样性可以拓展学生的思路，可以避免死记实验步骤，有利于灵活把握实验原理，也有利于因地制宜选择实验器材。实验：测定电

13、池的电动势和内阻教学建议：用水果电池作为被测电源。用水果电池作为被测电源的优点内阻大。有几百到几千。有利于测量。材料容易获得。土豆、铜片（丝）、铁片（丝）。安全、环保、无污染。激发兴趣，消除对电池的神秘感。实验：测定电池的电动势和内阻测量方法AJ0415型电流表内阻已知：878土豆电池电动势约0.8V，短路电流约不到1mA，因此可选用 J0415型电流表(量程 200A)配合电阻箱进行测量。教学建议：用水果电池作为被测电源。实验：测定电池的电动势和内阻测量方法土豆电池电动势约0.8V，短路电流约不到1mA，因此可选用 J0415型电流表(量程 200A)配合电阻箱进行测量。教学建议：用水果电池作为被测电源。实验：测定电池的电动势和内阻实验数据根据实测数据计算路端电压U，作出U I图象如右。60 80 100 120 140 160 180 200 220400450500550600650700U/mVII/A教学建议：用水果电池作为被测电源。实验：测定电池的电动势和内阻谢谢大家