浅谈中学物理教师应具备的实验技能毕业论文

1、浅谈中学物理教师应具备的实验技能 摘要 物理学是以实验为基础的学科,从本质上说是一门实验科学。物理学中许多重要的定律,概念和理论都是通过实验进行分析、归纳、比较和综合后总结出来的。现阶段根据新课程制定的教学大纲,中学物理的实验大约有三百多个(包括演示实验),随着物理实验的增多对于中学物理教师来说了解物理学的研究方法,培养严格的实事求是的态度,具备更多更高的实验技能是非常必要的,也是物理教师教学成功的一个基础;因此,本文着重论述了中学物理教师应具备的实验技能。关键词 实验技能 中学物理 物理教师Experiment of middle school physics teachers should

2、 possess skills Abstract: Physics is based on the experimental subjects, is essentially an experimental science. Physics in the many important of law, concept and theory are is by experimental for analysis, and summarized, and comparison and integrated Hou summary out of. at this stage under new cou

3、rses developed of syllabus, middle school physical of experimental about has more than 300 multiple (including demo experimental), as physical experimental of increased for middle school physical teachers, understanding physics of research method, training strictly of seeking truth from facts of att

4、itude, has more more high of experimental skills is very necessary of, is physical teachers teaching success of a foundation; so, This paper discusses the experimental skills of high school physics teachers should possess.Keywords：experimental physics; middle school physical; physical teacher引言 在新课程

5、理念中,科学探究已成为物理课程的教学目标和内容。因而物理实验课也就自然成为中学生的一项重要课程了。在物理实验教学中,很多物理教师为提高学生的实验技能水平增加了实验数量,但效果却不是很理想。很多学生在考前把以前做过的实验淡忘了,甚至连一些基本的实验装置都忘了。究其原因是:在实验的过程中学生都是按部就班,学生没有自己动脑,都依照老师讲的做,因此印象不深,实验后收获不大。所以,在实验的过程中教师要注重培养学生的实验技能,这就要求教师要不断深化自己的实验技能,从而提高自己的实验教学素质。一、物理实验技能和实验教学素质的含义物理实验技能是顺利进行物理实验并完成实验目的的个性心理特征。这是一种综合能力,是

6、各种基本技能在实验活动中的综合体现,在总体上包括思维和操作两部分。在实验能力中思维是一种综合性思维,是各种思维的综合运用。中学物理教师应具备一定的实验教学素质和实验技能，才能更好培养学生的实验技能，提高学生的实验操作水平。其实验教学素质包括：物理实验技能的素质和实验教学方法的素质，两者缺一不可。可见具备中学物理实验技能的重要性。 二、教师应具备的实验技能1 使用基本仪器的技能物理实验的基本仪器主要有：刻度尺、量筒、秒表、天平、温度计、测力计、电压表、电流表，滑动变阻器等。对于这些仪器我们不仅要了解它们的构造、原理和用途，还要掌握它们的量程、使用方法和规则。抓住各种基本测量仪器的共性，这样我们才

7、能更好地培养自身使用基本仪器的技能。1.1 实验仪器的量程物理实验当中各种基本仪器都有一定的量程，在使用各种基本仪器之前必须要搞清楚仪器的量程并且能估计被测对象的一些基本情况。然后选用适当量程的仪器，避免超过量程而损坏仪器。如:在测量物体的长度时要先估计物体的长度，然后再根据估计值来选择刻度尺的量程，这样既避免了测量错误，同时也使得刻度尺少受磨损。1.2 测量仪器的零点调节或校正使用仪器之前要将测量仪器进行调零或校正。在中学物理实验中通常进行的是调零，这一步骤是必须要做的，否则我们所测得的实验数据将是不正确的。还要懂得零点是相对的，使自己养成使用基本测量仪器前调零或校正零误差的习惯。如：对天平

8、、刻度尺，螺旋测微器等仪器要学会零误差修正。1.3 会正确读数实验中要掌握读数的一般方法，关键是读出仪器的最小刻度值，会从最小刻度值之间估计出一位有效数字（实验之前要弄清有效数字的含义）。同时还要注意读数的正确姿势。如：从天平的标尺上读数时，视线要与标尺上的游码相平，不能俯视或仰视。从量筒上读数时，视线应与凹（凸）液面的最低（高）处保持相平，不能俯视或仰视。如右图乙所示。1.4 根据测量仪器的构造原理，掌握它的使用方法和使用规则使用基本仪器的技能必须要注意把握仪器的使用方法与理解仪器原理结合起来，这样既有利于巩固基础知识，又能理解为什么这样使用仪器，只有理解了仪器原理，使用起来才会更加应用自如

9、。 如：天平是根据杠杆的平衡原理制成的，因此，使用前和称量时要保证横梁处于平衡状态，同时必须严格保护刀口，要理解保护刀口的重要性，从而自觉遵守使用方法和规则。2 科学规范操作实验的技能2.1 掌握实验的一般原理、进行实验设计和选择实验方法第一步，要弄懂科学探究的要素即：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行试验和收集数据、分析与论证、评估、交流与合作。第二步，根据第一步的七个基本要素明确各种实验的目的，原理，根据实验的原理进行设计。要清楚的知道实验所需的理论、物理定律、公式，电学实验用什么电路图。同时还要搞清哪些是已知量，哪些是被测量。然后根据实验室的条件选择实验仪器，进而设计好实验步

10、骤，画好数据记录表格。第三步，要正确的安装和调整仪器，正确连接电路。如：力学实验中的支架滑轮的安装，斜面的架设等，有时要对一些仪器做机械调整或电气调整。在电学实验当中，按照电路图连接线路时，要分清主回路和支路，从电源的一端开始沿主回路按顺序进行，将主回路连接完后，再连接支路。连接时主回路中的开关应该处于断开状态，最好将主回路和支路用不同颜色的导线连接，这样的目的是为了分清主回路和支路，便于观察和分析。线路连接好后，要进行检查，没有错误后才能通电。2.2 正确记录实验数据的技能(1) 数据的记录是实验的关键部分,数据记录正确与否对后面实验结论的分析是否正确有很大的联系,如果我们记录的数据是错误的

11、,那么我们最后得到的结论将与理论不同.在记录数据这个过程中要集中精神,按照实验步骤顺序进行和读取实验数据(在读数时一定要注意单位和实验要求的有效数字位数).(2) 有效数字带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字.有效数字的最后一位是测量者估读出来的(在此要求学生要清楚的知道哪些实验仪器有估读数,哪一些没有,例如:游标卡尺就没有估读),因为这一位数字是不可靠的,也是误差所在位.（3）有效数字位数的确定方法a.一切不为零的数字都是有效数字。如：12.43cm、2.345m、4.325kg都是有效数字，均为四位有效数字。b.在非零数字之间或在非零数字之后的零都是有效数字。如：1.005m、12.40

12、cm、6.000kg均为四位有效数字。c.在非零数字之前的零不是有效数字。如：0.012cm、0.45mm、0.0056kg均是两位有效数字，而“1”、“4”、“5”前面的零均不是有效数字。以上三种情况可概括为：从左往右数，从第一个不为零的数字起，数到右边最末一位估读数字为此，包括末位的零都是有效数字。d.有效数字的尾数与小数点的位置无关.如：21.56cm、216.5mm、0.2156m均为四位有效数字。e.乘方不算有效数字。如：3.6103kg,不是五位有效数字而是两位有效数字。5400m与5.4103m所表示的有效数字位数是不同的，前者为四位有效数字，而后者为两位有效数字，所表示的意义也

13、毫不相同，前者末位的“0”是估读的，后者“4”是估读的。前者所用的测量工具的最小单位为10m，后者所用的测量工具的最小单位是1000m。f.作为有效数字“0”，无论是在数字之间，还是在数字的末尾，均不能随意省略。例如：1.0cm和1.00cm的意义是不同的，1.0cm为两位有效数字，1.00cm为三位有效数字。两者的误差不同，前者厘米为准确位，毫米为估读位；后者毫米为准确位，0.1mm为估读位，因此其准确度不同。在实验中。测量时要按照有效数字的规则来读数。在处理实验数据进行加减乘除运算时，本来也应该按照有效数字的规则来运算，但由于这些规则比较复杂，中学阶段不作要求，运算结果一般取两位或者三位有

14、效数字就可以了。3 完成实验报告的技能物理实验除了使教师自己受到系统的科学实验方法和实验技能的训练外，通过书写实验报告，还可以培养教师从事科学研究和工程技术开发的论文书写基础。因此，实验报告是实验课学习的重要组成部分。在写实验设计，实验原理等过程中运用合作探究性学习，能够在整个撰写过程中熟悉研究过程，通过思考与探讨,写出来的实验设计与实验原理是进行实验之前的一个基础，这些过程使教师在实验教学中的主体作用得到了充分发挥，同时，在教师和学生的讨论研究过程中也加强了相互间的合作意识，同时也能让学生体验到做实验的乐趣。在中学阶段虽然很少要求学生写实验报告,但是作为一名物理教师写实验报告是教学的一项基本

15、内容，这也是必须具备的。在实验报告中要包括以下几个内容:实验名称、实验目的、实验器材、实验原理、方法和步骤、实验数据的记录、处理和分析，实验总结(实验成功或失败的原因,在实验中体会到了什么)。书写时层次要清楚，字迹要工整，作图要清晰，语言要流畅能够清楚的从实验报告中展现出自己的实践成果。简单介绍实验报告包括的几个内容:3.1 实验目的实验目的：即是本次实验所要求达到的目标或目的是什么。使实验在明确的目的下进行，可避免无目的地忙碌。不同的实验有不同的训练目的，通常教材给予明确阐述。但在具体实验过程中，有些内容并不进行或实验内容作了改变。因此不能完全按照书本上照抄，应按课堂要求并结合自己的实际情况

16、来写。3.2 实验原理实验原理是科学实验的基本依据。实验设计是否合理，实验作为依据的测量公式是否严密可靠，实验采用什么规格的仪器，要求精度如何？应在原理中交待清楚。写实验原理时必须有简明扼要的语言文字叙述。通常教材可能过于详细，目的在于方便阅读和理解。书写实验原理时不应完全照抄书本，应该用自己的语言进行归纳阐述。3.3 实验仪器设备在实验中，仪器设备是根据实验原理的要求来配置的，写实验报告时应该如实记录仪器的名称、型号、规格和数量（根据实验室实际情况如实记录，没有用的不写，更不能照抄教材），因为这些要素都能直接影响到实验结果。此项书写可以促使我们去思考仪器的用法和用途，从而有助于理解实验的原理

17、和特点 。3.4 实验总结完成每一个实验之后教师对自己实验过程的回顾、反思、总结和拓展知识的过程，也是实验的升华，教师应给予足够的重视。可以围绕以下几个问题进行思考：1） 你对本次实验的结果是否满意，为什么？如果不满意，你认为是什么原因造成的？如何改进？2） 为达到实验目的，实验的设计可以如何改进？这样改进的优点是什么？3） 你认为本次实验的关键是什么？4） 你对这类实验有什么更好的建议？5） 本实验对你们的动手操作能力或理论知识的学习有没有帮助？这些既能反映教师掌握知识的情况，分析和解决问题的能力，同时也能反映出教师设计实验时存在的问题，然后再对自己设计的实验进行改进,更重要的是培养了教师们

18、敢于思考，敢于创新的勇气和能力。关于实验报告中数据的处理与分析将在下一个大点中作重要介绍。4 处理实验数据的技能实验数据的处理是实验报告中的一个重要内容,同时也是实验是否成功的一个关键。下面主要介绍处理实验数据的一些方法4.1 直接比较法有些实验只需通过定性的确定物理量之间的关系,或将实验结果与标准值相比较,就可以得出结论,可应用直接比较法进行数据处理。4.2 逐差法测定匀变速直线运动的加速度采用了逐差法.它是用打点计时器打出的纸带计算加速度的常用方法,这种方法充分利用了测量数据,具有较好的取平均值的效果。4.3 图像法选取适当的自变量。通过作图可以找到或反映出物理量之间的变化关系,并能找出其

19、中的规律,确定对应量的函数关系。根据实验数据选取合适的坐标和坐标纸，通常用的有直角坐标和极坐标纸。为了描绘图线准确，测量值应尽可能多。选取适当坐标比例，使图线清楚为原则（图线不要过大或过小），位置适中。对于直线使其倾斜度在40-60之间为最佳，并且作到在坐标轴上可靠数据是准确的，可疑数据是估计的,在坐标轴上标明轴的名称、单位和整数的标度。根据实验数据确定原点的数值（不一定从零开始），以免浪费图纸，使图偏置一边。在坐标轴上实验数据用“”“”“”等任意一种符号表示，其叉点或心点是实验点的准确位置，用铅笔标出。同一条线上的实验点要用同一种符号标出。如果图上同时有几条线需用不同的符号表示，加以区别。在

20、图线空白处注明各图线代表的内容。各点标出后，用平滑的曲线将各点连接起来。为了减少误差，偏离曲线较远的点可以略去。4.4 列表法处理数据时,将所测得的实验数据列成表格,可以简明的表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题.列表常与图像法一起应用,且列表法常常是图像法的基础。为了发挥列表在数据处理中的作用，在设计表格时，要简单明了，能够容易看出有关物理量之间的关系，表格中各符号所代表的物理量的意义要清楚，并写明单位。单位一般写在标题栏，不重复的记录在各数据上，表中数据要正确的使用测量结果的有效数字，以反映测量精度。在表中不能说明的问题可在表下加以说明。4.5

21、平均值法通常在同样的测量条件下,对于某一物理量进行多次测量的结果是不完全一样的,用多次测量所得到的平均值作为测量结果,看做近真值。4.6 描迹法描迹可形象直观的直接反映实验结果。如“研究平抛物体的运动”实验就采用了描迹法。4.7 误差分析物理实验时要对一些物理量进行测量,各被测量在实验当时条件下均有不以人的意志为转移的真实大小,此值称为被测量的真值。测量的理想结果是真实值,但它是不能确知的。因为受到测量仪器和实验环境条件的影响,并且观察者操作和读数不能十分精确.理论也有近似性,所以测量值和真实值总是不一样的,这就是误差。误差存在于一切测量之中，而且贯穿测量过程的始终。在实验中，每使用一种仪器，

22、进行一次测量都会引进误差。测量一个待测量用的仪器越多，连续测量的次数越多，所经历的时间越长，引起误差的机会可能就越多。误差很可能湮灭测量值，即误差大于或接近测量值。因此，讨论误差的来源及如何消除或减少误差是提高测量精度，使测量结果更为准确的关键。对于误差的来源可以概括为五个方面:理论、仪器实验装置、实验条件，观察者和监视器。测量值的误差均同时包含系统误差和偶然误差。研究误差的主要目的在于:尽量减小测量值中的误差和对残存的误差的大小给出某种估计值。(1)系统误差各测量值的差异在重复测量时依然不变,这表明其测量误差的符号和大小是恒定的此类误差称为系统误差。对实验进行系统分析或对比之后,可以得知其系

23、统误差的来源,并可采取一定的措施去消减误差。工厂生产仪器要经过设计、选材、加工、组装和校验一系列过程，在此生产过程中产品将或多或少偏离设计值，这是仪器的基本误差。国家规定工厂生产某一准确度等级的某种仪器，仪器的基本误差必须小于相应等级的允许误差。但是任何精密的仪器都是有误差的。系统误差主要来源于仪器误差、理论误差、环境误差。减小系统误差的方法是：校准测量仪器，改进实验方法。对系统误差的研究主要目的在于：探索系统误差的来源，设计实验方案消除或消减该项误差；估计残存系统误差的可能范围。(2)偶然误差 在相同条件下的重复测量中，其测量值一般不尽相同，这表示每次测量的误差不同，并且在测量以前不可预知测

24、量值是偏大还是偏小，这一类误差称为偶然误差。偶然误差主要来源于各种偶然因素、对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生。减小偶然误差的主要方法是：多次测量取平均值。5.自制教学用具的实验技能 新课程标准要求从生活走向物理，从物理走向社会。因此，教师充分利用我们身边的资源自制教学用具将更具意义，有利于教师的自身发展，同时也能使物理实验更形象，消除学生的神秘感，使学生的印象更深刻。比如我们在学习光的折射、全反射时可带上碗、筷、硬币、硬纸片、剪刀、桶、豆浆或牛奶、手电筒或红外线光源等，指导学生自己动手操作，给学生在实验中发现光的折射规律和全反射的条件等等，只要我们留心生活，就能从生活用品中提练物理教

25、育的素材。在自制教学用具中要做到以下几点：(1)经济性自制的教具应该是少花钱或不花钱，这样教具成本低，只要能达到演示效果就行。所以，提倡“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”。(2)可靠性自制的教具能坚固耐用、不易损坏；安全可靠、工作稳定、具有重复性能好的特点。(3)可观性教具是演示物理现象给全班同学观察的，不是一个人拿在手里的袖珍玩具。所以自制教具尺寸应该尽可能大一点。力争做到“尺寸够大，简单明了”。(4)启发性制作的教具应该有丰富的物理学思想，有启迪学生的思维，有利于培养学生的创造能力。我们提倡让学生能看懂它所需要演示的物理道理。(5)环保性在人们的环保意识越来越来强的今天，我们更要加强对学生进行环保教育，因此在制作教具的过程中必须要求无污染、节能。(6)安全性任何工作必须以安全为前提，为了保证安全，不宜直接使用带有微量放射线的荧光材料，水银、火药、含铅量多的粘土、农药、发霉变质的东西、不健康的图片、没有进行磨边处理的玻璃片等等也不宜使用，不要直接处理会引起过敏的植物、有毒的物品，自制教具的电压都应控制在安全电压范围之内。总结：实验对于物理这一门自然学科来说是一项重要的内容，中学物理实验的目的是通过实验，重现前人已经发现的物理现象，让