中学实验教学

中学物理实验教学主讲人：刘捷Email:sxtyliujie@126.com

2015年9月考试安排：演示实验：兴趣小实验、自制教具（40%）分组实验：实验教案、实验操作（40%）平时成绩：出勤、作业（20%）课程安排：实验教学总论力电光实验、分组实验准备分组实验操作考试（教案+操作）演示实验考试自制教具演示

激起求之欲望，不是只停留在表面现象上。实验是一种有目的性的操作行为。

学生本身有操作的欲望，让学生动手去作，使学生兴趣得到发展——战胜困难，体会成功的喜悦由此转化为一种热爱科学的素质和志向。§1、

物理教学必须以实验为基础§中学物理教学原则第三条规定：“创设物理环境，突出观察实验的原则”在课堂为主的学习中，最好的方法是：

实验实验可以突出某种因素的作用，使单一的、直观的实验可以重复演示，便于观察。1.1实验能为学生学习物理提供符合认识规律的环境那么，用什么来创设物理环境呢？大气压

1、人们感受不到大气压，但简单的实验却使你相信它确实存在，而且在各个方向都有。

（覆杯实验）水水水空气空气空气？大气压

2、马德堡半球八匹马的力八匹马的力？力大气压作用静摩擦力的方向静摩擦力的方向学生不好理解，如果作这样的实验，就非常明显。如刷子。静摩擦力的方向?F0FF5

水如果将水抽出气球将怎样？纸锅烧水为什么不漏呢？水物理实验具有：

真实、形象、生动的特点。对学生有吸引力，极易唤起他们的兴趣。使他们惊奇、不解！出乎他们意料之外。1.2实验能培养学生学习物理的兴趣，

激发学生的求知的愿望在以课堂教学为主的学习形式，离开实验，发展学生的能力是无法想象。那么，这个途径是什么样的过程呢？应当说：实验是一种综合能力的培养过程.如图所示：实验信息流程图1.3实验是发展学生能力和使学生得到

科学方法训练的重要途径1、教材实验资料2、感觉器官3、思维加工语言器官信息库控制观测现象操作器官人脑语言表达反馈手用眼、耳再看、再听文字表达由图可知，学生阅读实验资料，通过感官接受信息（形象和数据），传到大脑，进行加工。加工的同时完成四个方面的任务。1、存储信息；2、控制语言器官表述；3、控制感觉器官继续感知；4、控制操作器官,一方面用文字表达,一方面控制观测现象便于感知。连续不断的循环往复—形成能力。

1.4有利于培养学生良好的

道德素养和科学作风

实验需要一丝不苟，实事求是,严谨，刻苦,认真锻炼意志。综上所述实验在完成物理教学任务中占有非常重要的地位,我们要始终坚持以实验为基础的教学方向.§2物理实验的分类及各类实验的作用实验的种类各种实验教学课型典型实验的特点与作用1、演示实验2、学生分组实验3、课内小实验4、课外实验5、创新性实验2.1实验种类1、将演示实验与讲授法结合

——演示讲授课2、将演示实验与学生讨论法结合

——演示讨论课3、将演示实验与学生练习结合

——演示练习课4、将分组实验与讲授法结合

——边教边实验课2.2各种实验教学课型2.3典型实验的特点与作用1、演示实验的特点与作用2、学生分组实验的特点和作用3、课内小实验的特点和作用4、三类实验的比较特点：以教师为主要操作者的表演示范实验。作用：①引入课题，激发学生的求知欲望。例如：A、不动量筒，如何将乒乓球取出——浮力

B、鸡蛋往桌面上一磕就碎，从一米高自由下落到海绵块上，碎不碎呢？——动量定理1、演示实验的特点与作用奇怪海绵作用：②提供必要的感性素材，帮助学生建立和认识规律。

在课堂教学中，教师常用演示实验展示物理现象变化过程。特别是学生日常难以见到的，与学生的日常经验相抵触的现象和过程，用以丰富学生的知识，建立正确的概念和规律。物体的弹性与变形有关，橡皮、弹簧有弹性。石头、玻璃是否有弹性呢？力说明玻璃瓶变形力力力正面侧面液面细管内径2MM作用：③进行观察和思维训练，巩固和应用物理知识

由于演示实验中教师的可控制特点很突出，使教师能够有意识的选择和设计实验内容和程序，将需要的现象展示出来。使学生进行观察、思考、巩固、应用物理知识。从外部测量，来判断里面的结构。（大电解电容，1000F，数千欧电阻，并联）判断：已知二个电子原件，求：种类和连接方式。R×100欧姆表例如黑箱问题作用：④提供示范，为学生训练实验技能创造条件。示范有二方面

A、介绍仪器、步骤、方法、技能。

B、态度、作风、习惯等。要告诉学生看什么、怎样看、会出现什么现象、这现象说明什么、是什么原因造成的。特点：学生独立完成实践活动学生利用整节课的时间在实验室里亲自动手操作、观察、总结。作用：培养学生独立思考、操作能力。分类：A、研究性（探索性）实验；

B、验证性实验；

C、测定性实验；

D、基本仪器使用训练性实验；

E、装配技术训练性实验。2、

学生分组实验的特点和作用特点：A、短小灵活（几分钟），容易穿插在

教学的某一环节中。

B、前后桌一组，全体同学一起做。

C、形成边学边实验的课型。3、课内小实验的特点和作用作用：A、克服“满堂灌”的现象，学生有动手的机会，有利于发挥学生的主动性。

B、小实验中穿插教师启发、学生间的讨论，

有利师生交流，充分发挥学生主体作用。C、小实验机动、灵活、方便、可增加学生实

验在教学中的比重，使学生有更多训练技

能的机会。在以讲授为主的课型中，加入

小实验可以得到非常好得效果。4、

三类实验的比较课堂实验种类教师得影响程度学生独立活动量演示实验大小中中小大课内小实验学生分组实验各有优势，关键是应用灵活演示实验在中学物理教学实验中：展示教学艺术，化枯燥为生动，化抽象为具体；形式灵活，功能多样；占比重大、受学生欢迎。适应于：引入课、巩固课等§8.3演示实验教学水1、要有明确的目的不同的环节、不同的目的、不同要求、内容不同，不能追求形式，要看有无必要演示。演示什么，让学生看什么，怎样演示，都要讲清楚，有明确的针对性。例如：液体压强。A、液体对容器底部有压强B、液体对容器侧壁有压强（可自制教具）3.1演示实验的基本要求2、要明显、直观（要让大家不费力都能看清楚）海绵海绵A、演示现象要明显例如：压力小桌实验使实验效果明显的一般方法：仪器尺寸加大、加强背景提高反差、光杠杆、投影、电路放大、显微放大、注意仪器高度等B、仪器简单，过程明了气体热膨胀凸凹桥的受力物体

有色液柱NVGNVG怎样让学生相信这一结论？（作业）N<GN>GC、视、听器官并用经研究得知：单听觉接受率，15%单视觉，从图象接受率，25%视、听结合时，接受率，65%看来声象并茂效果最好。例如：自由下落或从斜面上往下

运动都是加速运动。但从人的视觉看，不是很清楚，如果利用听觉，效果是十分明显。3、要安全、可靠

A、课前做好充分准备（保证每一件仪器正常使用）

B、确保安全（220V、380V市电、热水、煤气）

C、正确对待失误，切勿弄虚作假。4、要有启发性

演示实验要能提供丰富的感性材料，变抽象为形象，变隐蔽为直观，以激发兴趣——这就是启发。

锺A、庙里闹鬼？磬A、共振3412铁皮1动后，哪个球振幅最大B、沉浮子

现象：加力，进如浮沉子中水的质量增大，所以此时G>浮力，下沉。不加力，浮沉子中的水在浮沉子中空气的压力作用下跑出来，即浮沉子中水的质量减小，G<浮力，上浮。浮沉子中的气体体积只与薄膜受力有关！当浮沉子达一定深度时即使撤去压在薄膜上的压力，它也不再上浮。就是将薄膜去掉沉浮子也不上来。吸水减压后，浮沉子才上浮。不动由演示引发的问题，只是启发思维的开始；要推动思维展开，仍须教师不断的引导。——这样演示才能成为思维向前推进的向导。

演示实验目的在于辅助教学，创造一个合适的物理情景，有利于学生学习，培养观察能力。关键在对学生的观察进行指导。观察指导有两层含义：

1、吸引学生注意观察

2、教给观察方法，告诉学生往哪看，看什么。正确的观察指导应做到下列四点3.2演示实验教学中的观察指导1、明确观察目的，做好观察的思想准备

演示实验是给学生全体看的。因此，要先介绍仪器，说明用途、目的，让全体学生有思想准备。

常见的毛病是教师在实验中草率，毛手毛脚的，不顾学生。使得做完实验，学生还不知是为什么要做这个实验，看什么关键现象。

例如演示液体内部压强与深度关系的规律应先向学生明确要观察的四个问题：其一、是液体内部压强与深度的关系；其二、是液体内部在各个方向上是否都有压强，（特别是向上的压强）及它们之间的关系；其三、是让学生明确U型管压强计的构造及功能；其四、是在实验时，先让学生体会U型管两侧液面的高差越大表示压强越大（用手压橡皮膜）。（拿实物对照来讲）EKLR2、突出观察重点，排除无关因素的干扰

例如：“自感”

通常教材介绍自感现象是按下列电路来说明：

当K断开时，R并不立刻熄灭，有一延迟现象，表示线圈L

中有感生电动势。

实际效果是延时的现象学

生没有注意，灯泡突然一闪很

亮的现象确十分明显,使学生将

信将疑。（原因是L/R太小延

时常数太小。）如何解决？（作业）3、从整体到局部，在从局部到整体，培养观察思路。

观察的全面性是客观反映事物的属性的前提，是培养学生正确的观察思路。

4、纵、横对比，把握事物特征观察的深刻性在于，透过表面现象抓住事物的本质，利用对比观察是思维向纵深发展的很好方法。总之，演示实验一定要注意，使学生的观察与思维活动紧密结合。例如：光电效应---紫外光+++紫外光---白光A、闭合B、不闭合C、不闭合锌板1、逐步学会自学实验讲义（教材）通过自学和辅导使学生理解实验内容：目的、原理、方法、步骤。2、逐步养成正确认识基本量具、仪表的习惯。知道量具的名称、外型、铭牌、构造，教师的辅导下阅读说明书。了解仪器性能、使用条件、量度范围、精度。3、逐步养成良好的操作规范，进行正确的实验操作。实验操作一定要按步骤进行！§4学生分组实验教学

4.1学生分组实验技能训练的教学目的（1）装配仪器：例如，装配天平先将横梁放在止动架上，才能安放挂勾、挂架、和托盘。（2）仪器的预备性调整例如：仪器底座调整——水平；变阻器滑动的初始位置，旋钮；仪表的零点；电子仪器的预热；光学仪器的共轴；调整的最后一步是检查：①装配是否正确，②是否处于规定的初始状态上。（3）启动工作与观察记录启动步骤，记录有效数字位数。（4）实验结束工作按规定顺序拆除，整理仪器。检查仪器材料是否损失，整理桌面，板凳归位，一切设备复原。登记。4、逐步掌握实验操作的规范动作（操作切忌随意性！）例1物理天平的操作A、在调整时，一般用手握住止动旋纽，不论调节底座、横梁、放卸待测物和砝码、拨动游码。都必须在止动期内进行。B、需要观察天平是否平衡时，在轻轻地顺时针旋止动旋纽。C、当横梁处于上升状态时，左手不可脱离止动旋钮。例2如图用右手取砝码，镊子口的凹边应当朝上。待测物体与砝码都应放在托盘的中央。例3如图拿烧杯倒液体例4未被固定物体时,左手拿物体（被测物）右手无名指与小指握弓型架，右手母指与食指操作旋轮。如图固定物体时，左手握弓型架身，右手旋转螺旋套管。当螺杆开始接触被测物体时应旋棘轮，使螺杆前行，压住被测物体，待听到“咔咔”声时，再行读数。例5如图用手调节滑线变阻器的滑臂时，应以另一手扶住陶瓷支架的上方。例6如图用手拿透镜时，切不可触及透镜表面。

5.学会正确测量读数

①检查零点是否正确——“调零”②观察线与表面垂直③读数要读到最小分度的下一位，范围是最小分度的1/10——1/2。例如：用毫米刻度尺读出15mm和15.25m都是不对的。不论哪种量具，都应先看量程、看表的级别、再看最小分度、看零点、最后读数、记录。6.学会正确处理数据处理数据的常用方法有二种，计算法和图示法。（1）计算法多用平均值法来减小误差。（2）图示法的优点有二条①简明、直观、便于比较，特别是探索物理规律很有用（根据曲线，拟合公式）②利用实验中的有限个数据作出图线后从中能找到那些无法从实验里来得到的数据。图示法要求①直角坐标系二量均是直接测量量②坐标原点不一定是零点③坐标分格要能恰当的反映出有效数字，坐标标度应划分得当，以不用计算就能直接读出图线上每一点的坐标为宜，通常用1、2、5而不用3、7、9来标度，最小格与可靠数的最后一位对应，估读数在最小格内读取。因变量自变量30403234363838.6④图线应占满图纸的大部分都小因变量自变量因变量自变量因变量自变量因变量自变量横向单位小纵向单位小合适⑤描点和连线用削尖的铅笔点点，为明显起见，用+表示曲线要光滑，特殊点（偏离离其他点太远的点）弃之。曲线不一定经过全部测定点是正常现象。一般是靠近大多数的测定点，并使测定点均匀分布在曲线的两侧。+++++++++++依次用取中点连折线法，构成圆滑曲线使测定点均匀分布在两侧。7.学会写实验报告实验报告一般包括：实验目的、装置与器材、实验原理与步骤、数据记录与计算、结论与讨论等部分，逐步地要求学生学习自行设计实验报告。在设计报告时应让学生学习用比较简洁的文字，直观的图示来表达报告的内容。数据表格的设计应做到：说明实验条件；要有原始记录；栏目中应注明物理量的符号和单位；力求简明，便于总结物理规律。4.2学生分组实验的一般过程和教学要求1、准备阶段及其要求2、操作阶段及其要求3、总结阶段及其要求（1）明确实验目的；（2）理解实验原理，掌握实验方法；（3）认识实验仪器；（4）做好操作、记录准备工作。核心问题是理解实验方案（利用提问的方式，这是调动学生实验主动性的极好方式。）1、准备阶段及其要求例如《电流表改装成电压表》可布置成下列问题：（1）怎样才能将电流表改成伏特表？（应串并联电阻），在计算电表的附加电阻时，应知道电流表的哪些参数。（满偏电流Ig，内阻rg

）（2）要测电流表G的内阻rg，为什么要求R远远大于R’呢？怎样才能保证R远远大于R’？GRK1EKR'rgrgR´Ig不变要使加R´后，不能使通过R的电流有明显的变化。即要调节R´时，使得R´=rg选R=100R´，在测rg时，，要保证所选择的输入电压不会使电流表的电流超过其满偏值。

（3）校正电压表时，应按怎样电路来测试？改变电压应采用滑动变阻器的分压电路还是限流器电路？如图，V是标准伏特表，改变变阻器R2的触点，使V的读数分别为0.5伏特、1伏特、1.5伏特、2伏特时，看改装的伏特表的读数是否正确？（注意搞清楚改装后的电流表上刻度盘的每一小格表示多大电压）算出改装的伏特表相对于满刻度的百分误差（满刻度是2伏特，如果改装的伏特表在2伏特时与标准伏特表的读数相差0.1伏特，那么它相对于满刻度的百分误差是5%）。R1GVR2KE学生了解了方案，还不能认为是完成了必要的准备工作，还要考虑学生是否具备了进行实验的技能。2、操作阶段及其要求这是将方案变为实践的阶段，学生的主要任务是：（1）安装（2）调仪器（3）操作控制实验条件变化，观察测量（4）记录数据（5）排除故障。这是培养学生实验技能的良好习惯的关键阶段。要求学生：（1）按程序规范去作，自觉执行规范（2）要求学生脑手并用，在不违反科学上有所创新（3）要求学生实事求是，一丝不苟（4）整洁、爱惜仪器、有始有终。任务是：处理数据，分析结果，完成实验报告。教师引导学生：发挥思维能力作用；学习处理数据的方法；了解影响实际结果的因素；培养实事求是的态度和作风。3、总结阶段及其要求[附]学生分组实验教学教案一则四川成都七中胡常楷用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻[教学目的]1、使学生掌握用伏安法测定电池的电动势和内电阻的方法。2、培养学生分析、处理实验数据的能力，并在取得实验数据后，能用公式法和图解法求出电池的电动势和内电阻。3、通过对几个问题的讨论，使每个学生对测定电池的内电阻和电动势有较为全面的认识。[实验器材]电源（串联的两节干电池）、电流表、电压表、滑线变阻器、电键、导线等。[课时分配]两学时，第一学时检查实验预习情况、做实验并取得实验数据。第二学时处理实验数据，求出电池的电动势和内电阻，在此基础上开展讨论。[教学过程]（第一学时）一、检查实验预习情况课前要求学生阅读教材72——74和339——340页，思考“预习思考题”以及写好预习报告。本次一开始，教师通过下列方式检查预习情况：1、提问：本实验的目的和要求是什么？实验目的：测定电池的电动势和内电阻实验要求：采用伏安法测量。改变外电路的电

阻R，测定对应的几组V、I数据后，分别用公式法和图线法求出电池的

电动势和内电阻2、抽学生在黑板上画出该实验的电路图（如图），估计一般能够画出，若有错误，让学生检查和纠正。对主动在黑板上作图或纠正错误者，教师应即时表扬。RAVK3、用小黑板展示，事先画好的下列电路图让学生判断哪些是正确的，哪些是错误的？VA+-+-KE（1）AVR+--+EK（2）RVA+-+-KE（3）AR-+KE+V-（4）

（1）和（2）正确，（3）有错误，电流表测量的不是干路的电流。（4）有错误，电流表是反接的，K不能控制电压表，滑线变阻器未起作用。教师归纳：连接正确时：电压表量端电压；电流表量干路电流；K控制整个电路；电压表和电流表与电源的连线为正接；R应能连续变化。4、讨论怎样用图线法求电池的E和r？学生讨论回答，教师小结：以I为横坐标，以U为纵坐标，通过改变可变电阻R的大小，得到对应的各组I、U值。由欧姆定律，I、U的关系是U=E-Ir，即U是I的一次函数，故它们的关系应是一条直线。通过描点连线，将直线延长，使它与纵轴和横轴相交，与纵轴相交的纵坐标表示外电路断路时的路端电压。IU0E

因为U=E-Ir，断路时，I=0