石大中学物理综合性研究性实验指导

PAGEPAGE4中学物理综合性研究性实验指导师范学院物理系学生分组实验的设计与研究第一部分学生分组实验教学研究和实验设计的基本要求一、学生分组实验的基本过程1.准备阶段：本阶段的主要任务是使学生弄清楚实验的目的、内容及有关的原理，认识仪器，了解仪器使用方法，做好实验记录的准备工作.2．实验操作阶段：该阶段教师的主要活动是指导学生调整仪器，控制实验条件的变化，进行观测和测量，要注意协助学生排除实验中出现的故障.概括起来讲就是教会学生使用仪器和掌握实验基本方法.一般分三步：（1）预备性调节：各个仪器的安装位置要满足一定的要求.如有的要求底座水平，有的要求垂直.电学实验中，电路的连接要正确，还要考虑观察、操作、检查的的方便；在光具座上的仪器应保持共轴.测量仪器必须进行零点调节等等（2）正式操作观察：对各类仪器必须按一定的操作规范行事.特别要提出明确的禁令，如温度计不能当搅拌器用，不允许用导线短接电源试探，不允许用手摸光学镜头等.操作要有一定的顺序.当实验中发生困难时，要学会手脑并用，逐步缩小探寻的范围（3）拆除整理仪器：拆除仪器要有一定的顺序，要养成实验结束时清理仪器的好习惯3．处理数据、分析结果及完成报告阶段：对记录下来的数据还必须测得的数据整理归纳，实事求是地分析实验结果，完成实验报告.实验报告一般应包括如下部分：实验目的、装置与器材、实验原理、实验步骤、数据记录及计算、问题讨论等，报告应力求图表正确，文理通顺.表格设计的基本要求.（1）说明实验条件（2）要有原始数据记录栏（3）数据表示要完整，栏目中要说明物理量的符号和单位（4）要简明，便于总结出物理规律图示法是处理数据常用的一种方法.它的主要优点有两个：一是简明直观、便于比较，二是利用实验中的有限数据作出图线后，可以从中找到那些无法通过实验直接得到的数据及相关的其它数据二、设计学生分组实验的基本要求1.突出学生实验的设计思想和探索方法2.有利于实验技能的训练和锻炼3.有一定的定量要求4为了在中学分组实验中达到一定的定量要求即测量误差的要求,教师应注意如下几个问题:(1)应使学生认识研究误差的意义(2)指导学生测读数据(3)研究减小误差的方法(4)控制误差范围(5)符合安全要求(包括学生人身安全和仪器设备的安全)三、开展学生分组实验的教学研究主要研究如下几个方面:1.如何创造条件,完成课程标准规定的学生分组实验2.难点实验的突破办法3.开发与设计一些新的学生实验项目4.研究学生分组实验的教学方法第二部分学生分组实验专题研究示例一滑动摩擦力和滑动摩擦系数的测定1.设计思想提示因为摩擦力不可能直接读出,所以只能通过二力平衡的方法来间接测量.课本上是用动平衡的方法,它要求滑块作匀速运动,这是造成实验困难的主要原因(用手牵引很难保证匀速)如果让支撑物运动,而保持滑块静止,那么滑块所受的支撑面的滑动摩擦力必然与拉力平衡,此时对支撑物的运动没有严格的匀速要求,读数较容易稳定,変滑快的动平衡为静平衡,是本实验设计的出发点.2实验器材弹簧秤（250g）、力学小车（2个）、长木板（50＊80＊1cm）、木块（10＊6＊4cm）、细线绳、定滑轮、砝码（物理天平用）、棉布、毛巾等

3．试拟定出试验步骤4．给出实验结果示例二用斜杯溢水法测定固体物质的密度1.设计思想提示用溢水法测定固体的体积是人们所熟悉的一种方法，它的优点是可以测量形状不规整的固体的体积，包括密度小于水的固体在内.用天平直接测出固体的质量和间接测出固体排开水的体积，就可以间接测出固体密度，没有溢水杯时可用倾斜烧杯代替2实验器材大烧杯（500ml），小烧杯（50ml）、量筒、天平、待测固体（石块）等3．试拟定出试验步骤4．给出实验结果示例三用圆锥摆验证向心力公式1.设计思想提示在圆锥摆运动中，由向心力F＝，用秒表测出一定摆长l的摆沿半径为r的圓作水平匀速圆周运动的周期T，将测得的T与用圆锥摆周期公式计算的T0进行比较，即可粗略地验证向心力公式.2．实验器材LMgLMgL3．试拟定出试验步骤4．给出实验结果示例四验证盖吕萨克定律设计思想提示本实验的目的是验证盖吕萨克定律，研究摄氏温标和热力学温标的换算关系.通过本实验使学生了解可以将图线的局部放大以更精确的反映实验数据间的关系，了解可以通过坐标的变换来简化实验公式.2．实验器材一端封闭、粗细均匀的玻璃管，中间用机油封闭出一段空气柱，钢皮尺，大烧杯，温度计（0－1000C）3．试拟定出试验步骤4．给出实验结果示例五测量表头的内电阻1.设计思想提示用三种方法测量表头内阻，使学生掌握测量表头内阻的原理和方法.这三种方法是：替代法、半偏法（1）、半偏法（2）2实验器材待测表头、作指示电表用的直流电流计、电阻箱、滑动变阻器、学生电源、单刀双掷开关，导线.3．试拟定出试验步骤4．给出实验结果示例六测电源的内阻和电动势1.设计思想提示应用全电路欧姆定律测电源内阻和电动势，具体测量方法是测路端电压和电流的方法.通过实验加深理解电源路端电压随电流变化的规律，并领会用图线法处理实验数据的特点.在这个实验的基础上，可以让学生设计实验，研究串并联电池组的电动势和内阻.为避免方法上的重复，可以用电阻箱和伏特表来设计.2．实验器材电阻箱、伏特表、安培表、滑动变阻器、可调内阻电池、导线、开关七用油膜法估测分子的大小设计思想提示实验采用油膜法估测油酸分子的大小，使学生对分子的大小数量级有一个比较具体的初步认识.油酸的分子式是C17H33COOH.他的一个分子可以设想是由两部分组成：一部分是C17H33，它不受水的吸引，另一部分是COOH，它对水有很强的亲和力.当把一滴经过酒精稀释的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开而形成一个近似圆形的油薄膜（溶液中的酒精溶于水，挥发后在水面上留下一层纯油酸）其中C17H33部分冒出水面，而COOH部分却在水中.实验已经发现这层油薄是一个分子的厚度，即这层油薄膜是一个单分子层，油酸分子是直立在水面上的.因此估算油酸分子的最大长度只要求出这层油薄膜的厚度即可.2．实验器材浅盘、200毫升稀释油酸溶液、量杯、、2毫升注射器及针头一支、水彩笔一支、坐标纸、铅笔、痱子粉3．试拟定出试验步骤4．给出实验结果示例八测凸透镜的焦距图象法（1）计思想提示通过实验逐次测出凸透镜成像时的物距u与像距v根据u、v值绘制uv与u+v的关系图线，由成像公式，可推出，由此可知，图像中的斜率即为凸透镜的焦距（2）实验器材光具座及其附件，凸透镜、光屏、蜡烛、坐标纸（3）试拟定出试验步骤（4）给出实验结果示例2平面镜辅助法（1）设计思想提示物体处在透镜的焦平面上，通