高中物理实验教学实例分析-李剑虹

高中物理实验教学实例分析-李剑虹第一页，共72页。高中物理实验教学

实例分析李剑虹

第二页，共72页。一、实验教学的目标和要求二、实验教学实施过程的注意事项三、实验教学实例第三页，共72页。一.实验教学的目标和要求（一）课程标准的三维目标：知识与技能过程与方法情感态度与价值观第四页，共72页。（二）实验教学的三维目标：认知领域的实验教学目标操作领域的实验教学目标情感领域的实验教学目标一.实验教学的目标和要求课标：知识与技能过程与方法情感态度与价值观第五页，共72页。（二）实验教学的三维目标：认知领域的实验教学目标(四层次)一.实验教学的目标和要求1．知道——能记住学习过的实验内容。是对实验内容、实验过程的回忆和识别。主要包括：（1）知道基本仪器的用途、主要构造及各部件的作用。（2）记述基本仪器的操作方法。（3）记住测定基本物理量的实验目的、方法、简单的步骤和结论。（4）知道实验中要观察的对象及基本现象，记住现象说明的基本问题。

第六页，共72页。（二）实验教学的三维目标：认知领域的实验教学目标(四层次)一.实验教学的目标和要求2．理解——能初步理解实验的原理、步骤、方法、操作规程、注意事项以及要点，主要包括：

（1）懂得常用仪器的构造原理和读数方法。

（2）理解重要实验的原理。即明确实验中所运用的物理知识和所要观察的物理现象，以及所要观测的物理量，知道观察和测量的方法。

（3）能够对观察的现象和测量的结果，运用所学的物理知识进行正确地判断、解释和分析。第七页，共72页。（二）实验教学的三维目标：认知领域的实验教学目标(四层次)一.实验教学的目标和要求3．掌握──指的是能运用学过的实验知识和方法，去解决新情况下的简单问题。主要包括：

（1）会设计实验步骤，会选择实验仪器，并会用不同的方法进行实验。

（2）会通过观察、分析、计算得出结论，并用来解释其它有关简单的问题。

（3）会对实验结果进行分析，找出在教材范围内影响测量结果准确性的因素。

（4）能根据要求，写出完整的实验报告。第八页，共72页。（二）实验教学的三维目标：认知领域的实验教学目标(四层次)一.实验教学的目标和要求4．评价──对有关的重要实验，掌握其设计思想，提出改进的方法，并能设计一些新的实验。主要包括：

（1）能够正确理解实验目的、原理、方法与步骤之间的关系。

（2）能对实验误差进行简单地分析。

（3）能够指出一个实验系统产生错误的原因。

（4）理解一个实验系统的局限性，并力求寻找改善的方法。

（5）根据实验的结果，提出新的假设，设计出新的实验方案。较高要求第九页，共72页。（二）实验教学的三维目标：操作领域的实验教学目标(四层次)一.实验教学的目标和要求1．模仿操作──能在教师讲解或示范下进行的动作。这一层次的动作机械，协调性差，意识参与程度不深。主要包括：（1）知道实验中所用基本仪器的名称和实验的操作方法，操作规程和读数方法，并能比较正确的读出测量的示数。（2）能明确观察对象的主要特征及其变化的条件。（3）能用适当的语言对观察到的现象进行描述。（4）能重复教师的示范操作。第十页，共72页。（二）实验教学的三维目标：操作领域的实验教学目标一.实验教学的目标和要求2．意识操作──学生完全在独立意识控制下进行的操作。这一层次的操作，动作不够熟练，但能独立地完成操作过程，并在规定时间内完成实验任务。主要包括：

（1）能按照基本仪器的操作步骤和规程，对基本仪器进行调试和操作。即做到“会拿”、“会放”、“会调”、“会接”、“会读”。

（2）能按照实验目的和要求，正确地选择仪器和器材，对仪器和器材能进行正确地组装，并使仪器布局合理，便于观察、读数和操作。第十一页，共72页。（二）实验教学的三维目标：操作领域的实验教学目标一.实验教学的目标和要求2．意识操作──

（3）对组装好的实验装置，能按照实验内容和步骤，按一定的程序进行正确地调试和操作。

（4）会正确地选择观察目标，准确地观察、读数，独立地设计表格，认真无误地记录实验数据。

（5）能够排除简单仪器的故障,并了解产生故障的原因

（6）实验完毕后，能对实验仪器和用具进行整理。第十二页，共72页。（二）实验教学的三维目标：操作领域的实验教学目标一.实验教学的目标和要求3．定型操作──对重要的实验仪器和重要的实验经过，通过多次练习，已经达到比较熟练程度的操作。这一层次的操作，动作较熟练，且操作过程的时间短，质量高。

（1）能够熟练地调试和操作仪器。

（2）能在较短的时间内组装好仪器。

（3）能对组装好的仪器放为熟练地进行调试和操作。第十三页，共72页。（二）实验教学的三维目标：操作领域的实验教学目标一.实验教学的目标和要求4．创新──在提高学生实验探索能力的基础上，要求他们有创新的意识。

（1）能改进实验装置和实验手段。

（2）能独立进行实验和实验设计。

（3）能根据实验的目的设计出新的实验方案，并能在操作过程中对原实验方案的合理性、科学性进行检验。

（4）在课外实验活动中，能应用在课堂物理实验中学到的物理知识，独立思考，以设计出新的实验方案，并动手操作。较高要求第十四页，共72页。（二）实验教学的三维目标：情感领域的实验教学目标一.实验教学的目标和要求实验中的动机、态度、习惯、兴趣等都属于情感领域。动机──知道做实验的意义，并有做好实验的愿望。态度──在实验过程中，具有尊重事实，专心致志，严肃认真，一丝不苟的科学态度。习惯──实验前有预习的习惯，认识仪器的习惯，实验过程中有严格按规范操作的习惯，认真观察现象、记录数据的习惯，手脑并用、随时思考的习惯，爱护仪器、注意安全和整洁的习惯，并养成用实验手段研究物理问题的习惯。

第十五页，共72页。（二）实验教学的三维目标：情感领域的实验教学目标一.实验教学的目标和要求兴趣──对实验有浓厚的兴趣，强烈的追求，具有克服困难的坚强意志。品格──树立为科学献身，为人类造福的远大理想，培养为科学真理奋不顾身，勇往直前的优良品格。情感领域的教学目标是对学生实验素质、实验素养提出的要求，这些要求是长期的，教师应当有意识地在每个实验中加以训练和培养。第十六页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（一）避免三种情况现象一：学生通过媒体“看实验”。

原本可以让学生动手做的实验却用多媒体来展示，美其名曰“现代技术的运用”。重讲授、轻活动适合通过媒体看的实验：卢瑟福的α粒子散射实验

第十七页，共72页。

粒子散射实验点击观看动画第十八页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（一）避免三种情况现象二：程式化实验，以单纯的机械操作为主。学生根据教师讲解的实验目的、器材、步骤，按照规定的程式进行操作，去获取教师（或书本）要求得到的实验数据（或结果），而不需要去考虑实验为什么这样做，怎样做，更不必考虑实验中可能存在什么问题，思考解决方法。重结论、轻过程；重机械训练、轻实质体验第十九页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（一）避免三种情况现象三：试题实验，学生用笔“做实验”。重知识、轻方法第二十页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（二）细节决定成败演示实验增强可见性——用各种方法实现“放大”。空间放大法：光的干涉、衍射，色散时间放大法：扩散实验辅助仪器放大法：投影仪、照(摄)相机、计算机实验器材放大法：演示用电表、楞次定律第二十一页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（二）细节决定成败演示实验明确指向性——提示语言准确、精炼。看(听)什么？从哪看(听)？何时看(听)？怎么看(听)？第二十二页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（二）细节决定成败演示实验提高可控性——充分考虑环境因素设置合理的背景色减少空气湿度影响：红外灯调整仪器摆放方位：奥斯特实验第二十三页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（二）细节决定成败分组实验营造课堂气氛——引起“敬畏”心理课室整洁各组仪器摆放一致、有序、合理备用仪器摆放课室前面，分门别类第二十四页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（二）细节决定成败分组实验严格要求学生——养成实验习惯宣布开始实验前，不得碰实验器材仔细观察仪器摆放顺序，课后要原样摆好听清实验要求，仪器损坏要赔偿写好实验报告：实验名称、目的、器材、原理、步骤、数据记录和处理、结论、误差分析第二十五页，共72页。二.实验教学实施过程的注意事项（三）实验分析进行外延、拓展——灵活设计实验的基础实验器材一物多用：坐标纸、电磁打点计时器实验方法百法如一：验证动能定理误差分析多种角度：系统误差、绝对误差（仪器精度）、相对误差、各种影响因素实验改进尽己所能：器材、原理、实验方法…精度系统误差累积法…第二十六页，共72页。测洞深的漫画第二十七页，共72页。三.实验教学实例高考要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等（一）基本测量仪器刻度尺、弹簧秤、温度表、电流表、电压表的读数精度除以2，第一个不为零的数位第二十八页，共72页。三.实验教学实例（一）基本测量仪器游标卡尺、秒表、电阻箱的读数不用估读滑动变阻器、电阻箱、电位器比较滑动变阻器接线问题明确可接线位置指出易出错位置说明上面两个接线柱作用等同用简图讲清不同接线对应的阻值变化第二十九页，共72页。三.实验教学实例（一）基本测量仪器打点计时器教学(重点内容，由浅入深)基本原理:每隔固定的时间，在纸带上记录一个点对比两种打点计时器的工作电压、工作原理时间间隔取决于电源频率电火花打点计时器工作电压电磁打点计时器工作原理4~6V交流电线圈和永久磁铁作用,带动振针通过复写纸在纸带上打点220V交流电空气放电产生火花，使墨粉纸盘上的墨粉留迹在纸带上第三十页，共72页。三.实验教学实例（一）基本测量仪器打点计时器教学(重点内容，由浅入深)实验：用打点计时器研究小车在斜面上的运动思考：有关电火花打点计时器纸带的问题：用一条纸带还是两条纸带？

注意事项：先接通电源，再释放纸带速度是否有变化？如何变化？应用：如何通过纸带判断物体的运动状况？第三十一页，共72页。三.实验教学实例（一）基本测量仪器打点计时器教学(重点内容，由浅入深)实验：探究自由落体运动注意事项：先接通电源，再释放纸带第三十二页，共72页。实验一：

研究小车在斜面上的运动实验二：

研究自由落体运动各单面打两条纸带，进行测量

[探究实验的目的]记录自由落体运动的轨迹，获取运动信息，得出运动规律[实验器材]电火花计时器，纸带，重物，铁架台，夹子，毫米刻度尺[实验步骤]按补充资料的要求第三十三页，共72页。[纸带信息分析]1、纸带的点迹在同一直线上，说明自由落体运动的轨迹是一条直线，速度方向不变2、纸带上相邻点间位移渐渐增大，说明速度增大，从而说明该运动有加速度思考：还有什么方法证明3、在误差范围内，说明012345d1d2d3d4d5用d表示重物下落的位移第三十四页，共72页。[纸带信息分析]4、物体是否做匀变速直线运动？5、物体是否是初速为零的匀加速直线运动？6、如何求解加速度？（1）作v-t图求a（2）（3）求平均值后，a=？（4）逐差法求加速度第三十五页，共72页。采用逐差法求加速度对纸带进行标定计数点后，测量出相邻计数点间的距离：S1、S2、S3、S4、S5、S6、…。（通常取偶数的6或8个记数段即可）利用求加速度：第三十六页，共72页。作业：实验报告探究自由落体运动

要求：列数据表格，画v-t图求a；

用逐差法求a

三.实验教学实例（一）基本测量仪器打点计时器教学(重点内容，由浅入深)第三十七页，共72页。数据记录表格各点与0点间的位移d/cm相邻记数点间的距离S/cm位移差加速度各记数点对应的速度14.8527.002.1539.532.53412.452.92515.753.301.159.58619.403.651.129.33723.454.051.139.42打点计时器教学(完成实验报告后的堂上讲评)第三十八页，共72页。产生误差原因分析1、空气对重物、纸带的阻力2、纸带与限位孔的摩擦3、用尺测量位移时有读数误差4、手提纸带晃动纸带上打下的第一个点的初速不一定为0（如右图可克服纸带的晃动）第三十九页，共72页。纸带数据处理2、计算物体运动的瞬时速度4、s-t图与v-t图1、判断物体是否做匀变速直线运动3、逐差法计算物体运动的加速度

可视数据情况，每5个点取1个计数点（1）用描点作图法画出相应的S-t图象，S-t2图象（2）在白纸上贴出相应的S-t直方图（3）用描点作图法画出相应的v-t图，利用图象求加速度a（4）在白纸上贴出相应的v-t直方图第四十页，共72页。纸带的非常规处理方法

——利用剪贴纸带的方法得出S-t和V-t图象1、把纸带从第一个打点起每经过相同的时间段沿垂直纸带方向裁开，按顺序排好；2、在已画好S-t和V-t坐标轴的纸上按要求分别把各段裁好的纸带按顺序粘贴好；3、按要求连接一些特殊的点，分别得出S-t和V-t图象。(思考：为何如此贴出的图象可以是S-t和V-t图象？)第四十一页，共72页。纸带的宽度表示相等的时间间隔T（=2×0.02s）各段纸带的长度实质是相等时间内的位移os/mt/sT2T3T4T5T第四十二页，共72页。ov/(m.s-1)t/s2TT3T4T5T6T7T在v-t图中，纸带的长度表示相等时间内的平均速度，等于该段相等时间内中点时刻的瞬时速度中点时刻·······第四十三页，共72页。三.实验教学实例（一）基本测量仪器打点计时器教学(重点内容，由浅入深)实验：探究自由落体运动复习整理：如何处理打点纸带1.怎样判断纸带点迹记录的一定是自由落体运动，即打第一个点时对应的（初）速度为零?2.怎样判断物体的速度有无变化？对于匀变速运动，如何求某点的瞬时速度？3.如何求物体运动的加速度？(掌握逐差法)第四十四页，共72页。三.实验教学实例（一）基本测量仪器打点计时器教学(重点内容，由浅入深)外延：与打点计时器原理相似的还有什么？拓展：打点计时器还可以做什么实验？频闪照片驻波、磁生电第四十五页，共72页。三.实验教学实例（二）简单实验体现“物理味”用刻度尺测反应时间分析：正确的操作、误差分析、对出乎意料的情形提供解决方案要点：自定器材，粗略测定。思考：如何设计符合实际的测量方法？测定高层住宅的电梯启动时的加速度（设定电梯从静止到匀速过程为匀加速）第四十六页，共72页。三.实验教学实例（三）复杂实验抓本质多用电表教学电学实验是实验中的重点、难点。需解决：基本测量问题：读数、接线柱+、－电路连线问题：原理图与实物连线图转换电路简单设计题：常规连接电路复杂设计题：非常规连接伏安法测电阻第四十七页，共72页。多用电表的外部结构——表头、转换开关、红黑测量表笔三.实验教学实例多用电表教学第四十八页，共72页。转换开关红、黑表笔多用电表的外部结构三.实验教学实例多用电表教学第四十九页，共72页。表头三.实验教学实例多用电表教学解释清楚“表头”，是非常规实验设计的重要铺垫第五十页，共72页。多用表的内部结构——测量电路1、2——电流档3、4——电压档

5——欧姆档三.实验教学实例多用电表教学第五十一页，共72页。测量电流原理若要电表量程扩大n倍，三.实验教学实例多用电表教学（以点带面）第五十二页，共72页。

红表笔接“1”端和接“2”端哪个量程大？为什么？直流电流测量电路三.实验教学实例多用电表教学应用：电流测量原理第五十三页，共72页。测量电压原理若要电表量程扩大n倍，三.实验教学实例多用电表教学（以点带面）第五十四页，共72页。电阻测量电路A三.实验教学实例多用电表教学（以点带面）第五十五页，共72页。电阻测量电路A三.实验教学实例多用电表教学（以点带面）核心：闭合电路欧姆定律第五十六页，共72页。电阻测量电路ARx被称为中值电阻三.实验教学实例多用电表教学（以点带面）第五十七页，共72页。【内容一】电压、电流的测量注意事项：测电压时需将多用表并联在代测元件的两端，且使红表笔接在电势高的一端；测电流时需将多用表串联在待测电路中，且使电流从红表笔流入多用表；在使用前要选择适当的量程并注意是否需机械调零。三.实验教学实例多用电表教学（实验操作）第五十八页，共72页。【内容二】电阻的测量步骤：选档：估测待测电阻阻值，选择合适的倍率；调零：将两表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上（在刻度盘右端）测量（读数）：将两表笔分别与电阻两端相接，电阻测量值为读数与倍率的乘积；结束：拔出表笔，将选择开关置于“OFF”或交流电压最大档。三.实验教学实例多用电表教学（实验操作）第五十九页，共72页。【内容三】二极管质量和极性的判断（用R×100或R×1k档）【特点】单向导通性正向电阻很小反向电阻很大三.实验教学实例多用电表教学（实验操作）第六十页，共72页。【内容四】电容器质量判断【方法】接电阻档，一开始有电流，随后电流变为零若最终电流不为零，则电容器有漏电三.实验教学实例多用电表教学（实验操作）第六十一页，共72页。【内容五】查电路故障【方法】用电压档：电压降落在断路处用电流档：三.实验教学实例多用电表教学（实验操作）第六十二页，共72页。三.实验教学实例（三）复杂实验抓本质测量电路：电流表内接？外接？控制电路：滑动变阻器限流？分压？电流测量：电流表、电压表？电压测量：电压表、电流表？伏安法测电阻第六十三页，共72页。测量电路的选择：⑴电流表的内、外接问题方法一：设电流表、电压表内阻分别为

、

，被测电阻为

，比较与，“大内小外”方法二：在

、

均不知时，采用试触法。分别将a端与b、c接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，应采用内接法；反之，说明电流表分压作用大，应采用外接法。三.实验教学实例（三）复杂实验抓本质伏安法测电阻第六十四页，共72页。测量电路的选择：⑵滑动变阻器的分压、限流接法图（甲）为滑动变阻器的限流式接法。对待测电阻供电电压的最大调节范围是

。

图（乙）是滑动变阻器的分压式接法。该接法对待测电阻供电电压的调节范围是：

。甲乙三.实验教学实例（三）复杂实验抓本质伏安法测电阻第六十五页，共72页。选取接法的原则