1、初中物理演示实验及学生分组实验研 究南京一中 单锦浦一、实验在中学物理教学中的地位一、实验在中学物理教学中的地位 1、实验是中学物理教学的基础实验是中学物理教学的基础课程标准课程标准指出:指出:物理学是由实验和理论两部分组成物理学是由实验和理论两部分组成.物理学实验是人类认识世界的一种物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学研究的基础重要活动,是进行科学研究的基础.2、实验是中学物理教学的内容、实验是中学物理教学的内容课程标准课程标准指出:指出:要使学生要使学生“具有初步的实验操作技能,会具有初步的实验操作技能,会使用简单的实验仪器和测量工具,能测量使用简单的实验仪器和测量工具,能测
2、量一些基本的物理量一些基本的物理量”;“通过参与科学探通过参与科学探究活动,学习拟订简单的科学探究计划和究活动,学习拟订简单的科学探究计划和实验方案实验方案”;“乐于参与观察、实验、制乐于参与观察、实验、制作、调查等种学实践活动作、调查等种学实践活动”。二、实验在教学过程中的作用二、实验在教学过程中的作用1、实验实验能创设情景,激发学习能创设情景,激发学习兴趣,提高教学效率兴趣,提高教学效率(a)(b)(c)(d)2、实验实验能帮助学生掌握科学研究的方法能帮助学生掌握科学研究的方法 例如例如“研究气泡在充水玻璃管中运动研究气泡在充水玻璃管中运动规律的实验规律的实验”3、实验实验培养学生的各种能
3、力培养学生的各种能力用弹簧测力计测物体受到用弹簧测力计测物体受到浮力,以区分两种密度相浮力,以区分两种密度相接近的清水和淡盐水。接近的清水和淡盐水。清水清水盐水盐水4、实验实验能培养学生的创新意识能培养学生的创新意识 初中阶段可以布置学生做的小制作有:初中阶段可以布置学生做的小制作有:“自制乐器自制乐器”、“潜望镜潜望镜”、“小孔成小孔成像像”、“照相机照相机”、“量筒量筒”、“天平天平”、“密度计密度计”、“小鸟入笼小鸟入笼”、“土电话土电话”、“水果电池水果电池”等。当然,不必也不可能全等。当然,不必也不可能全部安排学生制作,每年做部安排学生制作,每年做23个就可以了。个就可以了。5、实验
4、实验能培养学生的科学态度和科学作风能培养学生的科学态度和科学作风三、物理实验设计的几个原则三、物理实验设计的几个原则1、科学性原则科学性原则 不论何种实验的设计和改进,首先要不论何种实验的设计和改进,首先要考虑的是实验原理和实验现象的科学性,考虑的是实验原理和实验现象的科学性,特别是从表面现象看没有问题,而在伪象特别是从表面现象看没有问题,而在伪象掩盖下可能存在科学性错误。掩盖下可能存在科学性错误。设试管倒过来的瞬间,小试管底设试管倒过来的瞬间,小试管底部离管口的平均深度为部离管口的平均深度为h,此时,此时以小试管为研究对象,受力情况以小试管为研究对象,受力情况是:是:(3)水对小试管底部的向
5、下的平均压力水对小试管底部的向下的平均压力F2=pbS (pb为小试管底部外侧所受平均压强为小试管底部外侧所受平均压强),(1)重力重力G,(2)大气压力大气压力F1=p0S(p0为大气为大气压强,压强,S为小试管外径截面积为小试管外径截面积)设方向向上为正,小试管所受合力为:设方向向上为正,小试管所受合力为:F合合=F1F2G设倒置的瞬间水尚未流动,则设倒置的瞬间水尚未流动,则F2的大小为:的大小为:F2=(p0水水gh)S=F1水水ghSF合合=水水ghSG若若水水ghS G,则,则F合合O,小试管就要向上运,小试管就要向上运动;若动;若水水ghS G,则,则F合合O,小试管就要向,小试管
6、就要向下运动。下运动。由此可见,小试管的上升,并非仅由大气压力由此可见,小试管的上升,并非仅由大气压力作用的结果,而是三个力的合力作用的结果。作用的结果,而是三个力的合力作用的结果。在演示沸点与气压的关系时,最好不要做在演示沸点与气压的关系时,最好不要做“气压增大、沸点升高气压增大、沸点升高”的实验;的实验;在演示气体对外做功、在演示气体对外做功、内能减小的实验时,要注内能减小的实验时,要注意橡皮塞不能对着学生,意橡皮塞不能对着学生,不能让沸腾的水溅在学生不能让沸腾的水溅在学生身上;身上;在演示压缩空气做功,在演示压缩空气做功,内能增大、温度升高、棉内能增大、温度升高、棉花燃烧的实验时,要防止
7、花燃烧的实验时,要防止玻璃器皿的突然破裂、硝玻璃器皿的突然破裂、硝化棉的爆燃,可采用普通化棉的爆燃,可采用普通火柴头做燃烧物,不要用火柴头做燃烧物,不要用乙醚或硝化棉;乙醚或硝化棉;在演示在演示“内能转化内能转化为机械能为机械能”实验时,教实验时,教师用电子打火器上面套师用电子打火器上面套上一只胶卷盒,酒精被上一只胶卷盒,酒精被点燃后,胶卷盒飞出去。点燃后,胶卷盒飞出去。要防止胶卷盒飞到学生要防止胶卷盒飞到学生身上造成伤害;身上造成伤害;在演示在演示“碘的升华碘的升华”时,不时,不要将碘放在烧杯中加热使碘升华和要将碘放在烧杯中加热使碘升华和凝华,因为实验时总有少量的碘蒸凝华,因为实验时总有少量
8、的碘蒸气从烧杯口逸出对学生造成伤害,气从烧杯口逸出对学生造成伤害,改用改用“碘锤碘锤”;在在“观察雪树观察雪树”的实验中,的实验中,应将椎形烧瓶的瓶口用橡皮塞塞应将椎形烧瓶的瓶口用橡皮塞塞紧,不使萘的气味外逸。紧,不使萘的气味外逸。为完善实验体系,填补空白的实验。如为完善实验体系,填补空白的实验。如“浮力产生原因浮力产生原因”的演示实验、的演示实验、“研究熔化研究熔化和凝固和凝固”的分组实验、的分组实验、“影响电阻大小因素影响电阻大小因素”的分组实验等;的分组实验等;观察水熔化凝固装置影响电阻大小的因素HhGFEDCBA 为改善课本中规定实验的演示效为改善课本中规定实验的演示效果:果:“焦耳定
9、律演示焦耳定律演示”的演示实验、的演示实验、“声音在真空中不能传播声音在真空中不能传播”的演示实的演示实验、验、“声音能在液体中传播声音能在液体中传播”的演示的演示实验等;实验等;与新的教育理论、教育体系相适与新的教育理论、教育体系相适应的实验:应的实验:“探究光的反射定律探究光的反射定律”的分的分组实验等。组实验等。演示实验在设计中应排除次要的干扰演示实验在设计中应排除次要的干扰因素,突出研究对象这一主要矛盾,特别因素,突出研究对象这一主要矛盾,特别是建立、巩固物理概念或引入课题的定性是建立、巩固物理概念或引入课题的定性演示,没有必要为追求过分精密而使仪器演示,没有必要为追求过分精密而使仪器
10、结构复杂或操作过程、方法复杂化。结构复杂或操作过程、方法复杂化。紫外线可以使荧光物质发光辨别纸币紫外线可以使荧光物质发光辨别纸币 红外线具有能量红外线具有能量 光的直线传播光的直线传播 光的反射定律光的反射定律 5、启发性原则、启发性原则 教师的演示实验,应对知识的传授起到教师的演示实验,应对知识的传授起到提供信息、激化矛盾、引导指点的作用,因提供信息、激化矛盾、引导指点的作用,因此教师在做演示实验时,应有意识地将一个此教师在做演示实验时,应有意识地将一个实验分段完成,或将几个实验组合完成。实验分段完成,或将几个实验组合完成。生动有趣的演示的实验可通过眼、耳等感生动有趣的演示的实验可通过眼、耳
11、等感觉器官对学生产生强烈的感官刺激,让学生觉器官对学生产生强烈的感官刺激,让学生留下难忘的记忆,从而提高实验的观察效果。留下难忘的记忆,从而提高实验的观察效果。引言中的引言中的“长、短蜡烛长、短蜡烛”、“烧瓶烧烧瓶烧鱼鱼”的实验、光直线传播中的实验、光直线传播中“手影手影”的实的实验、浮力中验、浮力中“乒乓球不上浮乒乓球不上浮”的实验、浮的实验、浮力中力中“潜水艇潜水艇”实验等,都是学生喜欢观实验等,都是学生喜欢观看的实验。看的实验。7、直观性原则、直观性原则(1)、实验引入的直观性:、实验引入的直观性:能用实验表达的物理现象,不要能用实验表达的物理现象,不要用课件,除非不能做或不允许做的用课
12、件,除非不能做或不允许做的实验。实验。(2)、实验器材的直观性:、实验器材的直观性:能用简易仪器做的实验就不用精密仪能用简易仪器做的实验就不用精密仪器;能用日常生活用品做的实验就不用器;能用日常生活用品做的实验就不用专门仪器,要让学生看到实验仪器后教专门仪器,要让学生看到实验仪器后教师一说就能理解。师一说就能理解。(3)、实验过程的直观性:、实验过程的直观性:所用的实验器件要足够大,要保证所用的实验器件要足够大,要保证最后一排的学生也能观看到。最后一排的学生也能观看到。要抬高对于细小的实验元件或微弱要抬高对于细小的实验元件或微弱的实验现象,最好用幻灯机或实物投影的实验现象,最好用幻灯机或实物投
13、影仪放大到屏幕上。仪放大到屏幕上。实验器材,最好制作一个专用提盒实验器材,最好制作一个专用提盒.(4)、实验现象的直观性:、实验现象的直观性:有些实验的现象看不到或不明显,有些实验的现象看不到或不明显,要设法让学生看到。要设法让学生看到。如何知道音叉在振动呢?如何知道音叉在振动呢?如何看到电能转化热能如何看到电能转化热能?为了突出实验的主体,要注意实为了突出实验的主体,要注意实验器材主体与背景的颜色。验器材主体与背景的颜色。8、超前性原则、超前性原则 使用新的教材,一定要提前较长的時间使用新的教材,一定要提前较长的時间备课,而且要能备一章的课。因为新书在很备课,而且要能备一章的课。因为新书在很
14、多地方都较原来的课本内容做了改进,应增多地方都较原来的课本内容做了改进,应增加加些演示实验和分组实验,而新实验器具些演示实验和分组实验,而新实验器具的制作和准备要花去大量的时间。的制作和准备要花去大量的时间。四、对八年级教材四、对八年级教材些实验的改进些实验的改进1、声音在液体中传播;声音在液体中传播;将正在播放音乐的收音机用塑料袋将正在播放音乐的收音机用塑料袋包好浸没在水槽中,听声音的变化,包好浸没在水槽中,听声音的变化,说明液体能传播声音;说明液体能传播声音;2、观察水的凝固和冰的熔化实验;、观察水的凝固和冰的熔化实验;(1)将饱和食盐水溶液装入大一将饱和食盐水溶液装入大一些的塑料饮料瓶中
15、些的塑料饮料瓶中,放入家用,放入家用冰箱的冷冻室内冷却,使温度下冰箱的冷冻室内冷却,使温度下降到降到15 20。(2)将浓食盐水倒入烧杯内将浓食盐水倒入烧杯内(约约70100ml),放入己装有,放入己装有3 5g水的探究装置。观察水的凝固水的探究装置。观察水的凝固过程过程 (3)将试管和温度计取出放在另一只将试管和温度计取出放在另一只烧杯中,观察到冰吸热升温、熔化烧杯中,观察到冰吸热升温、熔化的过程的过程 3、模拟大自然中、模拟大自然中“雨雨”的形成,改成演的形成,改成演示实验;示实验;4、人工造、人工造“雪雪”,改碘粒为萘;,改碘粒为萘;5、研究气泡在充水玻璃管中的运动规律;、研究气泡在充水
16、玻璃管中的运动规律;因为几个因素使实验不准确:因为几个因素使实验不准确:沙子沙子中含有水分;中含有水分;沙子的导热性不好,搅沙子的导热性不好,搅拌沙子时操作不易;拌沙子时操作不易;温度计液泡容易温度计液泡容易坏。坏。7、“覆杯覆杯”实验;实验;在塑料杯底扎一个小孔,用一手指在塑料杯底扎一个小孔,用一手指堵住,当纸片被大气压托住,说明大堵住,当纸片被大气压托住,说明大气压存在后,将手指松开,纸片掉下气压存在后,将手指松开,纸片掉下来,说明纸片不是由于被水粘住的。来,说明纸片不是由于被水粘住的。五、一些教具的制作五、一些教具的制作 1、“悬浮子悬浮子(a)”“悬浮子(悬浮子(b)”螺丝螺丝悬浮子悬
17、浮子(a)配重配重悬浮子悬浮子(b)瓶盖瓶盖配重配重潜水艇模型潜水艇模型吹气球吹气球配配重重溢水杯溢水杯吸管吸管饮料瓶饮料瓶橡皮筋橡皮筋铁夹子铁夹子转孔转孔排气孔排气孔HGFEDCBA材料:材料:AB、CD、GH是由是由300W电炉丝上抽电炉丝上抽出来的,出来的,EF是由小提琴是由小提琴E弦制成;弦制成;制作:制作:AB=CD=EF=2GH,CD由由2股电炉丝并联,所以,股电炉丝并联,所以,SCD=2SAB。螺线管磁感线接线柱接线柱接线柱 在在20cm15cm的透明塑料板上均匀的透明塑料板上均匀地钻出二排孔,每排约地钻出二排孔,每排约20孔,孔中穿入孔,孔中穿入粗约粗约0.7mm的漆包线(或铜线),线头的漆包线(或铜线),线头接在接线柱上即可。接在接线柱上即可。“焦耳定律演示仪”的改进钉板的制作钉板的制作
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