1、2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学中学物理实验教学中学物理实验教学安徽师范大学物理与电子信息学院安徽师范大学物理与电子信息学院冯霞冯霞2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学物理实验是人们根据研究的目的，运用物理实验是人们根据研究的目的，运用科学仪科学仪器器，人为地控制、创造或纯化某些，人为地控制、创造或纯化某些物理现象和物理物理现象和物理过程过程，使之按照预期的进程发展，在尽可能减少干，使之按照预期的进程发展，在尽可能减少干扰的情况下进
2、行观测，扰的情况下进行观测，探求物理现象和物理过程变探求物理现象和物理过程变化规律化规律的一种科学活动。的一种科学活动。物理实验是物理活动的基础和重要手段，是中物理实验是物理活动的基础和重要手段，是中学物理教学的重要内容之一。学物理教学的重要内容之一。一、物理实验与中学物理实验一、物理实验与中学物理实验2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学(一一)物理实验在中学物理教学中的地位物理实验在中学物理教学中的地位1.物理实验是中学物理教学的基础物理实验是中学物理教学的基础2.物理实验是中学物理教学的重要内容物理实验是中学物
3、理教学的重要内容3.物理实验是中学物理教学的重要方法物理实验是中学物理教学的重要方法4.物理实验是中学物理教学的重要手段物理实验是中学物理教学的重要手段2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学(二二)物理实验在中学物理教学中的作用物理实验在中学物理教学中的作用1.物理实验可以激发学生学习物理的兴趣物理实验可以激发学生学习物理的兴趣2.物理实验可以增进学生对知识的理解，培养学物理实验可以增进学生对知识的理解，培养学生的能力生的能力3.物理实验可以帮助学生学习和掌握科学研究方物理实验可以帮助学生学习和掌握科学研究方法法4.
4、物理实验可以培养学生实事求是的科学态度和物理实验可以培养学生实事求是的科学态度和科学作风科学作风2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学(三三)中学物理实验的概述中学物理实验的概述2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学初中物理实验的概述初中物理实验的概述九年义务教育初中物理应开实验 物理学科说明：物理学科说明：1.1.实验总数实验总数103103项，其中学生分组（含分组探究）实项，其中学生分组（含分组探究）实验验3535项。项。2.“2.“演
5、示演示”为教师课堂演示实验，为教师课堂演示实验，“探究探究”可为教可为教师在课堂上引导学生一起探究，也可开为学生分组师在课堂上引导学生一起探究，也可开为学生分组探究实验。探究实验。3.3.教师可根据各项学生分组实验的具体情况对学生教师可根据各项学生分组实验的具体情况对学生分组实验的课时进行合并安排。分组实验的课时进行合并安排。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学大纲要求：学生必做实验大纲要求：学生必做实验20个个 关于学生实验，在关于学生实验，在“科学内容科学内容”的相关主题的相关主题中已提出了要求。学校应充分利用
6、已有的实验器中已提出了要求。学校应充分利用已有的实验器材，努力开发适合本校情况的实验课程资源，尽材，努力开发适合本校情况的实验课程资源，尽可能让学生自己动手多做实脸。可能让学生自己动手多做实脸。演示实验演示实验64个个2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学 张大昌主编：张大昌主编：普通高中课程标准实验教科书普通高中课程标准实验教科书物理物理北京：人民教育出版社，北京：人民教育出版社，2008年版年版高中物理实验的概述高中物理实验的概述从初中到高中对科学探究和物理实验能力要求螺旋上升2017 Anhui Normal
7、University.Department of Physics中学物理实验教学高中物理课程标准实验32项（含演示）物理必修1（5项）物理必修2（2项）选修3-1（6项）选修3-2（5项）选修3-3（2项）选修3-4（9项）选修3-5（3项）大纲要求为19项2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学物理第五册（实验指导）物理第五册（实验指导）美美U.哈伯沙姆等著哈伯沙姆等著科学出版社科学出版社1984.9第一版第一版美国高中物理实验内容统计美国高中物理实验内容统计 实验项目共计实验项目共计61项项2017 Anhui N
8、ormal University.Department of Physics中学物理实验教学实验实验1短的时间间隔短的时间间隔实验实验2大距离大距离实验实验3小距离小距离实验实验4分子薄层分子薄层实验实验5分析一个实验分析一个实验实验实验6平面镜对光的反射平面镜对光的反射实验实验7光的折射光的折射实验实验8粒子的粒子的“折射折射”实验实验9线圈弹簧上和波线圈弹簧上和波实验实验10水波糟中的脉冲水波糟中的脉冲实验实验11周期波周期波实验实验12波的折射波的折射 实验实验13波与障碍物波与障碍物实验实验14来自两个点源的波来自两个点源的波实验实验15干涉与位相干涉与位相实验实验16杨氏实验杨氏实验
9、实验实验17单缝对光的衍射单缝对光的衍射实验实验18用干涉现象测量短距离用干涉现象测量短距离实验实验19抛物面反射镜抛物面反射镜实验实验20会聚透镜形成的像会聚透镜形成的像实验实验21望远镜的放大率望远镜的放大率实验实验22分辨率分辨率实验实验23运动、速度与加速度运动、速度与加速度实验实验24恒力作用下的速度变化恒力作用下的速度变化2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学分析一个实验分析一个实验 下面这个表，是某一实验的结果记录。现在要求你把下面这个表，是某一实验的结果记录。现在要求你把这些结果表示为适当的形式，并加
10、以分析。这种形式应当这些结果表示为适当的形式，并加以分析。这种形式应当使你能对所研究的过程的性质作出一些有关结论，并使你使你能对所研究的过程的性质作出一些有关结论，并使你能预测类似实验的结果，对实验结果作出适当的表示并进能预测类似实验的结果，对实验结果作出适当的表示并进行分析，是物理学不可缺少的组成部分。行分析，是物理学不可缺少的组成部分。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学 表中的这个实验所考察的是：一个容器中的水，表中的这个实验所考察的是：一个容器中的水，通过容器底面上的一个孔流出，水流尽所花的时通过容器底面上
11、的一个孔流出，水流尽所花的时间。你会预期到，这一时间取决于两个条件：一间。你会预期到，这一时间取决于两个条件：一是孔的大小，一是容器中的水量。是孔的大小，一是容器中的水量。h(厘米)d(厘米)3010411.573.043.526.713.5241.223.715.07.2318.410.56.83.756.83.92.21.5表容器中水流尽的时间（单位：秒）2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学实验实验25加速度与力和质量的关系加速度与力和质量的关系实验实验26惯性质量与引力质量惯性质量与引力质量实验实验27飞行中
12、的球所受的力飞行中的球所受的力实验实验28向心力向心力实验实验29简谐运动简谐运动实验实验30等面积定律等面积定律实验实验31爆炸中的动量变化爆炸中的动量变化实验实验32车和砖块车和砖块实验实验33二维碰撞二维碰撞实验实验34模拟核碰撞模拟核碰撞实验实验35势能的变化势能的变化实验实验36单摆的能量单摆的能量实验实验37正碰正碰实验实验38涉及转动的碰撞涉及转动的碰撞实验实验39转动惯量转动惯量实验实验40角动量的变化角动量的变化实验实验41气体的性质气体的性质实验实验42硬币实验硬币实验实验实验43两个带电球之间的力两个带电球之间的力实验实验44电力相加电力相加实验实验45驱动力和收尾速度驱
13、动力和收尾速度实验实验46密立根实验密立根实验实验实验47溶液中离子所带的电荷溶液中离子所带的电荷实验实验48电容器充电电容器充电2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学实验实验49电动机转换能量电动机转换能量实验实验50电流的磁场电流的磁场实验实验51用基本单位测量磁场用基本单位测量磁场实验实验52长直导线附近的磁场长直导线附近的磁场实验实验53磁环流磁环流实验实验54电子的质量电子的质量实验实验55迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪实验实验56运动媒质中的波运动媒质中的波实验实验57运动物质中的干涉现象运动物质中的干涉现
14、象实验实验58以太实验以太实验实验实验59放射衰变的随机性放射衰变的随机性实验实验60氢光谱和普朗克常数氢光谱和普朗克常数实验实验61氦光谱氦光谱2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学 任何完整的物理学任何完整的物理学入门课程的主要关键是实验入门课程的主要关键是实验。正是在实验室里，你们能与大自然交流；在实验室正是在实验室里，你们能与大自然交流；在实验室里，你会惊讶地发现，用你的双手，只用不多几件里，你会惊讶地发现，用你的双手，只用不多几件简单工具，就能够得出很多成果。简单工具，就能够得出很多成果。在这个自动化的时代
15、里，你也许期望有一些在这个自动化的时代里，你也许期望有一些“揿电钮式揿电钮式”的实验，然而在这本实验指南中，你的实验，然而在这本实验指南中，你找不到这类实验。我已把书中的技术指导限制到最找不到这类实验。我已把书中的技术指导限制到最小量，它们是你开始工作所必备的知识。从一开始，小量，它们是你开始工作所必备的知识。从一开始，我就用提问题的办法来给出某些进一步实验的指南。我就用提问题的办法来给出某些进一步实验的指南。此后，就要靠你自己独立去做了。此后，就要靠你自己独立去做了。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学 有一些好
16、的工作习惯是有用的。在你开始做有一些好的工作习惯是有用的。在你开始做实验之前，总应先读完这次实验的全部描述，你实验之前，总应先读完这次实验的全部描述，你才会对于你试图做些什么有清楚理解。当你完成才会对于你试图做些什么有清楚理解。当你完成一个实验时，一定要有一个实验时，一定要有完整的记录完整的记录。这样，你才。这样，你才能在需要时随时查阅这些数据，也才有足够的资能在需要时随时查阅这些数据，也才有足够的资料，理解你究竟曾经作了些什么实验。料，理解你究竟曾经作了些什么实验。在实验过程中，凡有必要，就应在实验过程中，凡有必要，就应重复测量重复测量若若干次，多几次读数一般要比一次读数好。你应当干次，多几
17、次读数一般要比一次读数好。你应当能决定什么情况下需要多做几次测量。能决定什么情况下需要多做几次测量。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学 在本书规定的实验中，有不少情况，你将需要在本书规定的实验中，有不少情况，你将需要有一个或多个有一个或多个同伴的帮助同伴的帮助。要与他们共同讨论实验。要与他们共同讨论实验的结果。共同分析会获得比单个人分析更大的益处。的结果。共同分析会获得比单个人分析更大的益处。可能你会发现，不能做完每个实验的所有各部可能你会发现，不能做完每个实验的所有各部分，这时不要着急；如果你认真彻底地做完了一
18、个分，这时不要着急；如果你认真彻底地做完了一个实验所提出的事情的一半，就要比马马虎虎地做完实验所提出的事情的一半，就要比马马虎虎地做完全部获益得多些。不少情况下，有关分析的部分可全部获益得多些。不少情况下，有关分析的部分可以回家做。以回家做。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学二、二、物理教学中的实验设计物理教学中的实验设计2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学1 1以教师设计为主的实验教学以教师设计为主的实验教学(1)(1)演示实验演示
19、实验主要功能主要功能 建立和解释概念建立和解释概念 建立和验证规律建立和验证规律 启发学生积极思维启发学生积极思维2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学演示实验的类型演示实验的类型 引入课题的演示引入课题的演示 建立概念和规律的演示建立概念和规律的演示 深化和巩固物理知识的演示深化和巩固物理知识的演示 应用物理知识的演示应用物理知识的演示2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学教材示例 初级中学课本物理（第一册）人民教育出版社1987年5月第
20、2版第五章 压强教材内容2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学演示实验在其中的地位 空气有质量空气有质量空气有质量 大气压存在 大气压很大大气压存在大气压存在大气压很大大气压很大托里拆利实验托里拆利实验 大气压究竟有多大2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学演示微小形变演示微小形变 2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学确保演示成功确保演示成功 掌握实验原理；掌握
21、实验原理；注意环境条件；注意环境条件；正确对待实验中的误差；正确对待实验中的误差；课前准备充分，试做。课前准备充分，试做。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学演示静电感应演示静电感应2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学演示实验设计应做到直观明显演示实验设计应做到直观明显演示的现象要明显演示的现象要明显 仪器的尺寸、大小仪器的尺寸、大小 背景与对象的关系背景与对象的关系 仪器摆放的位置仪器摆放的位置 引导学生观察现象及其变化过引导学生观察
22、现象及其变化过程程仪器要简单，过程要明了仪器要简单，过程要明了2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学实验教学设计应重视指导学生观察和思考实验教学设计应重视指导学生观察和思考从整体到局部，从局部到整体，培养观察思路从整体到局部，从局部到整体，培养观察思路红蜡块在平面内的运动红蜡块在平面内的运动 2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学排除干扰因素，突出观察重点排除干扰因素，突出观察重点自感现象自感现象 LAESA1LA2RR1ES2017 An
23、hui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学纵横对比，提高观察的深刻性纵横对比，提高观察的深刻性(b)(c)(a)压力的作用效果与哪些因素有关压力的作用效果与哪些因素有关2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学实验要与思维相结合实验要与思维相结合 提出问题；提出问题；演示；演示；得出结论。得出结论。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学GFN静摩擦力大小例例1：演示摩擦力的大小：演示摩
24、擦力的大小 2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学 把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计把木块放在水平长木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块。在拉力沿水平方向拉木块。在拉力F增大到一定值之前，增大到一定值之前，木块不会运动。木块不会运动。演示摩擦力的大小演示摩擦力的大小2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学图2如果用力的传感器代替弹簧测力计做这个实验，如果用力的传感器代替弹簧测力计做这个实验，能够用能够用DISlab在计算机上得到拉力变化的
25、图线。在计算机上得到拉力变化的图线。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学图1BAF图2FABF1图 3计算机计算机力传感器力传感器FBA改进改进12017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学AF2CBF1改进改进22017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学不用弹簧测力计也可以测最大静摩擦力大小！不用弹簧测力计也可以测最大静摩擦力大小！2017 Anhui Normal U
26、niversity.Department of Physics中学物理实验教学改进实验2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学例例2：探究感应电流的产生条件：探究感应电流的产生条件改进：将电表换成示教电表改进：将电表换成示教电表2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学改进：增加可视性改进：增加可视性2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学(2)随堂实验随堂实验(边教边实
27、验边教边实验)边学边实验是指学生在教师的指导下边学习、边学边实验是指学生在教师的指导下边学习、边做实验的课堂教学形式。边做实验的课堂教学形式。边学边实验的特点边学边实验的特点提高学生学习的积极性、培养动手能力、加提高学生学习的积极性、培养动手能力、加强指导。强指导。边学边实验的适用范围和注意事项边学边实验的适用范围和注意事项教师精心准备、掌握时间、突出指导、加强教师精心准备、掌握时间、突出指导、加强计划性。计划性。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学合力不等于分力之和！合力不一定大于分力！例例1 1：探究求合力的方
28、法探究求合力的方法 2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学橡皮筋的滞后现象橡皮筋的滞后现象 滞后现象是一种常见的物理现象，其中两个或多滞后现象是一种常见的物理现象，其中两个或多个物理量之间存在一种与先前历史有关的依赖关系。个物理量之间存在一种与先前历史有关的依赖关系。即当一个物理量增加和减少时，另一个物理量对应的即当一个物理量增加和减少时，另一个物理量对应的值变化不同。值变化不同。(1)实验装置实验装置
29、 用一个物理支架，在支架上装一水平杆，实验时用一个物理支架，在支架上装一水平杆，实验时作适当调整以保证橡皮筋的伸长与米尺平行。为准确作适当调整以保证橡皮筋的伸长与米尺平行。为准确读数，挂钓和橡皮筋之间挂一有刻度线的小镜子。读数，挂钓和橡皮筋之间挂一有刻度线的小镜子。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学选用一根普通橡皮筋挂在支架上，由于橡皮筋会选用一根普通橡皮筋挂在支架上，由于橡皮筋会自然弯曲，则可挂上挂钩自然弯曲，则可挂上挂钩(m5g)使其被拉直作为使其被拉直作为l0值；值；缓慢增加砝码，每次缓慢增加砝码，每次10
30、0g，读取每次的伸长值，读取每次的伸长值li。注意：注意：橡皮筋会从加砝码伸长到橡皮筋会从加砝码伸长到稳定不变稳定不变需一段时需一段时间，所以加砝码后应等待几分钟后再读数。间，所以加砝码后应等待几分钟后再读数。(2)实验步骤实验步骤2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学增加拉力的过程增加拉力的过程减少拉力的过程减少拉力的过程序号序号F/(kg)l/(cm)l/(cm)F/(kg)序号序号106.006.6001520.17.107.700.11430.28.9710.900.21340.311.9414.690.31
31、250.415.2527.090.41160.518.2628.000.51070.621.5828.770.6980.724.2729.200.7890.826.2729.500.87100.927.9630.200.96111.029.3730.431.05121.129.8030.801.14131.230.0530.871.23141.330.7031.001.32151.431.2031.201.41拉力与伸长量拉力与伸长量的关系的关系(Mmax=1400g)2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学蓝色蓝色为
32、增加过程为增加过程红色红色为减少过程为减少过程拉力与伸长量的关系曲线拉力与伸长量的关系曲线2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学问题问题(1)为什么会出现滞后曲线？为什么会出现滞后曲线？(2)同一根橡皮筋作同样的实验结果是否相同一根橡皮筋作同样的实验结果是否相同？同？2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学例例2 2：探究安培力实验装置的设计：探究安培力实验装置的设计 图12017 Anhui Normal University.Depart
33、ment of Physics中学物理实验教学探究影响通电导线受力的因素探究影响通电导线受力的因素探究安培力的方向与哪些因素有关探究安培力的方向与哪些因素有关 2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学控制控制B、L不变，探究安培力与电流的关系不变，探究安培力与电流的关系在在B、L不变时，不变时，F与与I成正比成正比控制控制I、L不变，探究安培力与磁感应强度的关系不变，探究安培力与磁感应强度的关系控制控制I、B不变，探究安培力与导线长度的关系不变，探究安培力与导线长度的关系在在I、L不变时，不变时，F与与B成正比成正比控
34、制控制I、B、L不变，探究安培力与磁感应方向和导不变，探究安培力与磁感应方向和导线之间夹角线之间夹角 的关系的关系在在I、B不变时，不变时，F与与L成正比成正比控制控制I、B、L不变，磁感应方向和导线之间夹角不变，磁感应方向和导线之间夹角=0时安培力为时安培力为0；=90时安培力最大时安培力最大2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学教材中没有要求实验内容的教学教材中没有要求实验内容的教学例如：运动学中关于角量和线量的关系例如：运动学中关于角量和线量的关系2017 Anhui Normal University.Dep
35、artment of Physics中学物理实验教学ABA2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学(3)学生分组实验学生分组实验 是指老师依据课程标准，有计划地设计实验是指老师依据课程标准，有计划地设计实验内容、系统地训练学生的实验技能和习惯的教学内容、系统地训练学生的实验技能和习惯的教学方式。方式。学生分组实验是培养学生实验能力和科学态学生分组实验是培养学生实验能力和科学态度的主要途径，也是发展学生创造思维和进行科度的主要途径，也是发展学生创造思维和进行科研启蒙教育的重要途径。研启蒙教育的重要途径。2017 Anhu
36、i Normal University.Department of Physics中学物理实验教学了解基本实验仪器的构造、原理、学会基了解基本实验仪器的构造、原理、学会基本仪器的使用本仪器的使用探索和验证物理规律探索和验证物理规律培养学生独立实验能力培养学生独立实验能力目的：目的：2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学基本要求基本要求 了解常用的基本仪器的构造、原理和正确的使用方法；了解常用的基本仪器的构造、原理和正确的使用方法；学会正确进行观察、测量、读数和进行纪录；学会正确进行观察、测量、读数和进行纪录；学会初步
37、分析、处理和运用实验数据，得出结论；学会初步分析、处理和运用实验数据，得出结论；了解误差的概念并学会初步的误差计算和分析；了解误差的概念并学会初步的误差计算和分析；会写实验报告；会写实验报告；培养学生严格遵守操作规程和尊重事实的科学态度；培养学生严格遵守操作规程和尊重事实的科学态度；培养学生克服困难、遵守实验纪律、保持安静、爱护仪培养学生克服困难、遵守实验纪律、保持安静、爱护仪器的优良品质。器的优良品质。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学学生分组实验的基本教学过程学生分组实验的基本教学过程准备阶段准备阶段操作阶段
38、操作阶段总结阶段总结阶段2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学(4)探究性实验探究性实验科学探究要素科学探究要素 提出问题提出问题猜想与假设猜想与假设制定计划与设计实验制定计划与设计实验进行实验与收集证据进行实验与收集证据分析与论证分析与论证评估评估交流与合作交流与合作2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学注意：注意：科学探究也有可以独立于科学内容之外的独立性。但是，科学探究也有可以独立于科学内容之外的独立性。但是，不论什么情况，科学探究必
39、须以具体的知识为载体，它不不论什么情况，科学探究必须以具体的知识为载体，它不能独立于具体知识之外。能独立于具体知识之外。科学探究不仅有利于科学内容的探索与方法的获得，更有科学探究不仅有利于科学内容的探索与方法的获得，更有利于学生科学态度、科学精神等意识领域目标的形成。利于学生科学态度、科学精神等意识领域目标的形成。科学探究的七个科学探究的七个要素要素，没有称作，没有称作“环节环节”，主要是提醒我，主要是提醒我们对它们的运用不能机械，应该灵活运用。可以根据具体们对它们的运用不能机械，应该灵活运用。可以根据具体的探究问题，对七个要素进行灵活组合。的探究问题，对七个要素进行灵活组合。2017 Anh
40、ui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学科学探究的有关案例科学探究的有关案例 完整的探究过程完整的探究过程 不完整的探究过程不完整的探究过程2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学完整的探究过程完整的探究过程案例研究滑动摩擦力与接触面积的关系 提出问题 在研究了滑动摩擦力与压力、接触面的粗糙程度的关系之后，某同学突然想到，滑动摩擦力的大小是否与接触面的大小有关系呢？他将这一问题在全班提出来，作为全班的研究课题。2017 Anhui Normal Univers
41、ity.Department of Physics中学物理实验教学教师引导学生针对这一问题进行大胆的猜想，全班学生提出如下几种意见：（1）滑动摩擦力与接触面的大小无关；（2）滑动摩擦力与接触面的大小有关，并且接触面积越大，摩擦力就越大；（3）滑动摩擦力与接触面的大小有关，并且接触面积越大，摩擦力就越小。猜想与假设2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学学生分组讨论，最后基本达成一致的实验方案如下：（1）实验方法运用控制变量法，使压力、接触面的粗糙程度保持不变，研究滑动摩擦力与接触面积的关系。（2）实验方案实验器材弹簧秤
42、、长方体木块、木板。制定计划与设计实验2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学实验步骤将木板平放在水平面上，将木块的最大面与木板接触；将弹簧秤拴在木块上，拖着木块做匀速运动，记录弹簧秤的示数；将木块的较大的面与木板接触，再做同样的实验；将木块的最小的面与木板接触，再做同样的实验。实验数据记录表格实验次数123接触面积最大面较大面最小面摩擦力大小 f/N2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学根据上述实验方案，全班学生分组进行实验并记录实验现象。
43、进行实验与收集证据 分析与论证根据实验数据，各个实验小组分析讨论，得出结论。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学各小组对这次探究的过程进行反思：各小组对这次探究的过程进行反思：实验设计有没有不合理的地方，如木块不同侧面的纹实验设计有没有不合理的地方，如木块不同侧面的纹路不同而造成实验数据的不可比性。路不同而造成实验数据的不可比性。操作过程中有无失误、误差，如：拖着木块是否真正操作过程中有无失误、误差，如：拖着木块是否真正做到接近匀速运动？木板各处的光滑程度是否完全一致？做到接近匀速运动？木板各处的光滑程度是否完全一
44、致？测量结果是否可信。测量结果是否可信。评估如果考虑到上述的情况，则实验结论是可信的。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学各小组将探究的过程和结论告诉同学和老师，互相取长补短，完善各小组将探究的过程和结论告诉同学和老师，互相取长补短，完善探究方案，并对结论的实际意义进行探讨。探究方案，并对结论的实际意义进行探讨。教师应当注意，学生在探究摩擦力的大小与物体的接触面的关系时，教师应当注意，学生在探究摩擦力的大小与物体的接触面的关系时，结论是：在压力一定，接触面粗糙程度一定时，与接触面的大小无关。结论是：在压力一定，接触
45、面粗糙程度一定时，与接触面的大小无关。摩擦力的大小与接触面的性质有关是容易理解的，因为摩擦力来源摩擦力的大小与接触面的性质有关是容易理解的，因为摩擦力来源于物体表面的凹凸不平，以及接触面上分子之间的相互吸引，所以表面于物体表面的凹凸不平，以及接触面上分子之间的相互吸引，所以表面性质不同，摩擦力的大小也不相同。但是，摩擦力的大小为什么与接触性质不同，摩擦力的大小也不相同。但是，摩擦力的大小为什么与接触面的大小无关呢？这里，面的大小无关呢？这里，“压力一定压力一定”是关键！是关键！交流与合作2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理
46、实验教学不完整的探究过程不完整的探究过程案例研究流体的阻力 提出问题 气体和液体都具有流动性，统称为流体。物体在流体中运动时，要气体和液体都具有流动性，统称为流体。物体在流体中运动时，要受到流体的阻力。阻力的方向与物体相对流体运动的方向相反。汽车、受到流体的阻力。阻力的方向与物体相对流体运动的方向相反。汽车、火车、飞机等交通工具在空气中运动，要受到空气的阻力。快速骑自行火车、飞机等交通工具在空气中运动，要受到空气的阻力。快速骑自行车，我们就会感到空气的阻力。轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到车，我们就会感到空气的阻力。轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力。鱼在水中游动，人在水中游泳，都要
47、受到水的阻力。那么，水的阻力。鱼在水中游动，人在水中游泳，都要受到水的阻力。那么，流体的阻力大小与哪些因素有关呢？流体的阻力大小与哪些因素有关呢？2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学我们可以发现如下的一些日常现象：雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大。当阻力增加到与雨滴所受重力相等时，二力平衡，雨滴开始匀速下落。跳伞运动员在空中张开降落伞，凭借着降落伞较大的横截面积取得较大的空气阻力，得以比较缓慢地降落。为了减小阻力，小轿车、赛车、飞机以及轮船的水下部分，外形都采用流线型。收集证据2017 Anh
48、ui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学分析上述的实例，让学生归纳出流体的阻力的有关因素：流体的阻力与物体相对于流体的速度、物体的横截面积、物体的形状有关。分析与论证 交流与合作全班同学相互讨论，探讨：这一结论在日常生活中还有哪些应用？请列举日常生活中的例子。上述探究中，运用了提出问题、收集证据、分析与论证、交流与合作等几个要素。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学2以学生设计为主的实验教学以学生设计为主的实验教学 在课堂教学中，由教师或学生提出问题，让在
49、课堂教学中，由教师或学生提出问题，让学生自行制订实验计划、设计实验方案，选择实学生自行制订实验计划、设计实验方案，选择实验器材、动手操作、收集并处理数据，进一步归验器材、动手操作、收集并处理数据，进一步归纳得出结论的实验。纳得出结论的实验。一般主要是探究性和设计型实验两种一般主要是探究性和设计型实验两种2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学探究单摆周期与摆长的关系探究单摆周期与摆长的关系【实验目的实验目的】1.用单摆测定当地的重力加速度；用单摆测定当地的重力加速度；2.加深对单摆周期公式的理解。加深对单摆周期公式的理
50、解。【实验器材实验器材】铁架台、中心有小孔的金属小球、铁架台、中心有小孔的金属小球、长约长约1 m的细线、秒表、刻度尺、的细线、秒表、刻度尺、游标卡尺。游标卡尺。2017 Anhui Normal University.Department of Physics中学物理实验教学glT2224Tlg【实验原理实验原理】单摆在摆角很小单摆在摆角很小(小于小于5)时，其摆动可以看作简谐时，其摆动可以看作简谐运动运动,其振动周期其振动周期由此可得由此可得只要测出摆长只要测出摆长l和周期和周期T，就可计算出当地重力加速，就可计算出当地重力加速度度g的数值。的数值。其中其中l为摆长，为摆长，g为为当地重力
