发布时间:2023-10-09 15:03:45
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇初中物理实验方法,期待它们能激发您的灵感。
一、控制变量法
在多个因素同时存在的物理实验中,先考察其中一个因素对研究问题的影响,而保持其他因素不变的实验方法叫控制变量法。控制变量法是最常用的实验方法之一,在对多个因素同时起作用的实验探究过程中,我们都要用到控制变量法。
例如,在著名的“欧姆定律”实验中。欧姆虽然事先知道:电压和电阻的变化都会影响到电流的变化。但如果电路中的电流发生了变化,到底是由电压变化引起的还是由电阻变化引起的呢?欧姆认为:如果能控制电压不变,那么电流的变化就是由电阻的变化引起的;如果能控制电阻不变,那么电流的变化就是由电压的变化引起的。他的实验思路是控制变量法应用于实验探究的一个典型范例。正因为欧姆选择了正确的实验方法,再加上他十年的不懈努力,才最终在电学方面做出了巨大的贡献,电阻的单位也用他的名字来命名。
又如,探究“降落伞在空中滞留的时间”“压力的作用效果与哪些因素有关”“影响电阻大小的因素”等实验都应用了控制变量法。
二、 等效替代法
在保证某种效果相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来处理的方法叫做等效替代法。
等效替代法能将复杂的问题简单化,是物理学中常用的一种实验方法。在“曹冲称象”故事中,聪明的小曹冲就是利用了等效替代法,才解决了其他文武大臣都无法解决的难题,从而千古留芳。
又如,在现代电子技术中,在分析一些复杂的电路时,人们常常只关注整个电路(或电路中的某一部分)的输入、输出关系(即电流和电压的变化关系)。这样我们就可以用一个简单的电路来代替复杂的电路,使问题得到简化,这个简单电路就是复杂电路的“等效电路”。另外在研究“合力”“等效电阻”等实验中均应用了等效替代法。
三、类比法
在认识和研究一些比较抽象的物理概念和规律时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比。这种化抽象为具体、化难为易的方法叫做类比法。
类比法对物理学的发展,对学生学习物理有着巨大的作用。例如,在研究“电流与电压的规律”实验中,我们先把“电流”和“水流”、“电压”和“水压”进行类比,然后根据“水流”和“水压”的特点提出种种猜想来研究“电流”和“电压”的规律,从而使问题得到解决。
在教学实践中我曾有利用“类比法”成功突破实验难点的一个案例,供大家参考:
内容:九年级上册第一章第三节《比热容》。
实验课题:比较不同物质的吸热能力。
实验现象:相同质量的水和沙吸收了相同的热量后,水的温度上升得少而沙的温度上升得多。
思考问题:水和沙相比哪种物质的吸热能力更强?
由于“吸热能力”这一物理现象比较抽象,同时学生受“温度高的物体吸收热量多”这种思维定势的影响,几乎所有学生都误认为是沙子的吸热能力更强。
为了突破这个难点,我把“两种物质的吸热能力(比热容)”与“两个人的喝酒能力(酒量)”进行了类比,并提出这样一个问题:“质量相同的两个人,都喝下了一瓶相同的啤酒。其中一人面不改色,体温上升得少;另一人面红耳赤,体温上升得多。请问:谁的喝酒能力更强(酒量更好)?”
学生们笑呵呵地回答:“面不改色,体温上升得少的人喝酒能力强。”当我再次问到:“在我们刚才的实验中,水和沙哪种物质的吸热能力更强”时,所有学生都答出了正确的答案:“水的吸热能力更强。”教学难点得到了突破,“比热容”这个复杂概念的教学也就迎刃面解了。
四、建模法
即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型来表示。
如卢瑟福提出用“原子核式结构模型”来表示“原子的结构”。物理学中用“磁感线”来表示“磁场的分布”规律,用“力的图示”来表示“力挫群雄的大小”、“方向”和“作用点”等,都用到了建模法。
五、转换法
即对一些看不见、摸不着的物理现象,或不易测量的物理量,把它转换成看得见、摸得着的现象或物理量,来间接认识或间接测量的实验方法。如根据“磁场对磁体有力的作用”来认识“磁场的规律”,利用“液体的热胀冷缩的”性质来“测量温度”等,都用到了转换法。
六、实验+推理法
如“牛顿第一定律”和“真空不能传声”两个实验用的都是这种方法。
七、其他方法
既然物理实验方法这么重要,我们怎样才能让学生掌握,并能应用自如呢?首先我们要对初中物理教学中常用的探究实验方法有所理解。初中物理实验探究方法主要有以下几种:
(1)控制变量法:为了研究物理量与影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍
(2)等效替代法:研究某一个物理现象和规律时,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解。
(3)转换法:有的物理量不便于直接测量,物理现象不便于直接观察,通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象,从而获得结论的方法。
(4)类比法:类比法是一种推理方法。为了把要表达的物理问题说清楚,往往可用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明抽象的、无形的、陌生的事物,通过借助于一个比较熟悉的对象的某些特征,去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征。
(5)图像法:图像是一个数学概念,用来表示一个量随另一个量的变化关系,很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况,因此图像在物理中有着广泛的应用。在实验中,运用图像来处理实验数据,探究内在的物理规律,具有独特之处。
(6)理想化方法:指在物理教学中通过想象建立模型和进行实验的一种科学方法。可分为理想化模型和理想化实验。理想化模型就是指把复杂的问题简单化,把研究对象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理去再现原形的本质的东西,构成理想化的物理模型。这是一种重要的物理研究方法。
(7)对比法:“比较”是人们常用的探究方法,是找出事物之间的差异点和共同点的研究方法,比较事物间的相同特征或相异特征。
下面就初中物理实验《探究影响导体电阻大小的因素》中运用的探究方法——控制变量法,来谈谈怎样进行探究实验方法的教学,希望能起到抛砖引玉的作用。
一、作为教师,你首先要明确该实验用哪种实验方法最合适,也就是说先要确定实验方法。这就要求你对各种实验方法都要有深入的认识,并有所研究。 二、在实验问题的提出时就开始渗透实验方法的思想,并让学生联系实验提出的问题和假设来寻找,并确定实验的变量。例如在《探究影响导体电阻大小的因素》实验教学中,当我们换用不同的电阻进行实验时,发现灯泡的亮度是不一样的,那样就可以提问“为什么灯泡的亮度不一样?”来引导学生去分析比较,得出影响导体电阻大小的因素可能是导体的材料、长度和横截面积,还有温度,从而确定该实验的变量。
三、确定变量后,要引导学生用怎样的实验方法进行实验。在该实验中,我们确定了四个实验的变量,那么我们就可以提问“我们怎样才能知道这些变量与电阻的关系?怎样进行研究?”让学生认识到,要研究每个变量与电阻的关系,就必须在每次实验中控制另外的变量保持不变。这样自然而然的,我们就可以提出实验要使用的实验方法——控制变量法。接着教师要把控制变量的思想介绍给学生,使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领,为之后的实验方法的教学作好准备。
四、学生明确了实验方法后,但是对该实验方法还处在认识阶段,还没有理解,更难说得上运用。这就需要我们引导他们来运用这种实验方法来进行实验。在该实验设计中,根据控制变量法的要求,我们就需要准备不同材料、不同长度、不同横截面积的金属导线。那么在实验操作中我们应该选用那些金属导线进行实验呢?这样一个问题的提出又可以让学生对控制变量法有更深的认识。例如,在探究导体电阻的大小与导体材料的关系实验时,我们就可以引导学生根据控制变量法的思想,选用相同长度、相同的横截面积,不同材料的的导线来进行实验。
【中图分类号】G【文献标识码】A【文章编号】0450-9889(2016)05A-0047-01
素质教育要求初中课堂不仅要注重知识和技能的传授,还要加强学生综合能力的培养,实现学生综合素质的全面发展。实验教学便是实现这一目标的重要手段,但从当前初中物理教学的现状来看,多数教师还没有摆脱传统的“重理论,轻实践”的教学理念,对物理实验教学重视不够,使得物理实验往往流于形式,难以有效锻炼学生的操作能力、合作能力和探究能力,不利于学生的全面发展。那么,初中物理教师该如何改进物理实验,实现理论与实践的有机结合呢?
一、改变教学理念,重视能力培养
新课程改革将“突出学生主体地位,发挥学生的主观能动性”放到了非常重要的位置,“重知识、轻能力,重理论、轻实践”的传统教学观念早已不再适用于初中物理的教学活动。为此,教师要加快物理教学理念的转变,高度重视物理实验教学,将更多先进的实验教学观念和方法运用到课堂中,并努力适应新课程改革对初中物理实验教学提出的要求,逐步从课堂主宰者的角色转变为课堂引导者、组织者、合作者,将课堂还给学生,激发学生的学习兴趣和主动性,使学生养成主动思考、主动质疑的良好习惯,促进学生的思维能力、合作能力、探究能力的提高。在学习人教版物理八年级上册《声音的传播》时,很多学生对声音可以在液体内传播表示不能理解。为此,教师一改传统教学中生硬传授知识点的做法,设计了一个演示实验,让学生在观看演示实验的过程中加深对声音在液体内传播的理解:将五把钥匙用细线系好,放入盛满水的大烧杯中,然后上下抖动细绳,这时我们可以听到钥匙碰撞的声音。此时教师提问道:“大家仔细想想生活中还有什么例子能够证明声音是可以在液体中传播的呢?”学生受实验的启发,列举出“人在潜水时可以听到岸上人说话的声音”和“鞭炮在水中爆炸的声音”等例子。通过这种演示实验和教师的有效提问,大大地激发学生的学习兴趣,加深了学生对知识的理解,促进了学生自主思考能力和探究能力的提高。
二、改进实验装置,增强实验效果
一个优秀的物理实验能够使物理教学达到事半功倍的效果。但很多物理实验受实验器材和环境条件的制约,容易出现实验成功率低,实验现象不明显等问题。教师在处理这些实验时,要摆脱“教材至上”的观念,根据实验特点和实际条件灵活选择实验器材,改进实验装置,增强实验的直观效果。教师在改进实验装置时要遵从现象明显、操作简单、成功率高的原则,使实验能够更好地突出实验原理,验证教学内容。在学习“液体汽化的物态变化”时,教材提供的是“观察水的沸腾”演示实验:利用酒精灯加热装水的烧杯,待水温达到沸点后观察水的变化。由于烧杯容积相对较大,盛水量较多,所以需要较长的加热时间。为了缩短实验时间,教师对实验器材进行了改进,将烧杯换成大号试管。相比于烧杯,大号试管可以直接在酒精灯火焰上加热,并且盛水量更容易控制,减少了加热的时间,使实验的可控性更高,实验现象更明显,加深学生的理解。
三、优化实验方法,减小实验误差
一、初中物理教学中实验教学法的应用原则
1.崇尚探究精神
在物理实验中,探究精神应当始终贯穿其中。探究性精神在初中物理教学中的应用可以促进学生制定个性化的学习方案:根据所学知识,针对学习中遇到的问题,可以进行适当的、大胆的猜想,最后通过实验对自己的猜想进行验证。
2.个性化的实验设计
为了鼓励学生适合时宜地设计具体的实验操作步骤,通过试验提出相关的实验原理,就必须鼓励学生积极开展个性化实验,使学生真正掌握探究式实验的精髓。
3.科学的指导
由于初中生的知识面和领悟能力不是很高,所以,在学生对自己猜想的实验进行求证的过程中,老师要进行适当的辅导,面对学生实验过程中的失误和错误要进行悉心的指导。
二、初中物理实验教学的重要性分析
1.初中物理采用实验教学是素质教育全面性和实践性的要求
目前,物理教学中学生的学习主体地位要巩固,学习的主动性要培养,增加实验教学的趣味性和教育激励体制就不可避免,只有充分提升学生的综合能力,促进学生的全面发展,才能真正地进行素质教育。
2.初中物理采用实验教学是提升学生综合能力的必然要求
物理实验可以为学生提供独立思考、团结合作以及解决问题的学习环境。同时,新时代的人才,需要全面发展,做综合性复合式人才。
3.初中物理采用实验教学是激发学生学习主动性的有效途径
初中物理实验从提出问题、猜想结论和大胆假设开始,使学生产生强烈的认知冲突,从而激发学生对物理学习的浓厚兴趣,从而在课堂实验教学中真正地实现学生的自主学习。
三、初中物理教学中实验教学方法的具体分析
1.提出问题
实验探索是围绕所探究的问题展开的,有了具体的问题,探究过程才有明确的方向。一个好的问题应该与学生课堂学习的知识相联系,并能引发他们进行实验、搜集证据和利用数据对实验现象作出解释,进而得出结论。在实际探究过程中,学生往往还会不断地发现新问题,这是探究的新起点,是培养学生提出问题能力的重要一环。
2.设计实验
首先,在了解实验目的、试验对象和试验指导思想的基础上,找出实验对象所隐藏的问题,形成初步的试验方案。
其次,实验原理的正确运用。实验原理是整个探索过程中所依据的基础,一定要把握好原理的应用程度,确保实验要在科学理论的指导下进行,不能离开科学盲目行事。
最后,实验技术的巧妙应用,实验技术需要平时的积累。
3.分析和论证
利用收集来的各种证据归纳出证据中的隐含信息,得出规律性的东西。
4.实验结果评估
评估的主要内容是表述的科学性、猜想和假设的证实、收集的证据的真实性等等,评估可以优化实验方案,提高实验的效率。
一、运用问题演示实验,激发学生探究兴趣
相关调查研究结果显示,多数学生认为没必要做实验,甚至有部分学生不喜欢实验课。而有的学生虽然喜欢物理实验,但不愿动手操作。造成上述现象有多种原因,首先中考成绩和实验测试无关联,以至于学生对实验教学持放任心理。再加上物理教师在实验教学中都采用单一的教学模式,将学生分为若干小组,按照教师讲解的实验过程和步骤模仿操作,而教师在一旁指导。这种实验方式影响学生发挥主观能动性,更不利于培养学生的探究精神、动作实践能力及创新意识。对此,教师可以在讲解物理规律时和学生一起探讨物理方案,根据学生的已学知识设计与学生经验相抵触的实验现象,进一步激发学生的探究兴趣。例如,在讲解“大气压阻止水外流”一课时,就设计了以下教学案例:教师:“同学们看,老师手里拿的是一个空瓶子,在瓶子上扎几个小孔,那么这个瓶子还能装水且保证不漏吗?”学生:“不能!”教师:“瓶盖盖好,瓶内的水就停止往外流了,相同瓶子为什么会出现不同结果呢?”学生:“可能与大气有关。”通过上述实验学生能更好地接受并理解新知识。
二、引导学生动手操作,增强学生能力
演示实验需要观察实验现象、分析实验过程、得出实验结论,不仅要发挥教师引导作用,而且还应体现学生主体地位,严禁出现教师自导自演的状况。针对那些易于操作的实验,教师应让学生独立演示;针对那些有一定难度的实验,应在教师的适当指导下由学生完成操作。在学习电路的“短路试验”时,虽然该实验有一定的危险性,但是在做好充分的安全准备下,教师还是决定让学生来完成这个实验。通常情况下,教师会邀请物理基础一般但胆子很大的男生来完成。在实际操作中,电路短路后发出“砰”的一声,实验区硝烟弥漫、火花四溅,一些胆小的女生吓得蹲在地上,但是实验完成后,很多学生都兴致很高、说不过瘾,希望自己也能参与一次。正是因为产生了兴趣,学生便会细致观察与思考,从而不断产生疑问,带着问题都能认真听讲,并且在学习中学生还对安全用电知识有了更全面与深刻的了解。教学实践表明,让学生参与操作的演示实验,与传统的教师自导自演的演示实验教学模式相比,学生参与实验教学活动的兴趣明显提升,并且有利于学生操作能力、动手积极性的培养,有助于实验教学效率的显著提升。
三、构建严谨思维体系,指导学生观察
关键词:物理 实验 教学 方法
物理是一门以观察和实验为基础的科学。加大实验教学力度,加强学生的观察能力和动手能力的培养,是全面提高人的素质必不可少的一个方面。因此,怎样搞好实验教学,是大多数物理教师研究的课题。那么,如何进行处置物理的实验教学呢?
一、认识物理实验教学的重要意义
《义务教育物理课程标准》中强调以物理知识和技能为载体,让学生经历科学探究的过程、学习科学探究的方法,培养学生科学探究的精神和实践能力及创新意识。这就要求过去以书本为主、以实验为辅的传统教学模式,真正实现多样化的教学方式。
物理实验教学能培养学生浓厚的学习兴趣和细致敏锐的观察力,分析对比,判断推理,归纳总结的逻辑思维能力等,能使学生的智力和能力得到综合培养和发展,在实施以培养学生创新精神和实践能力为核心的素质教育中有着独特的、不可代替的作用。以新大纲为基础的初中物理教材都非常重视实验,通过实验引入概念,得出规律;通过实验检验猜想,发展知识;通过实验培养兴趣和能力,体现初中物理教学以实验为基础的特点。
二、初中物理实验教学方法
1、变式实验法
所谓变式实验法指教师或学生设计诸多的同类实验,根据多种现象去揭示物理规律和本质。变式实验能有效排除干扰因素,突出本质因素,从而使所要研究的物理现象以更为简化和纯化的形态显露出来。
运用变式实验方法揭示物理本质的基本做法,既要全方位利用学生的感官,使眼、耳、鼻“全频道”接收,又要使实验的现象,动态与静态相结合,过程与状态相结合,实验与图片相结合,只有通过“立体”式感知才能充分展现其物理本质。
2、程序实验法
所谓程序实验法是指教师精心设计实验方案,合理安排实验流程,整个课堂教学围绕着实验而展开的教学方法。它将物理知识引出于实验之中,并在实践中应用。
程序实验教学的理想教学目标是教学中主体性的消失,以实现最优的教学。教学关系的最佳状态是从认识关系、伦理关系逐渐上升为一种审美关系。当人们合理、合法地进行行动时,必然会追求一种合乎美的行动,在这个活动过程中,师生之间的关系,在认识论、伦理学的基础上达到了美学的高度。
3、比较实验法
比较是确定研究对象之间差异和共性的思维过程和方法,物理实验现象和过程通常是通过比较来确定它们的差异和共性的。比较是实验教学的基本方法,我们在实验教学中,比较方法的应用较为广泛,如:比较物理现象在一定时间内前后变化,比较几个物理现象的异同点,比较研究对象随条件变化等。在这些比较中,有的要在静态下进行,有的要在动态下进行,因此,比较的形式是多种多样的。根据科学方法中的比较分类,结合物理实验的特点,我们提出比较实验的三种模式:
1)异中求同的比较
异中求同的比较是比较两个(或两个以上)的实验过程,找出其相同点。
2)同中求异的比较
同中求异的比较指比较两个或两个以上相似实验的过程,找出其相异点。
3)同异综合的比较
同异综合的比较指比较两个或两个以上实验的相同点和相异点。
4、观察实验法
在物理教学中要教给学生系统的观察方法,主要有这几方面:一是对物理现象与物体外部形态关系的观察;二是对物理现象与物体内部结构关系的观察;三是对物理现象与物体动态关系的观察,观察事物的特征和运动发展变化的规律。
在物理教学中,有两种常用的观察法应使学生掌握。一是验证观察法。它分:实验――结论――验证三步进行。如电磁感应现象实验的观察就是这样。第一步,先让闭合电路的部分导体切割磁感线得出第一个结论;第二步,把磁铁插入螺线管,验证这个结论;二是归纳观察法。它是从不同的现象中找出其共性
5、虚拟实验法
虚拟实验是以现代教育理论为指导,以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托而建立的一种新型实验教学。其流程如下:
1)确定实验主题。只有选择恰当的实验主题,学生才能够根据自己以往的经验更好地开展实验,否则实验效果可能不会很好。
2)提出猜想。这一阶段应该让学生单独完成,在教师提出实验主题之后,学生根据主题提出猜想。
3)虚拟实验。学生根据提出的实验猜想展开虚拟实验,可以小组分工,或者单独进行。学生先进行实验步骤设计,然后开始虚拟实验,在整个实验过程中,如果遇到自己解决不了的困难,应该通过小组讨论来解决,实在解决不了的,再向教师请求帮助。
4)验证猜想。将实验结果和自己刚开始的实验猜想进行比较,看实验结果和实验猜想是否一致,如果不一致,检查整个实验过程是否存在不合理的地方,或者自己刚开始的猜想是否正确。这个过程应该是反复进行的,直到得出满意的实验结果。
5)得出结论。
6)成果交流。每个小组或者个人将自己的实验过程以及结论进行讲解,在交流的过程中,要使学生认真听取与自己不同的意见,而发表自己的意见时则应有充分的根据。
一、边学边实验教学的特点
所谓边学边实验,是指学生在教师指导下,一边学习一边进行实验的教学组织形式,通过自己动眼、动脑、动手、动口(以下简称“四动”)去获取知识、培养用实验方法探索物理知识的能力。
(一)边学边实验教学是一种低容量、高密度思维的教学组织形式
这样可以因材施教,切合初中学生的实际。课的容量是指一节课内运用新概念、基本规律、技能、科学方法的多少。高密度思维是指学生在一堂课上有较长的有意注意时间,并能充分地开展思维活动。
(二)边学边实验能够起到演示实验与学生分组实验的综合作用
在演示实验的基础上,认真做好学生分组实验是激发学生学习物理兴趣的较好手段,是初中物理教学中大面积提高教学质量很重要的一环。但在实验教学中,演示实验和学生分组实验都存在一定的弊端。课堂中的演示实验是教师为学生提供感性认识材料的过程,它无法代替学生自己的活动,教学中如果把教师的演示实验改为学生的边学边实验,既能使学生对实验获得更加清晰的印象,学到物理知识;又能培养学生的实验能力,提高学生的学习兴趣和主动性。
(三)边学边实验是一种“效率高、负担轻”的中学物理教学活动
进行边学边实验教学的形式可以根据教材、学生以及器材的实际情况,采用多种方式进行。它可以安排在新课的开始,作为设疑引学,起到激发学习兴趣的作用;也可以安排在教学过程中,用来建立物理概念、得出物理规律,作为学生辨疑解难的一种手段,起到启发、帮助学生理解概念、解决疑难问题的作用;还可以安排在下课前的几分钟,作为复习巩固之用。在教学时间上,可以用一整节课时,也可以用半节课或几分钟。总之,根据教学的需要和可能灵活掌握,以达到最佳教学效果。
二、边学边实验的教学功能
(一)有利于调动学生的学习兴趣和积极性
《九年义务教育全日制初级中学物理教学大纲(试用)》明确提出,培养和提高学生学习兴趣是当前物理教学改革研究中的重要课题之一。边学边实验不仅可以提高学生的学习兴趣,而且能够极大地调动学生的学习积极性。
(二)有利于学生理解和掌握知识
心理学研究表明,学生对学习内容的巩固程度,与学习方式的关系很大。一般来说,学生通过听教师讲授,能够记住10%~20%;学生如能看到实物或现象,能够记住30%;如果学生既能听教师讲,又能看到实物或现象,能记住50%;如果学生看到实物或现象,自己又描述过,便能记往70%;如果学生既动手做过,又描述过,则能记住90%。而边学边实验,既让学生动手做实验,又让学生在实验的基础上讨论、分析,最后自己归纳出物理概念和规律。显然,这样的学习过程属于上面所说的最后一种情况。可见,边学边实验有利于学生理解和掌握知识。
(三)有利于培养学生的实验能力
教育家陶行知提倡手脑并用的学习方式。他在《手脑相长歌》中写道:“人生两个宝,双手与大脑。用脑不用手,快要被打倒!用手不用脑,饭也吃不饱。手脑都会用,才算是开天辟地的大好老。”我们在初中物理教学中提出边学边实验,提出“四动”,正是遵循陶行知先生的教育理论去实践的。我国中学物理实验教学的现状是学生动手的机会太少,开展边学边实验,极大地增加了学生实验操作的机会,十分有利于培养学生的实验能力。
三、实施边学边实验教学的策略
(一)恰当地选择学生边学边实验教学的内容
教改实践表明,凡是与教学过程紧密结合,便于随堂进行并利于学生动眼、动脑、动手、动口,利于培养学生科学的实验方法和良好的实验习惯,利于发展他们智能的内容,都可选为学生边学边实验教学的内容。
(二)千方百计地准备学生边学边实验教学的仪器
边学边实验是一种上课形式的学生实验,一般要求两个学生用一套实验仪器。对学生边学边实验仪器的准备要做到“五不一保证”,即仪器不宜复杂,操作技能要求不宜过高,实验规模不宜过大,一次实验所用仪器数量不宜过多,实验时间不宜过长,实验安全要有保证。
(三)认真上好边学边实验课
关键词:农村中学;实验现状;改革建议
物理是一门以实验为基础的自然科学,农村物理教学一直存在“重讲授,轻实验”的现象,教师在课堂上讲实验,学生在课外背实验,不能有效地培养学生的观察能力、分析能力、总结能力、动手能力、创新能力,物理实验教学现状已经严重制约新课程改革的发展。为此,我们呼吁针对这个现状应该出台相应的对策,否则将会导致新课程改革的后退。
一、农村中学物理实验教学现状
农村中学由于客观条件的不足和环境的影响,给物理实验教学带来了很多的困难,主要表现在以下几个方面:
1.农村中学的师资力量薄弱,存在教师跨学科教学或非专业教师任课现象,本身对实验操作不够熟练还没有深入钻研,无论是演示实验还是学生的探究实验,教师一般总要详细的介绍和示范应该怎样正确使用仪器,如何按书上规定和说明去规范操作。这样会使学生挫伤学生的积极性,压制了学生好奇好动的天性,在实验教学中虽然学生动手操作了实验而没有动脑分析思考,虽然完成了实验操作任务而没有对学生在创新能力、分析归纳能力、动手能力、观察能力等方面得到培养。
2.学校有实验室却没有专业的实验教师和有效的实验教学考核管理制度,实验室管理教师更多的是承担仪器保管的作用,未有过关于实验室管理和实验技能方面的培训,不能配备实验仪器,甚至对实验仪器都不熟悉,在实际教学中演示实验、学生的探究实验器材都由科任教师花费大量的精力和时间自己准备,许多教师不愿意花费精力和时间去准备实验、操作实验。实验室管理教师本身的工作量大再加管理实验室,不能及时提供仪器的借还,科任教师认为做实验不方便就以讲代做。
3.农村学校没有对实验教学进行评价和考核,对实验教学的评价只是在上级部门检查工作和验收时才能提到议事议程上来,平时学校针对实验的安全、卫生比较关注,教师认为做不做一样。对于实验教学基本上都处于较为被动的局面。学校对实验教学不重视会导致教师不专业化,不深入研究教材和课程标准,会严重制约新课程的改革和物理课堂教学的高效,无法有效的培养学生的创新精神和动手操作能力,更不能全面提高学生的实验技能和运用物理知识的能力。
二、实验的教学功能
1.有利于调动学生的学习兴趣和积极性《九年义务教育全日制初级中学物理教学大纲(试用)》明确提出,培养和提高学生学习兴趣是当前物理教学改革研究中的重要课题之一。边学边实验不仅可以提高学生的学习兴趣,而且能够极大地调动学生的学习积极性
2.有利于学生理解和掌握知识。心理学研究表明,学生对学习内容的巩固程度,与学习的方式关系很大。一般来说,学生通过听教师讲授,能够记住10%-20%;学生如能看到实物或现象,能够记住30%;如果学生既能听教师讲,又能看到实物或现象,能记住50%;如果学生看到实物或现象,自己又描述过,便能记往70%;如果学生既动手做过,又描述过,则能记住90%。
3.有利于培养学生的实验能力。教育家陶行知提倡手脑并用的学习方式。他在《手脑相长歌》中写道:“人生两个宝,双手与大脑。用脑不用手,快要被打倒!用手不用脑,饭也吃不饱。手脑都会用,才算是开天辟地的大好老。”我们在初中物理教学中提出边学边实验,提出“四动”,正是遵循陶行知先生的教育理论去实践的。
三、实验教学的策略
恰当地选择学生边学边实验教学的内容教改实践表明,凡是与教学过程紧密结合,便于随堂进行并利于学生动眼、动脑、动手、动口,利于培养学生科学的实验方法和良好的实验习惯,利于发展他们智能的内容,都可选为学生边学边实验教学的内容。对器材的要求不是很高的演示实验,可以改为学生边学边实验。如课本上用铅皮和铅盒来演示物体浮沉条件的实验,若改为边学边实验,就可以让学生在课前准备好一支空牙膏管(尾端剪开)和一只玻璃杯。实验时,先让学生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里,它就在水中下沉,然后将牙膏管鼓起一些,它就能上福 。
四、推动和改进实验教学的建议
1.从考试方面改革,加大考核力度。学校要细化实验教学考核办法,并能认真落实,进而推动教师认真实验教学。中学物理实验考试总体要求是把考理论和考操作结合起来,全面反映学生实验课的基本要求;不论哪类学生考试的原则都是把考实验和做实验结合起来。
2.加强实验室管理,发挥其应有的功能和作用,实验室配备一名专职或兼职实验教师(计入工作量)负责,组织物理课任教师分年级、按实验等方式整理、熟悉实验器材,明确实验室应有的仪器、药品,根据课程标准和教材分别制定出本学期的学生探究实验计划和演示实验计划,统计出所缺实验器材汇报学校及时采购补充,根据计划开足开齐实验。
关键词:初中物理;探究式;实验教学
培养学生的观察能力和实验能力是初中物理教学的重点,在初中物理教学中加强实验的教学,不仅有助于学生获得全面的学习情感体验,了解和掌握物理学科的学习方法,同时还能使学生养成独立思考的学习习惯,形成科学的世界观,树立实事求是的科学态度和勇于探索的科学精神。因此,初中物理教师在实验教学中应积极开展探究式教学,实现学生的主体地位,积极推进教育改革的进度,使学生喜欢物理学科、学习物理知识、掌握物理实验,进而形成综合的物理素质。
一、初中物理探究式实验教学的重要作用
传统应试教育下的教学方式是“灌输式”教学,教师在课堂上讲得口干舌燥,学生在下面机械地接受,学习效果的好坏全凭个人,学生几乎没有独立思索和探究的时间。而探究式实验教学,保证了学生充分参与到实验过程中,鼓励学生提出质疑和自己的见解,最大化地激发学生的学习兴趣。物理学科是来源于生活的学科,学生在参与探究式实验教学时能够将知识和生活有机地结合在一起,不仅摆脱了传统教学思想的束缚,提高学生在现实中运用物理知识的能力,更能发挥学生的创新精神,贯彻新课程改革的指导思想。
二、新课改下初中物理探究式实验教学方法
1.鼓励学生发现问题、提出问题
物理研究始于问题,发现问题是物理研究的前提。有时候,当学生能对知识提出一个问题,要比他解决一个问题对其影响更大。因此,教师在实验教学中应注重培养学生的问题意识,不要认为学生没有问题就是对知识已完全理解和掌握,往往有可能是学生没有学通、学透,应鼓励学生去发现问题,勇于提出问题,使学生在已掌握的知识和实际生活中的问题面前大胆提出质疑,充分发挥学生在学习中的主导地位,学生是知识的探索者、创新者,而不再是知识的被动接受者。
2.引导学生对问题提出假设、猜想
猜想是想象力的基础,那些伟大的物理学家正是对别人没有发现的现象或未曾认识的领域提出了大胆的猜想和假设,进而不断地进行实验探索,才为我们总结了今天的物理规律。同样,物理实验教学如果缺少了猜想和假设,教学过程就变成了单纯的知识输入过程,根本不能有效地培养学生的实验能力和科学素质。因此,教师应该注重引导学生对实验提出猜想和假设,可在学生明确教学目标后,为学生设置合适的问题,激发学生主动探索的积极性,适时引导学生对问题提出假设和猜想,学生在假设和猜想的驱动下,自然而然地投入到实验探索中。
3.组织学生设计实验方案、动手实验
设计实验方案是提高学生实验思维的重要环节,动手实验是物理教学中训练学生实验能力的主要部分,学生通过自己的猜想和假设以及教师的相应指导,尝试设计实验方案。由于学生的思路差异,针对同一问题必然会有多个方案,有的设计方案从理论的角度看无懈可击,但是在实际操作中却难以实现;有的方案缺乏科学性、合理性,根本不具备实施的意义等等,对于学生的这些思路,教师不能一句话就否定,而是要先鼓励学生的创新想法,再适当地指导、纠正,避免挫伤学生的积极性。实验过程中要考虑到学生的基础水平和实践能力的差异,要做到有所区分、有所侧重、有的放矢。
4.指导学生分析处理实验数据、总结思维方法
实验操作结束后,教师要指导学生正确地记录、分析和处理实验数据,培养学生比较、推理、概括、归纳、总结等物理思维方法。学生通过实验得出实验现象及实验数据后,与学生共同探讨和分析,得出实验现象的准确成因,去伪存真,引申探究目标。学生通过小组性的合作和交流,不仅锻炼了表达能力和动手能力,更重要的是形成了良好的团队精神,为学生将来步入社会与他人建立良好的交流合作打下基础。
总之,探究式物理实验教学,不仅能培养学生独立研究问题的能力、实际动手操作的能力,更重要的是能使学生形成实事求是、科学严谨的学习态度。通过提出问题、设计方案、选择设备、制作仪器、收集处理数据、评估交流结果等一系列探究性教学训练,激发学生的学习兴趣,发挥学生的学习经验,提高学生的观察能力和动手能力,为学生日后的学习、创新、发展打下坚实的基础,这正是新课改背景下的现代教育目标。
参考文献:
在多年的初中物理实验教学实践中,我发现初中物理实验教学过程中主要存在三个方面的问题:一是课前准备不充分。一些物理教师不重视实验课,课前准备工作不充分,上课过程中有时实验不能做出,有时误差相对较大,无法获得正确的结论,甚至还会出现一些事故,教师只好强制学生接受结论。二是学生实践能力相对较差。初中物理实验通常是分小组进行,学生刚接触物理实验时,感觉非常新鲜、充满好奇,然而他们的实践能力较差,实验时会出现许多问题,如有的学生称量不规范、有的操作实验仪器不当,或者将器材打碎等,他们很难得出合适的实验结果。这样时间一长,学生就会对物理实验产生消极态度,他们只是为了考试死记各个步骤、现象及结果,而轻视动手操作,实验中只是由小组中的个别学生操作。三是学生无法有效地运用物理知识。现阶段,一些物理实验教学大多是教师亲自进行,由学生观察,但是在遇到实际问题时学生却无法有效地应用物理知识,根本不知道怎样思考。这样单纯通过教师的讲解,学生无法深刻理解实验,因此其解决问题的能力很难养成,学生的实验的能力相对较低。此外,物理实验教学中,时间与设备存在很大局限性,如设施陈旧、器材配备不全、数量较少等,使一些实验无法正常进行。
针对初中物理实验教学中存在的问题,本人探索出了一套提高物理实验教学的有效方法。
(1)实验前明确实验目的,不要抛弃物理概念和原理。初中学生刚刚开始学习物理,教师应紧贴教学大纲,根据物理实验教学的意义,从物理实验前的理论储备指导入手,在新课标理念下,我们呼吁杜绝过分“死啃”书本,但也不能忽略基础知识理论,实验前全面讲解概念原理,指导学生明确实验目的,帮助理解实验元素和实验原理,弄清实验步骤和注意事项,加强物理实验前理论教学的探究,为实践操作提供科学依据,从而促使物理实验教学达到“事半功倍”的效果。如果实验前理论储备不到位,学生面对实验器材只会一头雾水、无从下手,感觉做实验就没有任何意义。所以,无论什么时候,物理教师在实验前对学生的理论讲解和指导始终是帮助学生做好实验的第一步。实验前的理论讲解过程中,教师除了讲解基本概念原理,也应组织学生进行自主预习,让学生在没有教师的指导下对实验有一个初步的感性认识,自觉发现实验乐趣和疑惑,提高学习效率。另外,实验中的注意事项也是不可忽视的。实验前物理教师对注意事项和可能出现的危险情况作出强调和指导,能够有效防止和减少实验事故的发生。
关键词 初中物理;实验教学;实验仪器
中图分类号:G633.7 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)03-0134-02
1 前言
物理是建立在对物理现象进行观察、实验分析、总结概括基础上的探索性学科。实验教学是让学生直观感受物理知识的形成过程,以激发学生的W习兴趣,提高学生的实践动手能力[1],而这些都离不开实验仪器。
2 仪器在初中物理教学中的具体应用例谈
在初中物理教学中,作为教师要充分重视实验,同时根据教学实际需要,有效组织开展实验教学,从而增强教学效果。
演示实验――激发学生学习兴趣 演示实验的目的是将抽象的知识形象生动地呈现在学生面前,帮助学生深入理解物理知识,掌握实验现象,提高学生学习的兴趣和动力[2]。所以,在教学过程中要进行演示实验,应用仪器的方法和技巧,唤醒学生求知的欲望和动力,从而自发地参与到学习活动中来。
如在教学“大气压”这节课的时候,很多学生对“大气压”这个词感到费解,既摸不到也看不到,不仅学生理解起来困难,教师解释起来也很吃力,这时可以采用演示实验的形式向学生解释什么是“大气压”。首先,准备实验需要使用的实验仪器和一些辅助自制教具,比如硬纸板、水、杯子等,第一步向杯子中注满水,并且将杯子上面盖上硬纸板,随后提问学生:如果将注满水的杯子倒过来会发生什么?按照生活经验,几乎所有的学生都会认为水会流出来,但将杯子倒立过来后却大大出乎学生的意料,杯子中的水并没有流出来,而且硬纸板也没有掉下来,这一神奇的现象深深地吸引了学生的注意力,将他们的求知欲激发出来,在此基础上再引入“大气压”的概念,有了兴趣,学生学习的效果自然事半功倍。
互动交流――开展分组探究 分组实验是物理教学的一种重要的教学方法,意在突出学生的主体地位,激发学生的自主意识。在分组实验过程中,教师不能置身事外,而是要积极参与指导和引导,发挥自身的主导作用,以达到预期的三维目标。作为物理教师,要加强巡视工作,针对学生在实验过程中出现的问题进行及时的引导,帮助学生找到解决问题的正确方法。并与学生进行互动交流,拉近师生之间的距离,让学生喜欢教师,从而喜欢上物理课程。
如在“测小灯泡的电阻、电功率”实验中,需要用到滑动变阻器,教师在演示实验过程中,只需强调接线柱的接线方法即可,不需要详细讲解在移动滑片时,实验者的手应该注意哪些问题。当学生亲自参与实验时,会发现有的电压表和电流表的指针来回摆动,非常不稳定。当学生提出这一疑惑后,教师可以鼓励学生自主探究出现这一现象的原因,此时课堂氛围会变得非常活跃,每一位学生都积极参与探究和讨论,最终发现:在使用滑动变阻器时,应该一只手稳定瓷筒,用另一只手的食指和拇指轻轻移动滑片,手掌尽量不要接触金属杆,之前的实验故障实际上就是手的位置不对而造成的。通过这样的小实验,可以让学生明白:在实验过程中不但要动手动脑,而且要善于思考,善于发现和分析,这样才能真正达到预期的实验目标。
又如在进行“凸透镜成像”的实验时,如果蜡烛和凸透镜之间的距离小于焦距,那么不管怎样移动光屏都无法成像,只能得到一个圆形的光斑。很多学生对此疑惑不解,感到手足无措,此时教师要加以提示,要求学生通过凸透镜来观察蜡烛,此时学生就可以看到正立的、放大的虚像了。通过趣味性实验教学,不但可以充分激发学生的实验兴趣,而且可以有效发挥教师的主导作用,提高课堂教学效率。
细节方法――提高学生实验能力 实验技能的提升会间接提升学生的物理综合水平,因此,在实验过程中,我们要注重学生实验技能的培养,给予学生正确引导,让学生养成良好实验习惯,掌握正确的实验步骤和实验技巧[3]。在实验之前必须要做好实验准备,比如弄清楚实验的原理,将实验步骤理清,准备好实验中需要使用的器械和物品;在实验过程中则要做好记录工作,将实验数据记录在案,为分析实验结果做好充分的准备,提供可靠的实验数据。
如在进行测量物体质量这个实验过程中,学生首先要弄清楚实验的原理以及实验的正确步骤,留意实验的注意事项,比如取物体时需要使用镊子夹取,不能直接用手接触,避免影响实验的准确性。再如在进行电学实验的过程中,要提醒学生注意电压表和电流表正负极接法,避免接反导致得不到预期的数据,甚至致使仪器损坏。掌握了正确的实验方法就可以放手让学生自己动手操作,通过自主动手,学生可以熟练地掌握实验技能,从而提高自身的实验能力,同时还能所学知识,对其有进一步的理解和感悟,达到培养创新思维能力的目的,大大提高教学的质量水平。
另外,要多给学生创造观察实验和动手实验的机会,让学生有更多机会去实践,从而丰富经验、提升能力、活跃思维,让学生体会物理学习带来的乐趣,激发学生学习物理的热情和动力。
动手动脑――利用低成本的实验器材设计小实验 运用低成本器材设计实验,不但可以节约成本,而且器材容易得到,学生还能自己动手设计,有助于学生真正理解实验内涵,从而突破教学难点。如可以巧妙利用乒乓球来攻克“浮力”中的难点问题――浮力方向总是竖直向上的。对于“浮力方向”的问题,在初中物理教材中没有明确的直观展示,虽然学生能够理解浮力是向上的,但是难以理解浮力“总是垂直向上”。为此,教师可以利用乒乓球来设计这样一个简单易行的小实验:将棉线的一端固定在乒乓球上,另一端固定在一个没有底的可乐瓶中,把瓶口用瓶塞塞好,然后往可乐瓶中注水,乒乓球此时会上浮,棉线呈竖直状态;将可乐瓶倾斜,棉线仍然呈竖直状态,不管可乐瓶往哪个方向倾倒,拉着乒乓球的棉线总是呈竖直状态,这就充分说明“浮力总是垂直向上的”。
通过简单易行的小实验,不但便于设计,而且便于操作,更为重要的是能够让学生直观了解物理原理,提高学生的抽象思维能力。课后,还可以鼓励学生回家自己设计小实验,选择生活中常见的物品作为实验器材,然后拿到课堂上进行演示,有助于调动学生的积极性,提高学生的实践操作能力。在教学“阿基米德原理”时,实验室中没有充足的溢水杯,教师可以指导学生运用一次性纸杯,在杯子底部插入一根吸管,让吸管口低于杯口位置即可,这就是一个简易的溢水杯。又如可以收集废钢锯条用以很多小实验中,如音调与频率的关系、振幅、振动发声、磁化现象等。此外,还可以用自己的身体进行简单实验:双手搓手发热来体现“摩擦发热”现象;用手拍打桌子感到手痛,以说明“力的作用是相互的”;等等。
应用信息技术――开展模拟实验教学 实验的一大特点就是转瞬即逝,很多细节用肉眼是捕捉不到的,一旦错过就很可能使实验效率大打折扣。信息技术具有暂停、放慢、回放等强大的功能,对于一些肉眼无法嗜凡蹲降幕面可以轻松地捕捉并展现在学生面前。因此,可以借助信息技术来进行模拟实验,这样既可以将实验过程拆分开来,同时还能提高实验可操作性和灵活性,从而提高实验效果。
如在研究能量转化这个问题的时候,我们采取的实验方案是探究皮球在落地一瞬间发生的能量转化,但这个瞬间我们用肉眼是根本捕捉不到的,所以需要借助多媒体信息技术的Flash技术来模拟皮球落地瞬间,将皮球落地时发生形变的瞬间以及恢复原状的瞬间清晰地展现在学生面前,这样学生就会明白皮球因为发生形变从而发生能量的转化。另外,有些实验具有一定的危险性,这类实验在演示过程中一旦操作出现问题很可能会给学生造成伤害,因此也可以借助多媒体信息技术来模拟实验的过程,这样既可以形象生动地呈现实验现象,同时还能避免危险的发生。如在研究“触电”现象的时候,实物演示是非常危险的,所以,我们可以借助多媒体信息技术来模拟触电现象,这样也能帮助学生深入理解认识触电现象。
除此之外,也有些实验现象不易观察,也可以借助信息技术解决这个问题,让学生观察清楚,从而提高实验的效果。比如在教学电表的结构时,可以一边用摄像机将电表结构放大给学生观察,一边讲解工作原理,这样可以实现抽象概念的具体化和形象化,从而帮助学生理解,强化记忆,提高学习效率。再如,对于那些看不见、摸不到的电荷用语言是很难讲解明白的,所以可以借助多媒体信息技术来模拟电路的工作流程,比如带“+”号小球代表着正电荷,带“-”号小球代表着负电荷,这些小球的运动规律就代表这电荷运动的规律,这样一来,学生就可以对电荷运动规律形成形象直观的认识,效果远远高于教师口头详解。
3 结语
综上所述,在初中物理实验教学中,教师不仅要做好演示实验,教会学生物理知识,还应传授给学生仪器使用的方法和技巧,指导学生运用实验探究知识本质,增强学生的探究能力,以增强物理实验效果,实现物理教学目标。
参考文献
[1]万思荣.在初中物理教学中如何加强实验教学[J].才智,2009(27):134.
[2]韩会一.新课改下的初中物理实验教学探讨[J].科教文汇,2010(1):27-28.
【关键词】浅谈初中物理实验教学设计的基本方法
在实验教学中,由于题目给出了全部实验器材和所有相关量,使实验定位在电阻或电阻率的测定上,又大大降低了实验难度,只属于局部设计型实验.无论命题者出于何种考虑,设计型实验毕竟半遮半掩地出现了,这多少给教学工作者提了个醒.
一、加强实验设计教学
著名核物理学家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的《物理学史》所作的序中,曾严厉指出:“今天我们科学界有一个弱点,这就是思想不很活泼,这也许跟大家过去受的教育有一定关系……”我们常常教育学生“应该……”“必须……”;我们的考试题目常常不惜笔墨描述背景、附加条件,最后只有一个小小的空格“是……”.这样培养选的人才在学校是好学生,步入社会是好职员,大脑中只是机械地跳动着两个问题:“你要我做什么?你要我怎么做?”工作常常:“完成”的相当漂亮,但思想僵化,毫无创见.这正是我们的悲哀!长期以来的这种教育选拔模式,致使我们现在仍只能在很羞涩地提到几个美籍华人时才有一种借来的荣光与自豪!
思想不活跃,是因为我们给了学生太多的“必须”的限制;思想僵化,是因为我们留给学生太少的“可能”的余地.实验设计的教学,正是活跃思想,培养能力的一种好方法,授以实验的基本方法,让学生自己去考虑有哪些可能的做法,自己会怎么做.
二、实验设计的基本方法
题目或课题要求测定什么物理量,或要求验证、探索什么规律,这是实验的目的,是实验设计的出发点.实验目的明确后,应用所学知识,广泛联系,看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过,与哪些物理现象有关,与哪些物理量有直接的联系.对于测量型实验,被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示;对于验证型实验,在相应的物理现象中,怎样的定量关系成立,才能达到验证规律的目的;对于探索型实验,在相应的物理现象中,涉及哪些物理量……这些都是应首先分析的.
举例来说,要测定地球表面附近的重力加速度,我们就应检索:在所学知识范围内,哪些内容涉及到重力加速度,它与其他物理量有何定量关系,并一一罗列出来:
(1)在静力学中,静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等于重力,即T=N=mg.若T(或N)和m能测出,则重力加速度g可测定.
(2)在超重或失重(但不完全失重)系统中,F-mg=±ma.若F、a和m可测出,则重力加速度g可测定.
(3)在运动学中,物体从光滑斜面上由静止下滑,s=12gsinθt2.若s、θ和t可测定,则重力加速度g也可测定.
(4)在运动学中,物体从粗糙斜面上由静止下滑,s=12(gsinθ-μgcosθ)t2.若s、θ、μ和t可测,则重力加速度g也可测定.
(5)自由落体运动中,h=12gt2.若h和t可测出,则重力加速度g也可测定.
(6)用重力加速度测定仪测定.
(7)在平抛运动中,竖直方向在连续相等的时间内位移之差Δy=gt2.若Δy和t可测,重力加速度g同样可以测出.
(8)在斜抛运动中,水平射程可以表示为x=v02sin2θ/g.若x、v0和θ可测出,则重力加速度g也可测出.
(9)单摆做简谐振动时,其周期可以表示为T=2πl/g.若T和l可测,则g可测.
(10)在焦耳测定热功当量的实验中,若能测出水的质量和升高的温度,算出水增加的内能,再测出重物的质量和下落的高度,同样可测定重力加速度.
三、选择方案,简便精确
对于每一个实验目标,都可能存在多条思路、多种方案.教材中关于某个实验目标的实验方案,也只是众多方案中的一种,而且不一定是最好的一种,而只是较可行的一种.那么在众多实验方案中,我们应如何选择呢?一般来说,选择实验方案主要有三条原则:
简便性原则即要求所选方案原理简单、操作简便,各量易测.应尽量避免实施那些原理复杂、操作繁琐和被测量不易直接测量的实验方案.
可行性原则实验方案的实施要安全可靠,不会对人身和器材造成危害;所需装置和器材要易于置备,不能脱离实际,不能超出现有条件.
精确性原则不同的实验方案,其实验原理、所用仪器以及实验重复性等方面所引入的误差是不同的.在选择方案时,应对各种可能的方案进行初步的误差分析,尽可能选用精确度高的实验方案.
四、依据方案,选定器材
实验方案选定之后,考虑该方案需要哪些装置,被测量与哪些物理量有直接的定量关系,这些物理量分别需用什么仪器来测定,从而确定整个实验需要哪些器材.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,是利用单摆装置来进行实验的,故需铁架台、细线和摆球等来组装单摆.重力加速度可表示为g=4π2l/T2,周期需用秒表测定;摆长l是从悬点到摆球中心的距离,因此需用米尺和游标卡尺分别测定摆线长度l和摆球直径d.从实验原理表达式可以看出,实验与摆球质量无关,故毋需使用天平。
关键词:初中物理;演示实验教学;改进方法
笔者观察发现,在初中物理演示实验教学中,存在一些诸如教师对实验演示认识不足、器材设备不足、操作不规范、可见度不高、学生参与度较低等问题,直接影响到物理演示实验教学质量,不利于学生的学习。这就意味着初中物理教师需要改进教学方法,提升物理演示实验的教学质量,提高学生的物理综合水平。
一、初中物理演示实验教学中存在的问题
在初中物理演示实验教学中,存在以下问题:一是物理教师对演示实验的认识不足,在课堂实验演示中,有些教师为了完成教学任务,简单地操作演示一下,敷衍了事草草结束,还有一些教师只是将其作为调动课堂气氛的“一味作料”,没有充分认识到物理演示实验的重要性;二是在不少初中学校的物理演示实验教学中,缺乏所需的实验器材和实验设备,无法顺利完成演示实验教学;三是部分教师由于自身理论知识不足、物理实验水平不足,或者课前准备不足,在物理演示实验中出现演示操作不规范或者实验失败的现象;四是有些物理演示实验的可见度小,不能满足班级所有学生观察,同时教师往往注重自身演示、学生观察,忽视了学生的直接动手参与,不利于提高学生的动手实践能力。
二、初中物理演示实验教学的改进方法
1.自制实验教具,提高学生参与度
教师可以结合物理演示实验教学的具体内容,就地取材,自制实验教学工具,同时也可以带领学生制作简易的实验工具,丰富物理演示实验教学的内容,调动学生的参与积极性,激发学生对物理实验操作的学习兴趣。
例如,在学习《声音的特性》的内容时,教师可以让学生拿出常用的尺子紧按在桌面上,一端伸出桌边,拨动尺子听它振动发出的声音,同时注意尺子振动的快慢,改变尺子伸出桌边的长度,再次拨动尺子,比较两种情况下尺子振动的快慢和发声的特点,进而直观了解声音的三要素:音调、响度、音色。再如学习浮力的知识时,教师可以准备一个小纸船,让学生折一个类似的纸船,然后小纸船放在水面上,让学生也跟着自己的步骤操作,观察小船的漂浮情况,接着在小纸船上放置诸如小块橡皮之类的物体,观察小船此时的漂浮情况。学生们通过亲手实验操作和观察发现,小船上放置物体后,会出现下沉的现象。通过教师的引导和一起进行演示实验,能够使学生充分认识浮力的知识,也能逐u培养学生对生活物理现象的思考和探索。
2.规范演示操作,引导学生正确实验
学生在进行物理实验前,物理教师要做演示实验,向学生展示物理实验的步骤、物理实验结果以及物理实验过程中的注意事项。如果物理演示实验没有做好,学生很难在亲自动手实验操作中成功完成物理实验,甚至可能出现危险状况。因此,教师要规范演示操作,让学生了解实验操作的详情,引导学生正确实验。
例如,教师在做探究杠杆平衡条件的演示实验时,首先要讲解这个实验所需器材,如带刻度的均匀杠杆、铁架台、弹簧测力计、钩码等等,实验的目的:探究杠杆平衡的条件。教师要提醒学生在实验开始前检查器材是否正常,然后演示实验操作步骤,提示学生观察:杠杆受得作用力哪个是动力?哪个是阻力?让学生对实现现象进行细致的观察。同时教师还要做好实验记录,演示实验结束后,把实验器材和实验设备整理妥当,保证演示实验桌面的整洁。
3.多媒体辅助演示,丰富实验教学形式
受实验场地、实验设备、实验环境的影响,有些物理演示实验的教学效果不佳,学生无法从实验中获取所需的知识。当前多媒体教学设备普及,教师可以在物理演示实验教学中,利用多媒体辅助演示实验,丰富演示实验教学形式,帮助学生理解物理知识。
例如,教师在讲授光的折射规律时,可以在课前先准备好相关的实验操作课件。在课堂讲解中,利用多媒体分别展示光从空气中斜射入水中的实验场景、光从水中斜射入空气中的实验场景、光从空气中垂直射入水中的实验场景等,让学生通过直观的实验展示,掌握光的传播特点和折射规律。最后教师在对多媒体实验演示进行归纳总结,帮助学生梳理光的折射规律的知识,加深学生的理解和记忆。
综上所述,初中物理教师要全面客观地认识到物理演示实验教学中的不足,结合教学实际和学生实际,改进教学方法,自制实验教具,提高学生参与度;规范演示操作,引导学生正确实验;多媒体辅助演示,丰富实验教学形式。通过多种举措,提高物理演示实验的教学质量,促进学生的综合发展。
参考文献:
[1]朱晓燕. 初中物理演示实验教学探讨[A]. 《现代教育教学探索》组委会.2015年7月现代教育教学探索学术交流会论文集[C].《现代教育教学探索》组委会:,2015:2.
【关键词】高中物理 实验数据 处理方法
实验是物理学的重要组成部分,是物理教学不可缺少的环节。但学生在实际操作与处理中。往往容易在实验数据上出现错误,究其原因是学生没有牢固掌握数据处理的方法,不求甚解,一知半解,更不用说触类旁通了。根据我的教学经验,下面提出几种数据处理方法,供大家参考。
一、直接比较法
在做一些物理实验时。物理量之间的关系只需要定性地去确定,或把实验结果与标准值进行比较则可求出实验结论,都可以采用直接比较法。如,在“互成角度的两个共点力的合成”实验中,可将实验中测得的合力与根据实验画出的平行四边形对角线两矢量的大小与方向进行直接比较,就可以确定验证平行四边形定则的目的是否已经达到了。
二、图像法
图像法因其直观、形象、容易操作的特点被广泛应用于物理实验中,又被称为作图法,顾名思义是指在坐标纸上把实验数据之间的对应关系连成图线,由图线得出相应物理量之间的关系,并由此进一步得出实验结果。用图像法处理实验数据的步骤如下:
1.将测量的数据列表归类整理。
2.在坐标纸上以相应的物理量为横轴、纵轴建立坐标系,并定出标度。
3.描点。
4.连线:连线要遵循三个原则,一条直线上要描上尽可能多的点;其余的点要均匀分布两侧;离描线太远的点直接去掉。遵循这种连线原则处理数据,与多次测量取平均值殊途同归(但由于去掉偶然误差过大的数据点。使得结果比平均值法更加精确些)。
5.注明图像的名称、制图时间及其他说明:中学物理实验运用图像法,一般情况下会得出y=kx+b形式的一次函数关系,即结果是一条直线(一次函数拟合),图线画出后,可以用图线与坐标轴上的截距求出相应的物理量,也可以用图线的斜率或者用图线围成的面积求出相应物理量,还可以用图线反应一定的物理规律。如果描出的数据点连成了一条曲线。则应变换物理量,最终要得到一条直线(一次函数)。如,在验证“牛顿第二定律”的实验中,在研究“外力一定时物体的加速度和物质的质量之间的关系”时,假若a为纵坐标,m为横坐标,连接各数据点后得到一条曲线,实验结论就不会精确;但若以1/m为横坐标轴,连接各数据点则基本上可以画出一条过原点的直线,即得出正确的结论:外力一定时,物体的加速度a与物体的质量m成反比,即物体的加速度a与物体的质量m的倒数成正比。通过变换,完成了化曲线为直线,更直观、快捷地得出实验结果。
三、描迹法
描迹法是指通过若干次描点、频闪照相、用打点计时器打点等记录形式,直观形象地显现实验结果的方法。如,在进行“平抛物体的运动”这个实验时,可以用频闪照相的方式记录小球的运动轨迹;在进行“匀变速直线运动”实验时,用打点计时器记录运动情况。在使用描迹法时,以下几个方面要高度注意:
1.在结果出来之前,应仔细观察、分析结果,去掉误差太大的数值。若中间出现个别的点偏离正常位置很远,有可能是偶然因素导致,应舍弃该点再重复进行实验,分析记录结果。如,在“匀变速直线运动”的实验中进行纸带选取的时候,首先多打出几条纸带,选择打点最清楚的一条进行研究分析,分析时一般去掉前面相对密集的点,在后面找出一个点作为开始的点。
2.若要根据记录的点进行描线,则应描平滑的实线,并尽可能让更多的记录点通过平滑线或靠滑线,而且这些记录点要在平滑线的两侧均匀分布,不能在描线的过程中出现折线。
3.为了使描述的结果比较精确,实验中记录的点不能太少,并且要在所描范围内合理、均匀分布。
四、平均法
平均法是指对待测物理量进行很多次的测量,把测量的值相加再除以测量次数,或把每一次的测量值用固定的算式分别进行计算再求出结果,再把结果相加除以测量次数,最后取其平均值。这种方法就叫做平均法。
1.平均法的使用原理:每一次的测量因为多方面的因素都会不一样,测量值偏大或偏小,但其偏大或偏小的机会与程度往往均等,所以需要进行多次测量,再求其平均值,这样的测量值才会更真实、科学,有说服性。
2.数据的处理
(1)如果所求的结果是经过直接测量所得,应使用平均法。如“测定金属电阻率”的实验,在测定金属丝的直径d时,用“螺旋测微器”在金属丝的三个不同点上分别进行测量,然后取三次的测量结果,其平均值就是最后的直径。
(2)如果所求的结果不能经过直接测量得出,则要依据其实验的原理多次进行计算待测物理量的值,最终结果要把多次测量的物理量的值相加得出平均值。“用单摆测重力加速度”是个很典型的实验,求单摆周期的步骤如下:把单摆往一个方向拉开一个小角度,让小球顺利摆动,这时测出单摆完成n(20-30)次全振动的时间t,用公式T=t/n计算得出小球完成一次全振动的周期,这个步骤重复3次,用公式T=(T1+T2+T1)/3算出平均值,即求出单摆的振动周期。
五、计算机辅助处理数据
信息技术已被广泛运用到物理教学课堂上,也被广大师生所接收,中学生的计算机水平日益提高,已能熟练运用计算机记录与处理数据,对数据的图像进行分析等。计算机中的Excel软件功能非常强大,能够进行大量的数据记录与处理,还能画出物理实验中比较实用的x-y散点图,能够进行一次函数、幂函数以及拟合,求出相应的函数系数,从而得出物理量的值。
总之,在高中物理实验教学中引导学生学会合理使用数据处理方法。这样可以尽可能地减少学生在实验中的系统误差和过失误差,指导学生运用正确的分析方法,同时使其学会对实验结果的正确评估和描述。
参考文献:
[1]刘本才.物理实验数据的处理方法[J].实验教学与仪器,2005.
[2]李潮锐.实验数据处理方法的合理选择[J].实验技术与管理.2006(4).