課外物理實驗設(shè)計
課外物理實驗設(shè)計
物理學(xué)是研究自然界中各種物理現(xiàn)象的規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的科學(xué)，是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。一切物理知識，包括物理概念、規(guī)律、理論等，都是建立在實驗的基礎(chǔ)上的。因此，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力，掌握物理學(xué)的研究方法，養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度，將有利于學(xué)生將來學(xué)好物理。這是我們當(dāng)前實施素質(zhì)教育，提高學(xué)生實驗素質(zhì)的一個重要方面。下面我就談一下初中物理實驗教學(xué)中一些不成熟的看法，還請大家批評指正。
初中物理實驗課首先要教會學(xué)生如何使用各種基本儀器，這是學(xué)好物理實驗的基礎(chǔ)。初中物理的基本儀器有：直尺、量筒、游標(biāo)卡尺、千分尺、秒表、天平、溫度計、彈簧測力計、壓力計、氣壓計、密度計、滑輪、凸透鏡、凹透鏡、電流表、電壓表、滑動電阻、電阻箱等。物理教學(xué)大綱要求“學(xué)會正確地使用儀器進(jìn)行觀察、測量和讀數(shù)”。學(xué)生應(yīng)了解這些儀器的構(gòu)造、原理、用途，掌握儀器的范圍、使用方法和規(guī)律，從而熟練正確地讀出儀器。在介紹這些基本儀器的使用方法時，應(yīng)把握各種基本測量儀器的共性和個性，以作指導(dǎo)：
1. 各種基本測量儀器都有一定的量程，要求學(xué)生在使用各種基本儀器前，了解其量程，并能判斷被測對象的情況網(wǎng)校頭條，選擇合適的量程，避免超出量程而損壞儀器。
2、使用測量儀器前，通常要“校準(zhǔn)零位”，否則測量的數(shù)據(jù)誤差較大，不準(zhǔn)確。因此，在教學(xué)過程中，學(xué)生在使用基本測量儀器前，一定要養(yǎng)成“校準(zhǔn)零位”的習(xí)慣。
3、能正確讀數(shù)。要讓學(xué)生掌握讀數(shù)的一般方法，關(guān)鍵是能讀出儀器的最小刻度值，并能根據(jù)最小刻度估算出一位有效數(shù)字。同時，還要學(xué)會正確的讀數(shù)姿勢。例如：用量筒讀數(shù)時，視線要與液面保持水平，不能上下看。如果是凹的液面，就讀凹的部分，如果是凸的液面，就讀凸的部分。
4、根據(jù)儀器的構(gòu)造原理掌握其特點。例如滑動變阻器是通過改變接入電路的電阻絲長度來改變電流的，因此接線時應(yīng)遵循“一上一下”的原則，同時接上下方或上方的兩個接線端子，都不能改變電流。天平是依據(jù)杠桿的平衡條件制作的，因此在使用前和稱量時，必須使杠桿保持平衡，同時要嚴(yán)格保護(hù)好葉片，學(xué)生必須了解保護(hù)葉片的重要性，才能自覺遵守使用方法和規(guī)則。溫度計是利用液體的熱脹冷縮特性制作的，因此根據(jù)熱平衡原理，測量液體時，溫度計不能離開被測液體，必須在溫度計內(nèi)液柱穩(wěn)定時讀數(shù)。這樣，??結(jié)合各種儀器的共性和個性來學(xué)習(xí)、記憶，可以達(dá)到“事半功倍”的效果。
其次，實驗過程中的實際操作能力是整個實驗成功的關(guān)鍵，所以培養(yǎng)學(xué)生的操作能力是物理實驗教學(xué)中至關(guān)重要的一環(huán)。那么實驗教學(xué)中應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生什么樣的操作能力呢？
1、培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗原理設(shè)計實驗、實驗方法的能力。首先要求學(xué)生明確每個實驗的目的和原理，根據(jù)實驗原理設(shè)計實驗，包括用什么物理定律、公式、原理圖，選用什么設(shè)備等，還要搞清楚已知量有哪些，要測量什么，然后選擇所需的儀器和實驗條件，再設(shè)計實驗步驟，畫出記錄表。其次培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器儀表的能力，如：做電工實驗時，要按電路圖連接電路，連接導(dǎo)線時要斷開開關(guān)，電路要分為干線和支線，從電源端開始，順著干線依次進(jìn)行，再是支線。導(dǎo)線最好用幾種顏色，干線和支線用一種顏色。在接線端子上連接導(dǎo)線時，導(dǎo)線要按順時針方向繞制。電路接好后要檢查、摸一下，確認(rèn)無誤后才能通電。 這種能力的培養(yǎng)首先要通過示范，讓學(xué)生模仿、學(xué)習(xí)，然后逐漸提高到由老師講解方法和注意事項初中物理課外小實驗，學(xué)生自主安裝、調(diào)試、連接。
2、培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實驗數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)計算分析、得出正確結(jié)論的能力。這是實驗成功的關(guān)鍵。培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力，要求學(xué)生集中注意力，相互配合，按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數(shù)據(jù)。有些實驗要求測量或操作時動作要迅速，要把握時機(jī)。例如，測量溫度時，應(yīng)在溫度計內(nèi)液柱穩(wěn)定時讀數(shù)；電測量時，應(yīng)在開關(guān)閉合、調(diào)節(jié)滑動變阻器時，讀取電流表、電壓表的讀數(shù)，否則，讀數(shù)會受到電阻器長時間發(fā)熱的影響。要按實驗的順序測量和記錄所要測量的物理量。一般要求學(xué)生在實驗前設(shè)計表格。表格設(shè)計要求是：能記錄直接測量的物理量，能填入計算的中間數(shù)據(jù)和最終數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)記錄要完整。 例如，用尺子測量物體的長度，記錄的結(jié)果應(yīng)有準(zhǔn)確值、估算值和計量單位。在分析處理數(shù)據(jù)時，如發(fā)現(xiàn)不合理的數(shù)據(jù)，應(yīng)重新測量數(shù)據(jù)。應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生按照有效的操作規(guī)則處理數(shù)據(jù)，對實驗結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治龊陀懻摚纾簲?shù)據(jù)說明了什么？與理論計算的偏差是什么？實驗結(jié)果的物理意義（結(jié)論）是什么？
3.學(xué)生應(yīng)理解誤差的概念，學(xué)會初步的誤差計算與分析。指導(dǎo)學(xué)生分析實驗誤差產(chǎn)生的原因，講解實驗中的誤差主要有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷、實驗原理和裝置不完善等引起的，如：風(fēng)吹引起天平的誤差；儀表指針沒有對準(zhǔn)零刻度等。減少系統(tǒng)誤差的方法是校準(zhǔn)儀器或改進(jìn)實驗方法。偶然誤差是在實驗條件不變的情況下，對某一物理量進(jìn)行重復(fù)測量時，由于各種偶然因素而引起的誤差。減少偶然誤差的方法是取多次測量的平均值，以平均值作為最終結(jié)果。
4、教會學(xué)生完成實驗報告的能力。實驗結(jié)束后，學(xué)生要根據(jù)原始記錄和實驗過程中的經(jīng)歷，撰寫實驗報告。實驗報告的內(nèi)容主要包括：實驗的名稱、目的、設(shè)備、原理、方法和步驟、實驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算與處理、實驗結(jié)論及誤差分析等。這是一項非常重要的技能。對實驗報告的寫法和格式要有嚴(yán)格的要求，寫的時候?qū)哟我逦Z言要通順，文字要簡明正確，圖文并茂。要總結(jié)實驗成功的經(jīng)驗或?qū)嶒炇〉脑颍员銓W(xué)生在以后進(jìn)行科學(xué)實驗時，能寫出自己的實際成果。在批改實驗報告時，要注意學(xué)生思維的火花，比如對某一問題的獨特見解，對某一操作的有益建議，對改進(jìn)實驗的建議等。要及時鼓勵和討論，讓師生雙方都有所得。
5. 養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，包括愛護(hù)儀器、遵守安全操作規(guī)程、尊重實驗事實等。例如，電學(xué)實驗結(jié)束后，應(yīng)先將儀器調(diào)整到最安全狀態(tài)，再切斷電源，拆除連接線，整理儀器和線路。應(yīng)定期對學(xué)生進(jìn)行良好的實驗習(xí)慣教育，避免損壞儀器和發(fā)生實驗事故。
第三，在平時教學(xué)中，要積極創(chuàng)造學(xué)生獨立進(jìn)行實驗的機(jī)會，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在實驗課上，要盡量把演示實驗改為小組實驗，在小組實驗中初中物理課外小實驗，學(xué)生的活動是多方面的，既有思考，又有操作，是提高學(xué)生能力的良好機(jī)會，在教師的逐步指導(dǎo)下，學(xué)生會養(yǎng)成良好的實驗方法和實驗素養(yǎng)。在初中物理教學(xué)中，可將以下實驗改為小組實驗：探究與弦樂器音色有關(guān)的因素的實驗；探究與蒸發(fā)速度有關(guān)的因素的實驗；探究與滑動摩擦力大小有關(guān)的因素的實驗；探究與液體內(nèi)部壓力有關(guān)的因素的實驗；探究與壓力作用有關(guān)的因素的實驗；探究與動能和重力勢能大小有關(guān)的因素的實驗；探究串并聯(lián)電路電流電壓規(guī)律的實驗；測定滑輪機(jī)械效率的實驗； 實驗，測定小燈泡的實際功率等。課外要積極開辟第二課堂，既能完善、豐富、深化課堂知識，又能培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。主要形式有：①指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外實驗；②組織參觀；③舉辦操作性實驗競賽；④組織課外興趣小組；⑤開展小發(fā)明、小制作競賽等。
總之，在“新課改”的現(xiàn)狀下，物理專業(yè)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)尤為重要，必須引起學(xué)校和教師的重視。本文只是談一些粗淺的經(jīng)驗，難免有偏差之處，如有不妥之處，還請大家批評指正。
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