物理實驗創新沒有統一的方法高中物理的創新實驗,沒有標準的程序,沒有固定的結論。它使人們充分發揮思維和想象力,在不斷發現、提出、分析、解決問題的過程中,實現思維和個性發展的雙贏,從量變到質變。因此,掌握一些必要的創新也是非常有效的方法。同時,高中物理實驗創新具有一定的特點和原則。
1.高中物理實驗創新設計的特點
1.真實、生動、活潑
物理實驗的創新設計獨特、有趣、具有探索性,而且真實、生動、活潑。
例子:伯努利原理的證明
水流吸引小球:用細線綁住一個乒乓球,把球靠近打開的水龍頭的水柱,你會發現球會向水柱傾斜,水柱會把球吸住。
球不會被水流沖走:在水龍頭上接一根水管,打開水龍頭,讓一股水流從水管里向上噴射,從靠近水面的出水口把一個乒乓球投入水中,乒乓球會被水柱沖到高處,但不會被沖走,揮動水柱,乒乓球就像被吸入水柱一樣,不會掉下來。
機翼的升力:用鐵片或薄鋁板做出機翼橫截面的形狀,用兩根細鐵絲掛在鐵架上。機翼直邊在左邊,凸邊在右邊。用小氣源從前向后直接對著機翼吹氣。觀察機翼向凸邊擺動的角度是否較大。
三個實驗都真實、生動、活潑地演示了伯努利原理,對激發學生的學習興趣和好奇心,營造愉快的學習環境起到了良好的作用。
(二)實用特點
高中物理實驗創新設計的目的是為了解決教學中遇到的實際問題,觀察物理現象,理解物理概念,探索物理規律,重現經典的物理探索過程和方法,具有很強的實踐性和針對性。
案例:利用記憶法測量最大靜摩擦力
方法:制作具有記憶功能的測力計;將彈簧測力計改造成具有記憶功能的測力計。當所選用的條形測力計面板為鐵磁材料時,用三秒膠將小磁針與紙板條粘成“I”形,輕輕插入條形測力計面板縫隙中。使指針上方作最小值測量,下方作最大值測量。
用最大力測力計水平拉動木塊,拉力逐漸增大,木塊由靜止轉為勻速運動,測力計顯示的力先增大,然后突然減小,然后趨于穩定,測力計磁性指針記錄下最大靜摩擦力值。
(三)多方案優選的特點
物理實驗的創新設計應該是從眾多的解中選取最容易解決問題的解,選擇實驗現象最明顯、操作最容易、設備最易獲得、結構最簡單的解。
案例:驗證牛頓第二定律可以用不同的方法
方法一:利用斜面車和點式計時器。優點是可以學會控制變量法,用鏡像法和差分法計算加速度,適合學生分組實驗。缺點是摩擦力難以平衡,實驗存在系統誤差。
方法二:采用氣墊導軌和數字計時器進行實驗,克服了摩擦力的影響,實驗存在系統誤差,通過計算瞬時速度和加速度,加速度也比較簡單,適合課堂演示實驗。
方法三:DIS實驗驗證牛頓第二定律,用位移傳感器測量位移-時間圖,計算加速度,全程用計算機軟件處理數據,實驗完成時間短,有利于節省課堂時間,但不利于學生對物理規律的理解和掌握,缺點是摩擦力難以平衡,實驗存在系統誤差。
2.高中物理實驗創新設計的設計原則
物理學是一門以實驗為基礎的學科,物理學中的概念、規律、原理的發現和驗證都是基于實驗的,同時高中物理實驗的創新設計也必須遵循一定的原則。
1. 科學原理
科學性原則是物理實驗創新設計中最基本的要求高中物理的創新實驗,指提出實驗設計方案、選取實驗原理、選擇實驗設備、數據處理、誤差分析等整個過程都應有科學的依據和正確的處理方法,真實客觀地反映和揭示物理概念和規律。
(二)安全原則
安全是任何工作的前提,規范操作是實驗安全的重要保障。一是保證實驗儀器的安全,防止其受到損壞。儀器的定期維護和檢查,使用過程中的預熱,操作時間等都很重要。二是師生的人身安全。高壓絕緣、云室中藥品、放射性物質的放置和存放都必須規范,否則一旦發生事故就后悔莫及了。
(三)利益原則
物理實驗創新設計要充分考慮學生的心理特點和認知水平,從“新、新奇、有趣”入手,盡力調動學生的學習興趣,從而激發學生的學習動力,體驗創新實驗設計的“無窮樂趣”。
【參考】
[1]何金菊.高中物理教學創新實驗的設計與實踐[J].中國青年,2018(35).
[2]王松.高中物理課堂實驗優化建議研究[J].知識圖書館,2020(17).
[3]楊林河.新課程背景下高中物理實驗創新教育的問題與策略[J].情報,2020(15).
【雇主】
甘肅省白銀市會寧縣第五中學,甘肅白銀
——首發于《新課程》雜志
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新課程雜志
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