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中學物理改進實驗裝置

發布時間:2024-05-10 13:21:54

㈠ 有哪些適合初中生的物理實驗小製作

1一個木板,一個易拉罐,一些沙子.
將木板斜放,往易拉罐里放一些沙子,易拉罐會靜止在木板上,很簡單,易做.
2筷子的神力
思考:把一根筷子插入裝著米的杯子中,然後將筷子上提,筷子會把米和杯子提起嗎?
材料:塑料杯一個、米一杯、竹筷子一根
操作:
1、將米倒滿塑料杯。
2、用手將杯子里的米按一按。
3、用手按住米,從手指縫間插入筷子。
4、用手輕輕提起筷子,杯子和米一起被提起來了。
講解:
由於杯內米粒之間的擠壓,使杯內的空氣被擠出來,杯子外面的壓力大於杯內的壓力,使筷子和米粒之間緊緊地結合在一起,所以筷子就能將成米的杯子提起來。

瓶子賽跑
思考:裝有沙子和裝有水的兩個同等重量的瓶子從一個高度滾下來,誰先到達終點?

材料:同等大小、重量相等的瓶子兩個、沙子、水、長方形木板一塊、兩本厚書
操作:
1、用長方形木板和兩本書達成一個斜坡
2、將水倒入另一個瓶子中,將沙子倒入瓶子中
3、把兩只瓶子放在木板上,在同一起始高度讓兩只瓶子同時向下滾動
4、裝水的瓶子比裝沙子的瓶子提前到達終點
講解:
沙子對瓶子內壁的摩擦比水對瓶子內壁的摩擦要大得多,而且沙子之間還會有摩擦,因此它的下滑速度比裝水的瓶子要慢。
創造:將瓶子里的物質換一換,再讓它們比比賽吧!

帶電的報紙
思考:不用膠水、膠布等粘合的東西,報紙就能貼在牆上掉不下來。你知道這是為什麼嗎?
材料:1支鉛筆;1張報紙。
步驟:
1. 展開報紙,把報紙平鋪在牆上。
2. 用鉛筆的側面迅速地在報紙上摩擦幾下後,報紙就像粘在牆上一樣掉不下來了。
3. 掀起報紙的一角,然後鬆手,被掀起的角會被牆壁吸回去。
4. 把報紙慢慢地從牆上揭下來,注意傾聽靜電的聲音。
說明:
1. 摩擦鉛筆,使報紙帶電。
2. 帶電的報紙被吸到了牆。
3. 當屋子裡的空氣乾燥(尤其是在冬天),如果你把報紙從牆上揭下來,就會聽到靜電的劈啪聲。
創造:請試一試,還有什麼物品能不用粘和劑,而用靜電粘在牆上

胡椒粉與鹽巴的分離
思考:不小心將廚房的佐料:胡椒粉與鹽巴混在了一起,用什麼方法將他們分離開呢?
材料:胡椒粉、鹽巴、塑料湯勺、小盤子
操作:
1、將鹽巴與胡椒粉相混在一起。
2、用筷子攪拌均勻。
3、塑料湯勺在衣服上摩擦後放在鹽巴與胡椒粉的上方。
4、胡椒粉先粘附在湯勺上。
5、將塑料湯勺稍微向下移動一下。
6、鹽巴後粘附在湯勺上。
講解:
胡椒粉比鹽巴早被靜電吸附的原因,是因為它的重量比鹽巴輕。
創造:
你能用這種方法將其他混合的原料分離嗎?

帶電的氣球
思考:兩個氣球什麼情況下會相互吸引, 什麼情況下會相互排斥?
材料:打好氣的氣球2個、線繩1根、硬紙板1張
操作:
1 將兩個氣球分別充氣並在口上打結。
2 用線將兩個氣球連接起來。
3 用氣球在頭發(或者羊毛衫)上摩擦。
4 提起線繩的中間部位,兩個氣球立刻分開了。
5 將硬紙板放在兩個氣球之間,氣球上的電使它們被吸引到紙板上。
講解:
1 一個氣球上的電排斥另一個氣球上的電。
2 兩個氣球上的電使它們被吸引到紙板上。
創造:你能用其它小實驗說明氣球帶電嗎?

可愛的浮水印
思考:宣紙上漂亮的圖案不是畫出來的,是怎樣製作出來的?
材料:臉盆1個、宣紙1—2張、筷子1支、棉花棒1根、墨汁1瓶、水(約半盆)
操作:
1、在臉盆里倒入半盆水,用蘸了墨汁的筷子輕輕碰觸水面,即可看到墨汁在水面上
擴展成一個圓形。
2、拿棉花棒在頭皮上摩擦二、三下。
3、然後輕碰墨汁圓形圖案的圓心處,看看有什麼現象。
4、把書法用紙輕輕覆蓋在水面上,然後緩緩拿起,紙上印出什麼圖案呢?
講解:
1、棉花棒碰觸時,墨汁會被擴展成一個不規則的圓圈圖形。
2、棉花棒在頭皮上摩擦所塗上的少量油,就會影響水分子互相拉引的力量。
3、水印會呈現不規則的同心圓圖形。
創造:
試試其他的方法,改變水面上墨汁的圖形。

㈡ 如何改進物理實驗教學,培養學生科學探究的興趣和能力

僅供參考

韓蓄 徐偉
(渤海大學物理系 121000)
【摘 要】實驗不僅是一種操作性的實踐活動,更是一種探究性的實踐
活動,所以在實驗教學中運用實驗問題情境的創設;實驗操作的創新以
及通過實驗過程中突發的問題和現象對學生進行教育,能夠充分體現科
學探究的精神,更好地使學生養成科學探究的能力。
【關鍵詞】實驗教學;科學探究;探究興趣;

新一輪基礎教育課程改革背景下,科學探究已被作為理科各科教學的核心並要求貫徹落實。作為自然學科之一的物理學科也不例外,物理新課程標准中最突出的特點是把科學探究列入到了課程內容標准中,強調在教學中要積極地培養學生的創新精神品質和增強科學探究能力。所以科學探究已成為物理教學的核心內容。而物理實驗教學是中學物理教學不可分割的重要組成部分,是中學物理教學的重要基礎、內容、方法和手段。基於物理實驗教學本身的這些特點,在中學物理實驗教學中恰當的進行科學探究能力的培養,能夠收到事半功倍的效果。
1.科學探究內涵
科學探究的本意是指科學家們運用科學的方法研究自然界的科學事物及規律時所進行的科學研究活動。運用到教育中的科學探究的具體含義是:「學生在學習課程和現實生活的情境中,通過發現問題、調查研究、動手操作、表達與交流等探究性活動,獲得知識、技能、方法情感態度與價值觀的學習方式和學習過程」 [1]。
課程標准明確指出:「將科學探究列入內容標准,旨在將學習重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化,從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化,從而培養學生的科學探究能力、實事求是的科學態度和敢於創新的探索精神」。科學探究的教育目的就是讓學生親身經歷和體驗科學知識的獲得過程,並在此過程中運用科學的方法發現問題、提出問題、以及尋求證據、材料解決問題,體驗探究過程中的辛酸與喜悅,從而使學生能夠在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三方面得到全面發展,以應對現代社會和未來發展的挑戰。
2.物理實驗教學對科學探究能力培養的作用
2.1物理實驗教學能夠激發學生的科學探究興趣
心理學認為:「興趣是積極探究某種事物的認知傾向,它是人的一種帶有趨向性的心理特徵」 [2]。科學探究興趣是學生進行科學探究的一個重要條件,是學生探究的一種推動力。物理學是一門以實驗為主基礎的自然科學,利用實驗可以直觀的把物理現象和物理事實呈現在學生們的面前,從而激發學生的直覺興趣。大量的教育事實表明學生對各種操作性實驗和演示實驗都感到新鮮而有趣,這也是中學生們願意上物理實驗課的一個心理原因,所以我們就要抓住學生的這個心理因素,充分利用好實驗激發學生的科學探究興趣。
2.2物理實驗能夠使學生學會並運用物理科學思維方法
「當代科學教育理論認為,科學探究沒有固定的模式,但有一些可辨別的要素,比如提出問題、進行猜想和假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗、收集數據、提出理論或建立模型、進行評估與交流等」 [3]。這些同樣也是物理實驗中經常用到的科學思維方法。只學習理論,而不把學到的理論應用到實踐不是真正地學會了理論。通過物理實驗學生們可以直接應用這些科學思維方法,從而使學生真正地掌握這些科學思維方法,成為終身必備的知識與技能,這樣才是真正地實現了科學思維方法教育,提高了學生科學探究的能力。所以說物理實驗教學能夠使學生真正地學會並掌握科學探究的思維方法。
2.3物理實驗能夠培養學生的科學態度
今天的教育不僅要關注學生的智力發展,更要注重學生的非智力因素的發展。每一個物理概念、規律的發現和證實都離不開物理學家們的堅持不懈、一往直前的科學探索精神。在這一點上物理實驗教學表現的尤為突出,因為今天我們所做的實驗都是在研究和體驗物理學家們的「實驗」。我們不僅要讓學生們掌握和創新物理學家們的「成果」,更要讓學生們體驗物理學家們在發現物理問題和解決物理問題上的酸甜苦辣,從而通過實驗教學培養學生的探索精神、意志品質和實事求是的科學態度。
3.物理實驗教學中科學探究能力的培養策略
3.1創設實驗問題情境,激發學生的探究興趣
問題情境的創設無論是在物理概念教學還是在物理規律教學中都是十分重要的,物理實驗教學中同樣也不能缺少問題情境的創設。因為一個良好的問題情境的創設能夠促使學生提出問題,只有提出問題才能進一步地通過實驗進行驗證、推理,從而解決問題。一個實驗問題情境的創設能夠給學生們提供豐富的想像空間,發揮學生的創造性思維能力,從而使學生產生疑問,激發學生的探究興趣。
例如,我們可以設計的一個實驗問題情境:「從物理學角度看日常生活中的一斤棉花和一斤鐵哪個重?」當然同學們都會不假思索的回答:「當然是一樣重了,因為都是一斤嗎?」這時教師說:實際上不是這樣的。這時同學們會感到很迷惑,都想知道是怎麼回事。教師:一斤棉花和一斤鐵它們有什麼不同點?學生:棉花的體積大。教師:同學們思考一下剛才的問題,既然它們的體積不同那麼它們在天平上的平衡狀態會受什麼影響?同學們猜想一下,學生:會受到空氣浮力的影響。教師:那麼同學們可不可以設計一個實驗來探究一番呢?於是同學們會積極地設計實驗來探究從物理學角度來看日常生活中一斤棉花和一斤鐵到底哪個重?學生:在空氣中將一斤棉花和一斤鐵分別放到天平的兩盤內,這時天平保持平衡。然後取一大玻璃罩將天平罩住,抽掉其中的空氣,形成「真空」。會發現裝棉花的一端逐漸下沉,天平平衡被破壞了。這時教師引導學生交流得出結論:「棉花的真正重量—棉花所受空氣浮力=鐵的真正重量—鐵所受到的空氣浮力」。因為棉花所受空氣浮力大於鐵所受到的空氣浮力,所以一斤棉花的真正重量要比一斤鐵的真正重量大。
從這個讓同學們「疑惑」問題情境入手,激發他們的探究興趣,更好的使學生形成科學探究的意識和能力。
3.2從實驗操作上培養學生的科學探究能力
一個准確的物理實驗離不開正確的運用實驗器材和准確的觀察、記錄實驗數據,這些過程對實驗結論的科學性都是至關重要的。不正確的實驗操作就會產生失誤,甚至得不到實驗結論或產生很大的實驗誤差,非准確的觀察和記錄實驗數據會導致實驗誤差的增大。所以在實驗操作上對學生進行正確教育和引導是非常重要的,這也是科學探究能力的一個重要組成部分。在物理實驗教學中要積極鼓勵學生進行創造性的想像,發散思維尋求如何更好的方法完成每一個物理實驗。
例如,在「用單擺測定重力加速度」時,中學物理實驗中在對記錄小球擺動次數時的要求是當小球達到平衡位置時計時,小球每次經過平衡位置是一個周期,在這個實驗操作中,學生們會產生這樣一個問題雖然小球經過平衡位置容易計時,但小球來回擺動觀察起來還是不太容易,一不小心就會查錯。那麼我們針對這個問題就應該引導學生對實驗操作上進行探究改進,使觀察記錄時清晰一些。教師:同學們我們用什麼辦法能使在觀察記錄擺球擺動時更加精確更加清晰一些?教師可以把學生分成若干小組進行探究。經過探究每個小組都想到了自己的辦法,如,(1)可以把除平衡位置以外的地方用屏擋住,只能通過屏上的縫或孔看到平衡位置的擺球;(2)可以設計一個光電門來記錄擺動次數;等等。
通過教師引導,學生們積極設想,鼓勵學生進行科學探究,尋求更多的改進,創新實驗操作的方法,有利於學生創造力的培養,更加有利於學生的科學探究能力的養成。
3.3利用實驗過程中出現的問題和現象培養學生的探究能力
實驗教學在使學生學會驗證一個結論和探索某一物理規律的同時,更重要的是培養學生追根刨底的科學精神。學生在實驗中遇到了問題時教師就要積極引導學生深入探究其產生的原因。
例如,在「用打點計時器研究勻變速直線運動的規律」的實驗中,有時會出現這種情況,在紙帶上應該打出一個點的位置卻打出了兩個很近的點,如圖2。當出現這個問題時,有的學生認為打的不成功,於是決定重新做實驗,結果還是這樣的問題。我們做實驗並不是單純的去「迎合」物理上的正確規律,更重要的是在實驗過程中養成「有問必究」的科學探究精神。出現了這樣的問題教師應該及時地引導學生探究問題產生的原因,學生們能夠發現和找出原因不也是在進行「科學探究」中的一個新發現嗎!首先教師應讓學生猜想一下原因。學生們可能提出各種各樣的猜想,例如:(1)電壓不穩;(2)振針長短未調節好;等等。這時教師組織學生進行交流討論,對這兩個原因分別進行檢驗得出:(1)通過對電壓的測量得出電壓是穩定的;(2)通過對振針的調節發現打出的紙帶不出現「兩個點」了。最後在教師的指導下學生們經過探究把原因找到了並排除了故障。
物理實驗教學在中學物理教學中佔有很大的比重,能夠充分地利用好實驗教學來培養學生的科學探究能力具有無可替代的優越性。所以我們廣大物理教師要進一步做好物理實驗教學工作,發揮實驗教學的優越性,這樣才能更加完美地提高學生的科學探究能力。

引文注釋:
[1] 劉力.研究性學習通論[M].高等教育出版社,2004.465.
[2] 喬際平.物理學科教育學[M].首都師范大學出版社,2001.193.
[3] 芮澤麗.科學探究是物理教學的基本思想[J].《安徽教育》月刊,2007.31.

湖南省邵東縣兩市鎮第四中學

在義務教育《物理課程標准》中,將「科學探究」列入課程目標,並強調「以物理知識和技能為載體,讓學生經歷科學探究過程,學習科學探究的方法,培養學生的科學探究精神、實踐能力、創新意識」。隨著新課程標準的實施,科學探究被引入到物理課堂教學中,教材中設置了不少的探究實驗。不僅是讓學生通過科學探究活動獲取知識,而且更重視讓學生經歷探究過程;有的甚至只是要求學生經歷探究過程。由此可見,新課程標准十分強調科學探究在學習中的作用,使科學探究成為一個新的教學要求和新的學習方法。物理學是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學,與現實生活聯系最密切,在教學中應把課本上的一些實驗進行合理的科學的改進創新,充分發揮物理學實驗的多種功能和作用,這不僅可以通過實驗掌握物理知識,也是培養學生探究能力和創新能力的重要措施。
筆者在多年的教學實踐中,重視演示實驗,學生分組實驗及課後小實驗的改進,在培養學生科學探究能力方面並做了一些有益的嘗試。
一、演示實驗中,讓學生自主設計完成
傳統的演示實驗教學,只是讓學生看教師表演,先是「教師做,學生看」,後是「教師講,學生聽」,缺乏對知識深入引導和研討,阻礙了學生主動學習和親自探索知識,如能將一些演示實驗進行改進,讓學生去自主探索,經過分析、討論,透過現象看本質,則會從中悟出很多課本上學不到的知識。
例如:在研究焦耳定律的演示實驗中,我是這樣處理的:提前在課前布置預習本節課,以思考題的方式向學生出示本節課的演示實驗課題──研究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關,要求學生利用自習課時間,實施以下過程:
1、自主設計實驗方案
設計實驗方案關鍵是讓學生考慮好實驗原理,怎樣將電流通過導體產生的熱量變為可以觀察比較的對象。學生們充分發揮想像,不同的實驗方案達十餘種,有的甚至比教材上的方案還簡單易行,有的讓火柴梗吸收電熱升溫達到著火點而燃燒,有的讓燒瓶里的空氣受熱膨脹而使玻璃管的紅水柱上升,有的讓燈絲發熱升溫而發光……這樣表演性演示實驗變為開放性研究實驗,極大激發了學生學習和研究物理知識的積極性,培養了學生的發散思維和創造性思維能力。
2、自主選擇實驗器材
在完成設計後,有的同學到實驗室借實驗儀器,有的學生找老師幫忙安裝實驗裝置,有的學生自己製作一些小器材,這樣變純觀察性實驗為創造性操作實驗。
3、自由組合,探索研究
經過交流,有一些同學的實驗方案相近似,於是他們就自動組在
實驗過程中,互相交流切磋、溝通、共同研究。在交流中學會團結協作,在互幫互學中,共同提高。
二、學生分組實驗中,讓學生自主探究
學生分組實驗是初中學生最感興趣的課,但絕大多數學生是按教材的安排程序進行實驗,按照教師布置的步驟進行操作,興趣只停留在表面上,湊「熱鬧」成分很多,這樣也就無法培養學生的綜合能力和科學素質。如:初三物理中《測定小燈泡的功率》的實驗,如果只是指導學生按教材的安排進行實驗,讓學生注意觀察小燈泡兩端的電壓在等於額定電壓,高於額定電壓和低於額定電壓的情況下的發光情況,並將每次測得的電壓,電流值填入實驗表格,算出電功率值,那麼實驗目的單一,無法達到培養學生素質的目的,所以在教學過程中我是這樣做的:
1、不限制實驗原理
在講本節課時,只講清實驗目的,說明小燈泡上「3.8V」或「2.5V」意義,至於實驗原理由實驗小組討論決定,並按要求畫出實驗電路圖,結果出現三種實驗原理P=UI,P=U2/R,P=I2R,並通過對三種實驗方案的優劣的深入分析,確定應用P=UI為實驗原理的方案,從而培養了學生的發散思維能力,提高了思維品質的深刻性與批判性。
2、不規定實驗步驟
進實驗室要求不看課本,動手時只說明實驗中要觀察燈泡的亮度,觸摸燈泡熱度,計算燈泡的功率和電阻,並不限定實驗有三個步驟,結果巡視實驗中發現,有的小組實驗有五、六步,並設計了開放性的記錄、表格,其中燈絲在不亮、較暗、正常發光、較亮、燒壞幾種情況下的電壓、電流的測量值和功率、電阻的計算值,燈泡熱度的觸摸感,從而激發了學生的觀察實踐和發現問題能力。
3、不確定實驗歸納
實驗後不固定方向,讓學生多方向、多角度、深入細致的觀察,分析實驗現象和數據,從而開放性地歸納出實驗結論,如有的小組分析真實的實驗數據,得出如下結論:(1)伏安法既可測電阻也可以測電功率;(2)燈絲電阻隨溫度升高而增大;(3)燈泡的實際功率,隨其兩端實際電壓的增大而增大;(4)燈泡只在額定電壓下正常發光,實際電壓過高會燒壞燈泡,過低燈不亮;(5)因燈絲電阻隨溫度升高而變大,故不宜用P=I2R和P=U2/R測燈泡的電功率,通過以上五個方面的歸納,培養了學生的分析、概括實驗結論能力,並加強了前後知識的聯系。
三、加強課外小實驗小製作小發明活動,引導學生參與實踐
物理小實驗,小製作小發明的題材廣泛,材料非常豐富,是激發學生興趣發揮學生創造性的有益活動。對每章或每節課後的小製作、小實驗,教師可適當給予指導,提出必要的建議。使得學生能夠善於動腦動手,因陋就簡就地取材,把小實驗、小製作活動搞得豐富多彩,生動活潑。如在學習了溫度計之後,可以製作簡易溫度計,通過製作過程,了解刻度劃分的方法。再如學習了簡單機械後,可以嘗試製作搬運重物上樓用的「爬樓車」,學了電學後,可以製作發明「防火報警器」、「防盜報警器」、「知識竟賽搶答器」等,通過這些活動使學生學習如何運用知識解決實際問題。又如在學習了光的折射現象後,對於不同介質對光的折射情況是否相同、清晨看到日出時太陽在地平線以下還是在地平線以上等問題,學生常表現出較強的探究慾望。為此我們可以組織學生利用課余時間對該物理知識進行較深入的專題探究,可以從模擬實驗的角度進行,也可以從理論論證的角度進行,由學生自己確定。再如,晶體熔化的實驗誤差較大,可讓學生通過探究產生較大誤差的主要原因,從而提出改進實驗方案或改進實驗裝置的建議。在學習了「能源與可持續發展」後學生可以探究環保方面的問題、節約能源方面的問題。另外還須注意的是選擇研究的題目不宜過大,針對性要強,使學生易於操作。課外小實驗、小製作、小發明活動在許多方面略顯粗糙或不規范,但學生的自主性、參與性高,尤其在設計和准備過程中那種富有創造性的思維及操作過程,是在其它途徑中無法體會到的。同時使學生感受到物理知識的應用無處不在,激發他們自覺應用物理知識探究解決問題的興趣。提高他們科學探險究能力。
綜上所述,本人在物理實驗教學中,盡量把驗證性實驗改為探索性實驗,把演示實驗改為開放性實驗,邊講邊實驗,並改進實驗裝置,器材並大力發動學生作課外小實驗、小製作、小發明等,讓學生嘗試實驗設計、操作,提高學生科學探究能力、創新能力和對知識的應用能力,使學生自主參與學習進而大面積提高物理教學質量。

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