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初中物理实验教学中应该注意的环节
初中物理实验教学中应该注意的环节
广元民盟烛光初级中学 王小龙
物理实验教学不同于概念课教学,实验课教学不仅要求学生能掌握物理规律,更重要的在于培养学生实践能力,培养学生科学素养。
作为一名物理教师,在教授学生物理知识过程中,如能正确的演示和指导学生实验,不仅能激发学生求知欲望,促进学生掌握知识、运用知识,还可以培养学生严谨求实的科学态度,所以实验教学是物理教学中一个必不可少,而且相当重要的环节。
本人就二十年来的教学实验经验积累,提几点建议和看法,以供大家作参考。
我认为一堂完整的物理实验课,应注意以下几个环节:
一、看
所谓“看”即“观察和了解”,是所有实验的第一环节,包括对实验器材的选取,器材的使用规则,器材的使用范围,以及器材的精确度等,要有一个详尽的了解,例如刻度尺、温度计、弹簧测力计、量筒、电流表、电压表、滑动变阻器、电能表等基本测量工具的使用。
二、调
即“调整或调节”,它是进行实验的一个准备阶段,调整或调节的正确与否对实验的成功有决定性的作用。
对部分需要“调”的实验仪器,应注重怎样正确的“调”。
例如弹簧测力计、托盘天平、杠杆、体温计、电流表、电压表在使用的时候都需要认真的调。
三、设
所谓“设”就是“设计”,就是要根据实验的要求,认真思考合理的实验原理和方法,还要根据学生的学习情况、知识储备、动手操作能力以及学校器材的实际。
设计合理的实验,还要考虑安全性、操作性和可行性。
如研究决定滑动摩擦力因素的实验设计、测电阻的设计、测浮力的实验等等。
四、做
“做”,即做实验,它是学生实际动手操作参与实践的具体过程。
每一种仪器,都有它的使用规则和要求,我们应严格地按照它的规则要求进行操作。
特别是在做一些带危险性的或损坏性的实验时,应先通过教师的检查,避免一些不必要的损坏和意外。
如有关表的使用,安全用电方面的实验、水的沸腾实验、托里拆利实验等等。
五、记
即在实验中,正确的读取和记录数据,它包括:
读取的姿势(例:
刻度尺数值的读取时,眼睛应水平垂直或竖直垂直刻度);读取的方法(读到分度值的下一位)和准确的记录(数字与单位要准确)。
这一步很重要,因为学生往往在实验的时候光记得做实验,觉得做实验很有趣,很好玩,只管做,这时候往往忘记了记录数据,这个习惯相当的不好,给后面的进一步研究造成了不少的麻烦,影响课堂效率,甚至影响实验的结论。
六、合
“合”即“合作”。
即在实验结束后要注意和其他人或者其他小组进行交流和合作,发现自己的不足,借鉴他人的长处,并进行改正。
有主动与他人合作精神,敢于怀疑别人,也勇于放弃和修正自己的错误观点,有探索追求结果欲望。
这一步在每一个实验中都很重要,尤其在新课改的今天更显得重要,它可以培养学生的合作精神、谦虚谨慎的态度。
七、析
对于记录的数据由于操作者不同,实验器材不同,操作方法不同等因素,可能导致同一实验结果的不同。
我们应及时加以总结和分析。
帮助学生分析哪些是错误导致的结果,哪些是误差造成的原因,与学生共同探求对实验器材和实验方法的改进,进一步激发学生学习兴趣,拓宽他们的思维。
例:
做动滑轮可以省一半力的实验过程中,实验的结果与理论的数值存在偏大的现象,我们应帮助学生指出,这并不是错误实验的原因,而是由于摩擦力存在的导致的结果,为了使实验结果更趋于理想,我们应想办法,减少摩擦。
八、理
实验器材的适当选取,实验过程的正确操作,实验数据的准确读取,记录和分析,并不意味着实验的完整结束。
实验后器材的归类、整理是各类实验的扫尾工作,也是一个不可忽视的工作,它可以培养学生爱护仪器的习惯及有始有终的科学态度。
总之,实验教学在新课改的今天,不仅要体现它的规范性、严肃性,更要体现它的创造性、民主性、主体性、开放性、实践性。
而作为新课改下的物理教师只有注意这几个环节,才能使自己在物理实验教学中做到得心应手,运用自如,也才能使学生所做实验及相关知识熟练掌握。
既能使老师轻松教学,又能使学生愉快接受,从而使物理实验教学收到良好的效果。
例析物理实验题中“控制变量法”的应用
广元民盟烛光初级中学王小龙
新课程的实施对学生科学探究能力的培养十分重视,而“控制变量法”是常用的探索问题、分析和解决问题的最重要的方法,应用特别广泛。
所谓“控制变量法”,就是当影响某一物理量变化的因素较多时,要研究某一个因素的变化对该物理量的影响,必须保持其它因素不变,否则就无法知道该物理量的变化是由哪个因素的变化引起的。
例如物理量A与B、C、D等因素都有关,得出A与B之间具体关系的方法是:
控制C、D不变,只改变B,判断A的变化,从而得出规律;再采用类似的步骤分析得出A与C、A与D之间的联系。
近几年各地中考试题中出现了很多需要利用这一方法解答的考题,下面举例说明控制变量法在实验题中的应用。
1、体现在实验目的之中
例1(07上海)在两块相同的玻璃片上,小明同学分别滴一滴质量相同的水,如图所示。
观察图中情景可知,他主要研究蒸发快慢是否与()
A水的温度有关。
B水的表面积有关。
C水上方空气的流速有关。
D水的质量有关。
解析:
比较题图可以看出,玻璃片、水的质量相等又在相同的环境温度下,意即这些是被控制的变量,造成蒸发有快慢的因素只能是水的表面积,故答案应选B。
例2(07吉林)小明同学想要研究电功率大小与电压、电流的关系.他选用了额定电压相同、额定功率相差较大的两个小灯泡.他所设计的电路图中有一幅如图所示,图中两个小灯泡的___________相等,目的是研究电功率与___________的关系.
解析:
图中两个小灯泡的额定电压相等、额定功率不同,即电阻不同。
并联在电路中,根据并联电路大特点,它们两端的实际电压一定相等,而通过它们的电流不等,使得两个灯泡实际功率不一样。
实验的目的应是研究电功率与电流的关系。
2、体现在实验原理之中
例3(07盐城)小明在两个易拉罐中分别装入等质量的沙子和水,用相同的酒精灯对其加热,以便探究沙子和水吸热升温快慢的程度。
(1)比较沙子和水吸热升温快慢的方法有两种:
①
②
(2)实验中小明猜想:
沙子吸热升温比水快。
如果他的猜想是正确的,则应该观察到的现象是
解析:
(1)题目中应用的公式是Q吸=cm△t,沙子和水的质量m相等,两者吸收热量的多少由酒精灯加热时间的长短来体现,此问题中出现的未被控制的变量有:
升温快慢程度、物质的特征量c和加热时间。
从而的出比较沙子和水吸热升温快慢的方法有这样两种:
①加热相同的时间比较温度升高的快慢;②升高相同的温度比较加热时间的长短。
(2)答案与
(1)相对应,分别是:
上升的温度相同时,水的加热时间长或加热时间相同,水的温度升高的慢。
例4(07北京)实验桌上有如下器材:
满足实验要求的电源一个、电压表一个、开关一个、电阻箱(电路图符号
)一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干。
小敏想利用实验桌上的器材,设计一个实验证明:
“当通过电阻的电流保持不变时,电阻两端的电压与该电阻的阻值成正比”。
请你根据上述要求帮助小敏画出实验电路图,并写出实验步骤。
(1)实验电路图:
(2)实验步骤:
解析:
本实验的目的是证明电阻两端的电压与该电阻阻值成正比,由U=IR可知,必须使通过各个不同阻值电阻的电流相等,而使电流相等,将电阻串联即可。
实验电路如图所示。
(2)实验步骤:
①按电路图将六个阻值不同的电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6和电压表接入电路中。
②闭合开关s,测量R1两端的电压,记录R1的阻值和电压表示数。
③断开开关s,把电压表连接在R2两端。
闭合开关s,测量R2两端的电压,记录R2的阻值和电压表示数。
④仿照步骤③,分别测量电阻R3、R4、R5和R6两端的电压,记录R3、R4、R5和R6的阻值和相应的电压表示数。
3、体现在实验器材之中
例5(07宜昌)为了探究重力势能与哪些因素有关,现有大小不同的实心铁球各一个、大小相同的实心铁球和实心玻璃球各一个、橡皮泥等。
在探究重力势能与高度的关系时,应选用________,分别从不同的高度自由落下;在探究重力势能与质量的关系时,应选用________,分别从相同的高度自由落下。
解析:
重力势能的大小跟物体的质量和被举的高度有关。
在探究重力势能的大小跟高度的关系时,只能让高度不同,质量必须相等,满足此条件的器材为同一个铁球或同一个玻璃球;在探究重力势能的大小跟质量的关系时,只能是质量不同,被举的高度必须相等,满足此条件的器材为大小相同的实心铁球和实心玻璃球。
例6(07黄石)在研究“水果电池电压与哪些因素有关”的实验中(如图所示)
(1)
小星作出如下猜想:
猜想一:
水果电池电压与水果种类有关
猜想二:
水果电池电压与两电极间距离有关
猜想三:
水果电池电压与两电极插入水果的深度有关
为了验证上述猜想是否正确,小星设计了如下准备实验和记录的表格。
实验编号
水果种类
深度(cm)
两极间距离(cm)
电压(V)
1
苹果
1
3
2
2
2
3
3
3
4
菠萝
2
1
5
2
2
①为验证猜想一,应做编号为________的实验;
②为验证猜想二,应做编号为________的实验;
③为验证猜想三,应做编号为________的实验。
(2)(3)略
解析:
题中已知水果电池电压可能与水果种类、两电极间距离、两电极插入水果的深度有关。
为了验证猜想一,必须使两电极间距离和两电极插入水果的深度相等,而水果种类不同,则应做编号为2、5的实验;为了验证猜想二,只能是两电极间距离不等,应做编号为4、5的实验;为了验证猜想三,只能是电极插入水果的深度不等,应做编号为1、3的实验。
4、体现在实验图像之中
例7(07茂名)甲、乙两种物质的质量和体积关系如图所示,由图像可知
A.
乙
B.
C.若
,则
D.若
,则
解析:
利用图像比较物理量的大小实际上也应用到控制变量法。
如图所示,可使甲和乙的体积相等,显然甲的质量大于乙,由ρ=m/V可得答案应为A、C、D。
例8(07辽宁)为了探究冰熔化时温度的变化规律,小丽设计了如图所示的实验装置,并在下表中记录了熔化过程中温度随时间变化情况:
时间(min)
0
1
2
3
4
5
6
7
温度(℃)
-4
-2
0
0
O
0
1
2
(1)请你根据表中数据在坐标上画出冰熔化的图象。
(2)通过对数据和图象的分析,你能获得的信息有:
①_________________________________________;
②__________________________________________。
(3)小丽与同学交流时发现,在开始2min升温快,最后2min升温慢,请你做出合理的解释:
______________________________________。
解析:
(1)如右图所示。
(2)略。
(3)分析开始2min和最后2min这两个阶段中相同的量有:
质量、相等时间内吸收的热量;不同的量有:
物质的种类(特征量是比热容)、上升的温度,根据物体的吸热公式可得出升温有快慢的原因是水的比热容比冰大。
5、体现在实验结论之中
例9(07河北)小明在体育课上打排球时,发现每次排球落地的远近不同。
于是,他沿水平方向击打排球,对球落地的情况做了统计,统计结果如下表:
分析表格可得出结论:
(1);
(2)。
解析:
对于利用控制变量法进行探究的实验,结论中不仅要得出物理量之间的关系,尤其重要的是必须说明关系成立的前提条件是被控制得相等的变量。
本题的答案应是
(1)击球点高度相等时,击球力度越重,排球落地就越远;
(2)击球力度相等时,击球点高度越高,排球落地就越远。
例10(07福州)日常生活中发生的火灾事故,大多是短路导致的。
小明同学猜想:
通电导体发热多少可能与电流大小有关。
于是他和同学用完全相同的器材组成两个电路进行探究。
开关同时闭合后,调节滑动变阻器使两电路中电流不同,如图甲、乙所示,实验中观察到A瓶中的煤油液面升得比B瓶高,说明了A瓶中煤油吸收的热量比B瓶____________。
实验表明:
________________________________。
解析:
第一格答案很明确,A瓶中煤油吸收的热量比B瓶多。
第二格又涉及利用控制变量法的实验结论,同样必须注意到前提和关系的正确描述,应答成:
在电阻和通电时间相等时(即为前提),电流越大,电流产生的热量越多(即为关系)。
从以上例子可以看出,在解决物理问题时,如能恰当运用科学方法进行分析,确实能起到提高解题速度与准确率的良好效果。
在初中物理(如在力学、电学、热学)中,一个物理量往往与多个变量有关,一般不可能同时研究多个变量对研究对象的综合影响,只能采取控制变量逐个分析的方法。
这些物理量主要有弦的音调、声音的响度、固体液体气体压强、浮力、杠杆平衡条件、动能及重力势能因素、功率、机械效率、影响内能的因素、热量(热传递)、热量(燃烧燃料)、影响电阻的因素、欧姆定律、电磁铁磁性、电功、电功率……所以,“控制变量法”是研究物理问题的最重要、应用最广泛的科学方法,学生必须对“控制变量法”不断加深理解,并逐步达到有意识地去应用的目的。
浅谈物理实验教学中的演示实验和分组实验
广元民盟烛光初级中学王小龙
物理学是一门以实验为基础的科学。
实验是初中物理实验教学的重要组成部分,它不仅是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识不可缺少的环节,还能培养学生的观察能力、思维能力、探索精神以及良好的学习方法。
是变应试教育为素质教育,提高人才科学素质的重要手段。
在实际生活中,社会中动手能力,操作能力又是考核一个劳动者的基础现况。
对学生进行动手能力,操作能力的培养,让学生去适应生产劳动是我们教学的目的。
因而物理实验教学中演示实验和分组实验应该还做到几点:
第一,演示实验是教师利用课堂时间为学生演示,在操作的同时有引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种物理教学方式。
因而除基本操作和得出理论外,演示实验中应该还注意几点;
1.演示实验中应让学生积极的参与
传统的课堂教学,演示实验通常教师演示,学生看,但是很多实验学生根本看不清,特别是后边的学生。
不同程度的限制和阻碍了学生智能和潜能的发展,直接影响学生实验心理素质的提高。
因此,在演示实验中,应实验操作上让学生积极参与,让学生充分了解实验的内容,多次重复,加深印象,巩固记忆。
例如:
在“电磁感应”一节的教学中,演示实验为边做边讲实验,给学生发实验器材(干电池、电流表、原线圈、条形磁铁、导线),实验中让学生首先观察电流方向与电流表指针偏转方向的关系,再观察原线圈的电流方向与磁铁运动方向的关系,把直观的材料作为培养学生知觉、观察力的材料,引导学生仔细、准确地进行观察,然后引导学生讨论、研究、对比、总结出感生电流所引起的磁场方向与磁铁运动方向的关系,最后训练学生用科学的语言描述,并解释所观察到的现象,从而顺理成章地得出结论。
可见,演示实验在教师指导下让学生参与,不仅有显示学生实验技能的机会,又能得到科学方法的训练及能力的培养,加深理解和掌握物理概念和规律,同时可领略物理学的思想,培养科学态度和科学方法。
2.适当运用多媒体
利用常用仪器、教具进行演示是一种最基本的手段,而应用多媒体课件可以使学生真正体会到物理学科的学习方法,提高学生观察及分析问题的能力。
并让学生能清楚地看到明显的现象,直观地感悟到变化的规律。
如:
凸透镜成像这一实验,在课件的演示中能让学生直观地感悟到,像距与物距的变化过程。
从而得出物距变小时,像距变大这一规律,并让学生直观地看到特殊点成像的规律。
从而让学生得到逼真的模拟,使学生认识加强。
理解透彻。
3.注意实验的整体效应
在许多的实验中,实验的分散、脱节,让学生思维不同程度的受到干扰,试验的整体效应是一个不可缺少的。
例:
在“功的原理”一节教学中,我把杠杆、动滑轮固定在同一演示板上,并用红纸条标好刻度,然后演示用它们提起重物的情况。
这样既增加了实验的可视性,又便于学生注意用杠杆、动滑轮做功的共同点,总结出使用机械不省功的原理。
排除了分散实验对学生的思维干扰,提高了课堂效率。
4.实事求是的科学态度
实事求是是观察的基础,又是观察的重要品质和方法,也是未来科学工作者的基本态度。
在物理实验教学中,要求学生坚持实事求是的科学态度,毫不含糊地尊重客观事实,以客观事实为依据。
如实地记录实验中观察到的各种现象,甚至一个数据,一个标点符号,做到严格地把实验事实和自己对事实的解释区别开来。
坚持实事求是的科学态度,不仅是提高物理实验质量的要求,也是增强学生的科学素质,培养创造型人才的需要。
例如,观察水沸腾的实验现象时,就明确提出以下观察目标:
水开始加热杯底和杯壁上出现许多小气泡,这些小气泡将发生怎样的变化?
加热的过程中,水的温度将怎样变化?
随着温度升高,气泡将怎样变化?
水沸腾时温度将怎样变化?
将沸腾的水停止加热,水是否沸腾?
引导学生明确观察目标,有目的、有秩序的进行观察,避免观察时手忙脚乱。
由于温度计本身制造和环境气压的关系,水的实际沸点不一定是100℃,这时,教师应要求学生实事求是地记录数据,并分析、评估实验数据。
第二,学生实验是学生亲身去探究和体验的过程,是培养学生能力的一个重要方面,是培养学生能力的向导,通过实验可培养学生多方面的能力。
能让学生在动手能力,操作能力得到提高的过程。
1.培养学生的观察能力
认真、细致、深入是观察能力的重要品质之一,也是科学工作者的基本素养和要求。
许多自然现象和实验中的物理现象,有时是稍纵即逝。
只有认真、仔细地观察,才能捕捉到所要观察的现象;只有深入地观察,才能发现细微的变化和隐蔽的特征。
物理实验的观察来不得半点马虎。
如:
上面说到的观察水的沸腾现象时,若不去认真,仔细的去观察,就没法总结水在沸腾过程中的规律。
根据观察到的现象发现新的问题,促进进一步的观察和对观察材料的思维加工,辨别本质现象和非本质现象,去伪存真,得出正确的观察结果。
2.促进创新意识的形成和创新能力的培养
教师要适当引导,不使他们过多地碰壁。
但是,教师也不可包办代替,要让学生经受挫折,从中总结经验教训,不断改进实验,发挥学生的创造性,从而获得成功,这样将会增加学生学习的乐趣,并得到更多锻炼。
而且有利于培养学生的实验技能,增强学生思维的独创性。
让学生对同一问题,善于全方位、广角度、多途径地去分析思考,从而发展了学生的求异思维和创新能力,撞击学生的创造灵感,促进创新意识的形成和创新能力的培养。
如:
在做“用天平和量筒测液体的密度”实验时,充分把握学生设计实验环节和选择实验仪器的过程,是培养学生思维能力的好时机。
有些学生把课本上的玻璃杯换成了口杯,在步骤上,有些学生把倒入部分盐水改为全部倒入,还有些学生在步骤上先称空杯的质量,再称倒入盐水后的总质量……,对学生肯动脑筋应给予表扬。
在步骤上,肯定学生将盐水全部倒入的合理性,并让学生充分讨论先称空杯后再倒入盐水称总质量的做法是否可取,学生通过分析后得出这种方法在理论上是可以的,但在将杯中的盐水倒入量筒测体积时,由于杯底和杯壁还粘有盐水,使测得的体积小于杯中原盐水的体积,会造成较大误差。
学生最终会找到减小误差的好办法。
这个分析的过程,会占用一定的时间,但是,学生在这个思考、分析、设计、否定、再思考、再设计、再评估的过程中,增强了减少误差的意识,变思维的单向性为多向性,培养了学生的创造性和发散性思维能力。
3.充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位
在学生实验中要充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位。
应充分相信学生,使学生主动参与,让学生独立设计实验,利用实验,发挥学生的主观能动作用,最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性。
4.实验后的反思
除实验前的准备和实验中的操作外,必须做到实验后的反思和总结。
引导学生进行反思,对进一步理解实验、深化实验、完善实验起着重要的作用。
并且通过反思可总结实验规律,优化实验方案,创新实验设计,揭示实验本质,增强实验效果。
因此在学生实验时,应该积极引导学生进行全方位、多角度反思。
全日制义务教育物理课程标准总目标提出:
使学生保持对自然界的好奇,发展对科学的探索兴趣,在了解和认识自然的过程中有满足感及兴奋感;学习一定的物理基础知识,养成良好的思维习惯,在解决问题或做决定时能尝试运用科学原理和科学研究方法,经历基本的科学探究过程,具有初步的科学探究能力,乐于参与和科学技术有关的社会活动,在实践中有依靠自己的科学素养提高工作效率的意识;具有创新意识,能独立思考,勇于有根据地怀疑,养成尊重事实、大胆想象的科学态度和科学精神;关心科学发展前沿,具有可持续发展的意识,树立正确的科学观,有振兴中华、将科学服务于人类的使命感与责任感。
怎样设计好物理实验教学
广元民盟烛光初级中学王小龙
一、认识物理实验教学的重要意义
实验是人们根据研究的具体目的,利用一定的仪器设备,人为地制造、控制或模拟自然现象,使某些现象反复再现以便让人们反复进行观察研究的一种方法。
实验直观具体、形象生动;实验教学从感性到理性,从具体到抽象,适合学生的身心特点,符合学生的认识规律。
在物理教学中运用实验能给学生学习物理创造一个良好的环境,使学生能主动获取物理知识,掌握实验基本方法和实验技能,发展各种能力,促进学生科学品质和世界观的形成。
中学物理教学必须以实验为基础,这是由实验在物理教学中具有的独特作用决定的。
(一)物理实验有利于培养学生的兴趣和激发学生的求知欲
实验对培养学生学习物理的兴趣很重要,这主要有两方面原因:
一是实验具有真实、直观、形象和生动的特点,易引起学生的注意。
从学生学习物理的心理反应来看,学生天生好奇、好动。
实验教学向学生提供了生动、直观、形象的感性材料,对于初中学生,物理实验有很强的吸引力,极易唤起他们的直接兴趣。
让他们观察生动有趣的实验,他们的注意力会高度集中,新奇的实验现象常常出乎他们的意料之外,使他们兴趣盎然;而对于内容枯燥、抽象的东西他们则兴趣索然,难入角色。
离开了实验的物理教学只能是“空中楼阁”,照本宣读、在黑板上做实验,不过是“纸上谈兵”,会把本来生动的、丰富的物理知识变成一堆枯燥难懂的材料,不利于激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性。
二是实验是一种具有目的性的操作行为,易引起学生亲身尝试的需要。
实验能给学生提供主动参与学习的机会,因此学生的学习兴趣浓厚,积极性很高,学生接触实验时,自然也会产生自己动手的欲望。
设法让学生多动手做实验(边学边实验、分组实验、课外实验),不仅可以满足学生操作的欲望,更重要的是可以让学生不断体会和尝到发现和克服困难解决问题获得成功的喜悦,从而提高兴趣,增强信心,激发求知欲望,进而使他们转化为一种热爱科学的素质和志向。
“兴趣是最好的老师”,只有有了学习的兴趣,才谈得上学习的积极性、主动性和创造性。
正因为上述两个原因,所以教师不仅要自己多做实验,而且要设法让学生多做实验;不仅要注意选择能说明问题的实验,而且要尽可能使所选的实验能激发学生的兴趣。
(二)物理实验教学有利于学生对知识的理解和掌握
心理学研究表明,人的思维活动是在感性材料的基础上产生的,感性材料是思维活动的源泉和根据。
各种类型的物理实验具体形象地展示了物理知识的形成和发展过程,为学生提供了丰富的感性材料,强化了学生的感知并纠正了学生经验感知中所形成的错觉。
实验能将复杂