物理实验的简单设计市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

物理试验简单设计物理试验简单设计 福州市仓山区教师进修学校福州市仓山区教师进修学校 李先进李先进第1页 物理试验物理试验物理试验是科学试验一个。物理试验是科学试验一个。所所谓谓科科学学试试验验，就就是是人人们们依依据据研研究究目目标标，利利用用科科学学仪仪器器设设备备人人为为地地控控制制或或模模拟拟自自然然现现象象，排排除除干干扰扰、突突出出主主要要原原因因，在在最有利条件下去研究自然规律一个活动。最有利条件下去研究自然规律一个活动。在在物物理理学学产产生生和和发发展展进进程程中中，物物理理试试验验自自始始至至终终占占有有极极其其主主要要地地位位。能能够够说说它它是是发发觉觉物物理理奥奥秘秘、总总结结规规律律钥钥匙匙。我我们们提提出出假假设设与与猜猜测测是是否否正正确确，普普通通都都要要经经过试验来验证。过试验来验证。第2页历史上许多试验设计非常巧妙，不但目标明确，思索周密，而且抓住关键，出奇制胜。比如，17世纪伽利略设计研究惯性定律,自由落体试验;历史上连续了近3测定光速试验;19卢瑟福研究原子内部结构粒子散射试验等，就是巧妙设计典范。因为我们知识所限，对这些试验还难于了解，不过我们能够对教材中一些试验认真加以分析，就会得到很多启发。第3页试验设计试验设计 1.1.确定试验目标确定试验目标 2.2.确定试验中变量确定试验中变量 3.3.试验变量控制试验变量控制 4.4.试验组成部分（试验对象，试验源，试验效果显示器）试验组成部分（试验对象，试验源，试验效果显示器）5.5.试验效果显示方法试验效果显示方法(转换法，对比法，放大法转换法，对比法，放大法)6.6.选择试验仪器选择试验仪器 7.7.确定试验步骤确定试验步骤 8.8.设计试验数据统计表设计试验数据统计表 9.9.实施试验实施试验10.10.试验数据处理试验数据处理11.11.总结规律总结规律 第4页 物理试验设计三步曲物理试验设计三步曲确定变量确定变量(普通都是多个变量普通都是多个变量:如引发如引发I I改变改变V,R,;V,R,;一个因变一个因变量量I,I,二个自变量二个自变量R,V;R,V;)怎样控制变量怎样控制变量(这么只研究两个变量这么只研究两个变量:一个因变量一个因变量I,I,一个一个自变量自变量R R或或V;V;)设计试验设计试验:试验对象试验对象:因变量因变量(电阻电阻R R上电流上电流I)I)试验源试验源:自变量自变量(引发电流改变电源引发电流改变电源V)V)试验效果显示器试验效果显示器:电流表电流表 第5页1.确定实验目假设假设(在试验基础上提出在试验基础上提出):):研究电路中电流研究电路中电流I I与电压与电压U U电阻电阻R R关系关系第6页2.确定试验变量变量:因变量:I自变量:U R第7页3.试验变量控制控制变量试验法:在决定事物或者过程规律多个原因在决定事物或者过程规律多个原因(变量变量)中，中，先固定一些变量原因不变，只改变其中一个变先固定一些变量原因不变，只改变其中一个变量原因，进行观察试验，如此屡次重复然后再量原因，进行观察试验，如此屡次重复然后再利用归纳法或者逻辑推理等方法，综合出多个利用归纳法或者逻辑推理等方法，综合出多个变量原因之间关系，从而得出物理规律。变量原因之间关系，从而得出物理规律。1.1.固定固定R:R:改变改变U:U:研究研究I I与与U U关系关系2.2.固定固定U:U:改变改变R:R:研究研究I I与与R R关系关系第8页4.试验组成部分试验对象试验对象:电阻电阻试验源试验源:电源电源(电池电池)试验效果显示器试验效果显示器:电压表电压表,电流表电流表第9页物理试验基本组成部分物理试验基本组成部分分析依据：分析依据：统编初中物理教材，统编初中物理教材，个试验，其中演示试验个试验，其中演示试验个，学生个，学生分组试验分组试验个，小试验个，小试验个，习题个，习题中设计试验中设计试验个。这些试验都渗透着个。这些试验都渗透着物理学工作者十分丰富而新奇方法论思物理学工作者十分丰富而新奇方法论思想。想。第10页比如，为了研究物体发声原因，经过观察，提出物体发比如，为了研究物体发声原因，经过观察，提出物体发声原因是物体振动引发，这一假设是否正确呢，我们能声原因是物体振动引发，这一假设是否正确呢，我们能够设计试验来验证。如图够设计试验来验证。如图1 1，拿一个音叉，用小锤敲击，拿一个音叉，用小锤敲击它，音叉发出了声音，不过难于观察到音叉在振动，此它，音叉发出了声音，不过难于观察到音叉在振动，此时我们能够采取许多方法，比如，用手轻轻地接触音叉，时我们能够采取许多方法，比如，用手轻轻地接触音叉，感受音叉在振动。为了使更多人观察到它振动，教材中感受音叉在振动。为了使更多人观察到它振动，教材中设计用细线拴一个小乒乓球，轻轻地接触音叉，经过观设计用细线拴一个小乒乓球，轻轻地接触音叉，经过观察乒乓球被弹出，从而说明音叉在振动，试验尽管是很察乒乓球被弹出，从而说明音叉在振动，试验尽管是很简单，不过其设计思想确实非常巧妙。这个试验还能够简单，不过其设计思想确实非常巧妙。这个试验还能够用来研究声音响度与振幅等原因关系。用来研究声音响度与振幅等原因关系。第11页又如，我们要验证凸透镜对光线会聚作又如，我们要验证凸透镜对光线会聚作用（或者是研究凸透镜成像规律），拿用（或者是研究凸透镜成像规律），拿一个凸透镜，找一个光源（能够是太阳，一个凸透镜，找一个光源（能够是太阳，蜡烛，手电筒等），汇聚光线或所成像蜡烛，手电筒等），汇聚光线或所成像展现在光屏上，方便于观察，如图展现在光屏上，方便于观察，如图2 2。第12页再再如如，我我们们验验证证物物体体在在水水中中受受到到浮浮力力，能能够够在在弹弹簧簧秤秤下下栓栓一一个个铁铁块块，放放入入水水中中，借借助助观观察察弹弹簧簧秤秤示示数数减减小小说说明明铁铁块块受受到到了了浮浮力力，如图如图3 3。第13页经经过过以以上上及及许许多多试试验验观观察察，我我们们发发觉觉,一一个个完完整整成成功物理试验大致可由三个部分组成：功物理试验大致可由三个部分组成：1.1.试试验验对对象象：它它是是我我们们要要研研究究对对象象，能能够够是是一一个个物物体体，一一件件事事物物，或或者者一一个个现现象象等等，比比如如以以上上试试验中音叉，凸透镜，铁块等；验中音叉，凸透镜，铁块等；2.2.试试验验源源：它它是是对对试试验验对对象象施施加加一一个个作作用用，或或者者对对试试验验对对象象发发出出一一个个信信号号发发生生源源，比比如如以以上上试试验验中中小小锤锤，蜡蜡烛烛，水水等等；做做力力学学、热热学学、电电学学、光光学试验，要分别选取力源、热源、电源、光源等。学试验，要分别选取力源、热源、电源、光源等。3.3.试试验验效效果果显显示示器器：它它是是用用来来展展现现试试验验对对象象接接收收试试验验源源作作用用或或信信号号后后所所产产生生效效应应装装置置。经经过过它它直直接接或或间间接接地地进进行行效效果果观观察察。比比如如以以上上试试验验中中乒乒乓乓球，光屏，弹簧秤等等。球，光屏，弹簧秤等等。第14页当当然然，上上述述分分法法不不是是绝绝正正确确。有有些些简简单单试试验验中中，比比如如拨拨动动钢钢尺尺研研究究声声音音发发生生以以及及决决定定音音调调原原因因，此此时时试试验验对对象象和和试试验验效效果果显显示示器器都都是是钢钢尺尺，也也就就是是说说试试验验效效果果就就显显示示在试验对象身上。在试验对象身上。能能够够对对教教材材中中试试验验逐逐一一进进行行研研究究，分分析析它它基基本本组组成成部部分分，这这对对学学习习试试验验设设计计是是很很有有帮助。帮助。第15页物理试验基本组成部分视频资料物理试验基本组成部分视频资料天津老师讲课录像:显示喇叭发生在振动洪恩课件济南老师:固体平面镜形变(激光演示)第16页 实例实例 试验对象试验对象 试验源试验源 显示器显示器 物体物体 手手 细管中细管中形变形变 玻璃瓶玻璃瓶 压力压力 色水色水 帕斯卡球帕斯卡球 液体液体 活塞活塞 橡皮膜橡皮膜 空气压缩空气压缩 气室中气室中 硝化棉硝化棉引火仪引火仪 气体气体 活塞活塞 被点燃被点燃 气体气体 细管中细管中热膨胀热膨胀 气体气体 手捂手捂 色水色水 奥斯特奥斯特 导线中导线中 磁针磁针 试验试验 电流电流 电源电源 偏转偏转 光光 电电 效效 应应 锌板锌板 弧光灯弧光灯 验电器验电器 透镜成像透镜成像 凸透镜凸透镜 蜡烛蜡烛 光屏光屏 粒子粒子 荧光屏荧光屏散射试验散射试验 金箔金箔 放射源放射源 显微镜显微镜 第17页5.试验效果显示方法试验效果显示方法我我们们了了解解试试验验基基本本组组成成部部分分，是是为为了了依依据据要要求求进进行行试试验验设设计计。试试验验设设计计中中确确定定试试验验对对象象、选选择择试试验验源源相相对对来来讲讲是是比比较较轻轻易易，困困难难是是怎怎样样显显著著地地显显示示试试验验效效果果，在在物物理理试试验验中中，惯惯用用方方法法有以下几个。有以下几个。转换法，转换法，对比法，对比法，放大法放大法平衡法平衡法第18页转换方法转换方法也也称称间间接接方方法法。在在物物理理试试验验中中，常常有有一一些些现现象象因因不不显显著著而而不不易易观观察察或或者者不不易易直直接接观观察察，这这就就要要借借助助于于力力、热热、电电、光光、机机械械等等方方法法之之间间相相互互转转换换，以以间间接接地地实实现现可可观观察察、轻轻易易观观察察或或观观察察效效果果显显著著目目标标。这这里里说说转转换换主主要要是是从从效效果果相相当当思思想想出出发发进进行行转转换换。比比如如难难于于观观察察到到音音叉叉振振动动，我我们们利利用用小小乒乒乓乓球球，轻轻轻轻地地接接触触音音叉叉，经经过过观观察察乒乒乓乓球球被被弹弹出出，从从而而说说明明音音叉叉在在振振动动；经经过过放放在在喇喇叭叭纸纸盆盆上上小小纸纸屑屑跳跳动动，间间接接地地说说明明纸纸盆盆发发声声时时在在振振动动，这这都都是是很很经经典典利利用用了了转转换换方法。方法。第19页 放大方法放大方法在在试试验验观观察察过过程程中中，有有些些物物理理量量因因太太小小而而不不能能直直接接观观察察时时，就就能能够够借借助助于于声声、光光或或叠叠加加等等方方法法，将将待待测测量量放放大大后后再再去去观观察察。如如放放大大镜镜、望望远远镜镜、显显微微镜镜等等仪仪器器设设计计都都源源于于放放大大思思想想。还还有有试试验验中中，需需要要测测量量一一些些微微小小量量，如如金金属属丝丝直直径径，纸纸厚厚度度，一一段段头头发发质质量量等等，能能够够将将细细导导线线缠缠绕绕在在木木棒棒上上，测测出出若若干干圈圈导导线线所所占占长长度度，然然后后求求出出直直径径等等，用用都都是是这这种种方法。方法。第20页比较方法比较方法物物理理试试验验常常经经过过对对一一些些物物理理现现象象或或物物理理量量比比较较，来来到到达达异异中中求求同同或或同同中中求求异异试试验验目目标标，此此即即比比较较法法。实实际际上上能能够够说说每每一一个个试试验验中中都都要要利利用用了了比比较较方方法法，比比如如确确定定物物理理现象有没有、现象强弱等。现象有没有、现象强弱等。当当然然，物物理理试试验验效效果果显显示示设设计计方方法法绝绝不不限限于于上上述述几几个个，需需要要在在试试验验设设计计中中灵灵活活利利用用以以到到达达试试验验目目标标。我我们们能能够够对对教教材材中中试试验验逐逐一一进进行行分分析析，看看这这些些试试验验中中是是怎怎样样显显示示试验效果。试验效果。第21页以下几条略以下几条略6.选择试验仪器选择试验仪器 依据试验三个基本组成部分选择仪器器材依据试验三个基本组成部分选择仪器器材7.确定试验步骤确定试验步骤8.设计试验数据统计表设计试验数据统计表9.9.实施试验实施试验10.10.试验数据处理试验数据处理11.11.总结规律总结规律第22页