突破物理疑难实验——案例与策略.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,突破物理疑难实验,案例与策略,黄 国 雄,引 入 形形色色的疑难实验,绳波演示实验,实验做不成功,现象极不明显,实验误差太大,结果匪夷所思,仪器可靠性差,一、疑难实验形成的原因,1,实验的难度是相对于教学要求而言的。,作为教学的物理实验，和科学研究中的物理实验有一个最重要的区别，那就是,教学物理实验的设计不仅要体现物理思想、符合科学性原则，,而且必须反映教学思想、符合教学原则，实现三维目标。,简谐运动图象的描绘实验,要在所获得的图象与振动体的运动之间建立起尽可能直接的、必然的联系，以便学生理解图象所反映的物理意义,2.,实验的难度是相对于教师的知识、能力和经验而言的。,有很多实验不是疑难问题，但是到了新教师手里，却成了难题。,实验者必须有比较扎实的基本功。必须在掌握有关知识的同时，花时间去认真琢磨、体会实验的奥妙，将资料上的介绍、别人的经验内化为自己的真正理解和切身体会，并坚持在实践中不断摸索和积累，才能练就出做好实验的真功夫。,3.,实验的难度是相对于仪器本身的缺陷而言的。,仪器本身的缺陷也是导致疑难实验问题的一个重要原因。,一是在仪器的生产和配备上对新技术、新成果的反映太迟钝，这样使得一些已经很好地解决了的疑难问题由于没有新的仪器可用而依然疑难如故；,二是不少仪器由于粗制滥造导致可靠性很差，使一些根本不难做的实验由于没有合格的仪器可用而成为疑难实验。,二、疑难实验研究的方法,1.,针对教学的需要，一个一个地解决问题，积累知识和经验。,2.,要善于透过具体的疑难实验的研究，发现共同的、规律性的东西。举一反三,案例：不用换向器的直流电动机。,不用换向器的直流电动机,改进：不用定子的电动机,最简单的电动机之一,最简单的电动机之二,3.,实验研究需要理论的指导。,案例：浮力研究,教学受欢迎,教研有成果,当教师有乐趣,案例：反思浮力，一举三得,4.,要深入研究实验中的物理过程,案例：“纸飞蛋落”的惯性实验,案例：“纸飞蛋落”的惯性实验,质量是物体惯性大小的量度。一个演示惯性的实验，物体惯性竟与质量大小无关，而是由与惯性无关的摩擦来决定，这使得我们不得不要考虑它作为惯性演示实验的合适性问题。,F,5.,要以科学态度和科学精神对待疑难实验。,案例：双铝环实验,不可思议的双铝环实验,2008,上海高考题,老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（）,A.,磁铁插向左环，横杆发生转动,B.,磁铁插向右环，横杆发生转动,C.,无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动,D.,无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动,B,丁肇中：,实验精神应该成为中国文化的一部分,三突破物理疑难实验的案例与策略,1.,改进实验方法,案例,1,：测动摩擦因数,案例,2,：,探究加速度与物体的受力和质量的关系,案例,3,：探究功与速度变化的关系,“测量动摩擦因数”实验,“测量动摩擦因数”实验,改进：,A,变动为静,“测量动摩擦因数”实验,“测量动摩擦因数”实验,再改进：拉力传感器,案 例,探究加速度与物体的受力和质量的关系,A,组,:,在采用气垫导轨、光电门及电子计数器装置进行实验时，去掉悬挂物和细绳，用一块木板将气垫导轨的一端垫高（？）,用,G,1,代替细绳对滑块的拉力，避免由此带来的系统误差。,B,组,:,在实验过程中，需要多次改变砂和砂桶的质量并称出它们的质量。学生按事先的设定先在天平右盘放好砝码（？），再在天平左盘放上砂桶，然后缓慢的向砂桶内倒入细砂（？），直到天平平衡为止。,既不违背天平测质量的原理，又能使砂和砂桶的质量按我们的要求去改变，对于砂和砂桶的质量大小和质量改变量的控制更有主动权,计算也方便,。,C,组,:,在实验过程中，需要分别改变,F,和,M,，,并测出,a.,但该组认为，也可以同时改变,F,和,M,，,并测出,a.,通过数据分析、猜想、验证，可以得出,F=Ma,的结论，也达到同样的目的。,非不能为也，乃不便为也。,对策,抓住契机，小题大做,将这几组学生的做法及其理由交给全班同学讨论,最后由全班学生对各组学生的做法给予评价,面向全体美国人的科学,科学不只是大量知识的凝聚，也不只是一种积累知识、验证知识的方法，它也是一种融入了人类价值观的社会活动。,建议老师注重下列做法：欢迎好奇心、奖励创造性、鼓励健康的质疑精神、避免教条主义,学生应该感受到科学是一个加深理解的过程，科学不是一成不变的真理。这就意味着，教师必须小心，不要给人,他们本人或教科书具有绝对权威，他们的结论总是正确,的印象。,“探究功与速度变化的关系”实验,核心,:,相同的橡皮筋,问题,:,无检验,“探究功与速度变化的关系”实验,改进,:,借用牛顿第二定律实验装置,“探究功与速度变化的关系”实验,改进：利用拉力传感器和速度传感器探究,图,12,2.,创设实验环境,案例,1,：光电效应实验,案例,2,：在太空做实验,案例,3,：在月球做实验,案例,4,：在赤道做实验,“光电效应”实验,“光电效应”实验,案例,1,：在太空做实验,案例,2,：在月球做实验,案例,3,：在赤道做实验,3.,提高操作技能,案例,1,：香烟不倒实验,案例,2,：超级球实验,“香烟不倒”实验,A,B,白纸,快速,4.,加强实验研究,案例,1,：静电实验,案例,2,：双铝环实验,静电实验,5.,深化理论指导,案例,1,：自感实验,自感实验,时间常数,=R1/L,越大越好,自感实验,改进：发光二级管显示电流方向变化,自感实验,改进：利用传感器精确显示,自感实验,“千人震”实验,改进：以人为本鱼震”实验,改进：千人震 鱼震 射猴 妇联的抗议,6.,突出方法教育,案例,1,：微小形变放大实验,实验与探究：观察桌面的微小形变,7.,引进科技新成果,案例,1,：摇绳发电实验,案例,2,：简易电动机,案例,3,：磁悬浮列车模型,“,摇绳发电,”实验,“,摇绳发电,”实验,“,摇绳发电,”实验,“,摇绳发电,”实验,“测量摩擦因数”实验,改进：微电流放大器 电流传感器 强磁铁,案例：超导（液氮）,磁悬浮列车,案例：电磁炮,8.,化繁为简，突出物理本质,案例,1,：可乐瓶计时器,案例,2,：神奇的轨道,可乐瓶打点计时器,9,、化平凡为神奇,沿哪条轨道滚得更快？,滚动快慢与凹槽的哪些因素有关？,9.,利用多媒体技术,案例,1,：,a,粒子散射实验,a,粒子散射实验,10.,能力培养要与时俱进,案例,1,：算盘,案例,2,：数字式电表,能力培养与时俱进,能力培养与时俱进,国外：课程“零选择”,美国物理学家达布罗：,有成就的实验者，必须具有无限的耐力，聪明的天赋，以及在设计和建造仪器方面动手的灵巧。,