第九章 实验设计
第九章_实验法
实验法
•
本章主要介绍了实验法的相关知识， 包括实验法的概念、基本原理和特点；实 验法的类型和基本程序；实验设计及实施 方法；实验法实施中需要注意的问题，并 且说明了实验法的价值和意义。其中重点 和难点是实验法的原理、类型、主要实验 设计和实验法实施中需要注意的问题。
第一节 实验法的基本原理及类型
（二）多因素实验设计
• 所谓多因素实验设计是检验多个自变量（或 一个自变量的多种取值）与因变量的因果关系的 设计。它一般设置一个对照组、三个或三个以上 实验组。 • 依照具体实施方法的不同，它又分为多种类型。 主要有： 因子设计。它是检验两个以上的自变量对因 变量的影响和自变量之间交互作用对因变量的影 响的设计。 重复测量设计。它是检验多个自变量对不同 实验对象进行激发后的差异的设计。 拉丁方格设计。它是检验多个自变量的引入 顺序对因变量的影响的设计。
二、经典实验设计
• 经典实验设计也叫两组前后测实验设 计，就是选择一批实验对象作为实验组， 同时选择一批与实验对象处于相同环境、 条件相同或相似的对象作为对照组；然后， 只对实验组给予实验激发，而对对照组却 听其自然；最后，对实验组和对照组前后 检测的变化进行对比研究，得出实验结论。
三、两组无前测实验设计
• 选择实验对象和实验环境，一般有两 种方法：
– 按照随机原则从调查对象的总体中抽取。 – 主观挑选。
二、实验过程的控制
• 实验过程的控制主要就是对各类变量的控 制。它包括两个方面： • 一是对引入自变量的控制，二是对无关变 量的控制。
对引入自变量的控制
• 对引入自变量的控制主要是在实验激发过 程中，严格执行设计方案，有计划地、系 统地安排实验激发的环境和程度，使它们 有序的作用于因变量。
第九章 疾病研究的实验设计
第九章疾病研究的实验设计根据高等医学院校培养目标的要求，应培养学生初具实验性研究疾病的能力。
因此，通过实验设计课的开设或通过学生自行设计的实验的实施，逐步培养学生进行实验设计的能力，对于提高教学质量来说是十分必要的。
实验设计是关于实验研究的计划和方案的制订，是对实验研究所涉及的各项基本问题的合理安排。
这里所说的实验设计，主要是指实验性研究中某个具体实验的专业设计。
实验设计是实验性研究的基本功，是实验过程的依据，是实验结果或数据处理的前提，是提高实验性研究质量的重要保证。
因此，做实验之前必须进行实验设计，并力求周密。
设计是否周密直接关系到实验结果的准确性和结论的可靠性。
不重视实验设计或设计不周密都会造成实验结果的缺失、影响分析，人力物力和时间的浪费，甚至导致实验失败。
病理生理学实验设计课的目的，是通过学生主动参与实验研究全过程，以了解医学实验的基本过程和基本要求；培养学生对所学知识的综合运用能力；提高学生提出问题、分析问题和解决问题的水平。
一、实验研究的基本程序实验研究的基本程序包括立题、实验设计、预备实验及正式实验、实验资料的整理与统计分析、总结与撰写论文。
在此仅讨论实验设计前的立题和建立假说。
（一）立题：立题即确定所要研究的课题，是科研中首要的问题，它具有战略意义，它决定着科研的主攻方向，它影响着科研的全局，包括研究的途经、采用的方法、仪器和药品的准备、方法学的准备、实验室建设以及人力物力的统筹安排，等等。
立题正确与否决定着实验的成败，也是实验设计的前提和基础。
立题的基本原则和要求是：课题要具有科学性、创造性、目的性和可行性。
特别是创造性和可行性的辩证统一。
1. 科学性：立题是在前人科学理论和实验的基础上进行的，应符合科学规律，不应脱离科学规律作无根据的胡思乱想，要有充分的文献依据，有根据地提出实验目的和预期目标。
但是幻想是允许的。
科学幻想，也就是科学预见，它也是根据科学规律提出来的，也是符合科学规律的。
第九章 双因素完全随机设计
第二节 两因素实验资料的方差 分析
两因素实验资料的方差分析是指对实验指
标同时受到两个实验因素作用的实验资料的方 差分析。两因素实验按水平组合的方式不同， 分为交叉分组和系统分组两类，因而对实验资 料的方差分析方法也分为交叉分组方差分析和
系统分组方差分析两种
一、交叉分组资料的方差分析 设实验考察A、B两个因素，A因素分a个水平，B 因素分b个水平 。 所谓交叉分组是指A因素每个水平与 B因素的每个水平都要碰到 ，两者交叉搭配形成ab个水 平组合即处理 ，实验因素A 、B在实验中处于平等地 位 。 实验单位分成 ab 个组，每组随机接受一种处理 ，
互作用。
(二)两因素有重复观测值实验的 方差分析
A1 1 x111
A2 x211
··· ···
A
a
xa11
xa12 · · · xa1n μ
a1
数 据 的 一 般 模 式
B1
2
· · · n
x112
x11n μ
11
x212
x21n μ
21
···
· · ·
· · ·
···
1 B2 · · ·
x121 · · ·
（二）设计的基本特点
1.从设计条件：
• 研究中有两个自变量，每个自变量有两个或多个水
平
2.设计的方法
随机分配实验单元接受实验处理的结合，每个 实验单元接受一个实验处理的结合。
三.两因素完全随机实验设计与计算 举例
• 例：为提高粒粒橙饮料中汁胞的悬浮稳 定性，研究了果汁PH值（A）、魔芋精 粉浓度（B）两个因素的不同水平组合对 果汁黏度的影响。果汁PH值取3.5， 4.0，4.5三个水平，魔芋精粉浓度 （%）取0.1，0.15，0.2三个水平， 每个水平组合重复2次，进行完全随机化 实验。实验指标为果汁黏度（CP），越
试验设计与数据处理(第三版)李云雁 第9章 配方试验设计
配方试验设计
配方试验设计（formula experiment design ） 混料试验设计（mixture experiment design） 合理地选择少量的不同配比的试验，以确定最佳的 产品配方
9.1 配方试验设计约束条件
若y表示试验指标，x1，x2，…，xm表示配方中m种组分各 占的百分比，则混料约束条件 ：
编码公式：
x j a j (1 a j ) z j
j 1
m
或
zj
xj aj 1 a j
j 1 m
例：
x1 a1 , x2 a2 , x3 a3
x1 [1 (a1 a2 a3 )]z1 a1
x2 [1 (a1 a2 a3 )]z2 a2 x3 [1 (a1 a2 a3 )]z3 a3
＊9.3 配方均匀设计
单纯形设计 ：
设计、分析简单 试验点在试验范围内的分布不十分均匀 配方均匀设计： 使试验点在单纯形中散布尽可能均匀
无约束的配方均匀设计步骤： （1）配方均匀设计表的选用
配方均匀设计表：
UMn（nm）或UMn*（nm） n：试验次数
m ：组分数
xj≥ 0 （j＝1，2，…，m）
x1＋x2＋…＋xm＝1
9.2 单纯形配方设计
9.2.1 单纯形的概念
单纯形（simplex ）：凸形
正规单纯形： 例：正三角形，正四面体
高为1的正规单纯形可表示混料组成
正规单纯形内任一点到各个面的距离之和是1 顶点代表单一成分组成的混料 棱上的点代表两种成分组成的混料 面上的点代表多于两种而≤m 种成分组成的混料 内部的点则是代表全部m种成分组成的混料
第9章随机区组试验设计
对于【例 10-3】为了解5种小包装贮藏方法（A， B，C，D，E）对红星苹果果肉硬度的影响，进行了 一次随机区组试验，以贮藏室为区组，试验结果如表 10-5 。试分析各种贮藏方法的果肉硬度的差异显著 性。
第一步，整理试验资料。 首先将原始数据填入按处理与区组划分 的两项表，表10-5，（1）各处理总和及 r x xi. xij i. xi. 其均值。 （2）各区组总 j 1 r k rk r r x x 和 i. （3）全试验总和 X .. X X .i X . j
的单元组叫做区组(block)。然后分别在各区组内，用
随机的方法将各个处理逐个安排于各供试单元中。由
于同一区组内的各处理单元的排列顺序是随机而定的，
故这样的区组叫做随机区组 (randomized block)，随 机区组试验设计也由此得名。
1.2随机区组设计的特点 （一）随机区组设计的主要优点
1、由于随机单位组设计体现了试验设计三原则，在对 试验结果进行分析时，能将单位组间的变异从试验误 差中分离出来，有效地降低了试验误差，因而试验的 精确性较高。 2、设计方法机动灵活。 3、试验实施中的试验控制较易进行。 4、试验结果的统计分析方法简单易行。 5、试验的韧性较好。
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（二）随机单位组设计的主要缺点 ①本试验设计是按区组来控制试验非处理条件的， 要求区组内条件基本一致。在进行结果分析时，也只 能消除区组间差异带来的影响，而不能分辨出区组内 的差异。 ②当处理数太多时，一个区组内试验单元就多，对其 进行非处理条件控制的难度相应增大，甚至将失去控
j 为第j单位组效应。
处理效应 i通常是固定的，且有 i 0 ； i 1 单位组效应 j 通常是随机的。
《第九章 一、 二力平衡》作业设计方案-初中苏科版八年级下册
《二力平衡》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能够：1. 理解二力平衡的概念；2. 掌握二力平衡的条件；3. 能够应用二力平衡知识解决实际问题。
二、作业内容1. 理论题目：a. 请简述二力平衡的概念；b. 请列出三种处于二力平衡状态的物体，并分析其中两个力之间的关系；c. 解释什么是作用在同一物体上的两个力，同时满足哪几个条件时，这两个力才能平衡。
2. 实践题目：a. 请描述一个日常生活中物体处于二力平衡状态的现象；b. 假设你正在推一辆小车，小车并未移动，请分析这个过程中你推力与地面摩擦力之间的关系，并解释为什么小车并未移动；c. 请设计一个实验，验证二力平衡的条件，并写出实验步骤和预期结果。
三、作业要求1. 学生需独立完成作业，禁止抄袭；2. 理论题目和实践题目需分别写在规定的答题纸上；3. 实践题目需结合物理知识进行解释和分析。
四、作业评价1. 评价标准：a. 学生对二力平衡概念的理解程度；b. 学生能否正确分析二力平衡现象；c. 学生实验设计的合理性和可行性；d. 学生能否正确应用二力平衡知识解决实际问题。
2. 评价方式：a. 教师批改并打分；b. 根据学生作业情况，在课堂上进行讨论和讲解；c. 鼓励学生对自己的作业进行自评和反思。
五、作业反馈学生完成作业后，将作业反馈给教师，以便教师了解学生对知识的掌握情况。
教师将根据学生的作业情况，及时调整教学策略，帮助学生更好地理解和掌握物理知识。
同时，也希望学生能够根据作业情况，对自己的学习情况进行反思和总结，以便更好地应对后续的学习挑战。
以上就是初中物理课程《二力平衡》作业设计方案（第一课时），希望同学们能够认真完成作业，并在学习的过程中不断反思和总结，提高自己的物理水平。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标通过本次作业，学生应能够：1. 深入理解二力平衡的概念；2. 能够应用二力平衡知识解决实际问题；3. 培养独立思考和团队协作能力。
9.2液体的压强 教学设计-2021-2022学年教科版八年级下册物理
第九章第二节《液体的压强》教学设计课题第九章第二节《液体的压强》课型新授课课时二课时教材地位《液体的压强》是教科版八年级物理下册第九章第二节的内容，通过前一节课的学习，同学们知道压强的概念、压强的计算方法。
这些知识都为这一节课的学习作了充分的准备。
学习本节内容能巩固前面的内容，让学生懂得除固体产生压强，液体也会产生压强，气体也会产生压强，为后面的物理学习奠定基础。
所以本节课是联系前后知识的桥梁，是物理知识链中非常重要的一环。
本节课讲述研究液体压强的实验方法及过程，这些内容与生产、生活息息相关，充分体现了新课程标准“从生活走向物理，从物理走向社会”这一发展理念。
学情分析学生虽然刚学完固体产生的压强，但对于液体内部也会产生压强肯定很陌生，甚至不相信，特别是液体内部向各个方向都有压强，且压强的大小与液体的重力、容器的大小、形状、底面积等因素无关可能难以理解，因此通过实验探究改变学生心中的固有想法显得尤为重要。
教学目标1．知识与技能（1）知道液体对容器底和侧壁的压强；知道液体内部存在压强。
（2）通过实验，探究液体压强与哪些因素有关。
（3）知道液体压强的分布规律。
（4）能利用液体内部压强的分布规律解释分析一些简单的有关问题。
2．过程与方法（1）通过实验探究，总结液体的压强分布规律，让学生初步体会实验归纳的研究方法。
（2）实验和理性思维相结合，培养学生的科学探究能力。
3．情感态度与价值观通过各个教学环节，激发学生的求知欲，并使学生体验探究的乐趣，培养学生乐于探究物理知识的精神。
教学重点教学重点：探究液体压强与哪些因素有关教学难点：推导压强的计算公式教学资源1．学生实验器材：微小压强计、大烧杯、水（学生自备）、盐2．教师演示器材：玻璃管（侧面开口）、微小压强计、大烧杯、水、玻璃管（两端开口）、橡皮膜3．多媒体课件等。
教学环节教师活动学生活动资源安排设计意图时间分配情景引入固体由于重力对支撑它的物体有压强，那液体也受到重力的作用，液体对支撑它的物体也有压强吗？多媒体展示深海带鱼和梯形大坝提问：带鱼生活在深海中，为什么我们市场的带鱼不是活的？为什么大坝要做成上窄下宽梯形状的？学生思考并回答：既然液体也有重力，那对支撑它的物体应该也有压强。
探究《流体压强与流速关系》创新实验
探究《流体压强与流速关系》创新实验摘要：流体力学和我们的生活联系非常紧密，人教版八年级物理下册第九章第4节《流体压强与流速关系》就是流体力学的基础。
本文通过分析学生的思维认知特点，对本节课实验部分进行改进，可操作性强，效果显著，有效地解决了学生的问题，学生更加认可本实验的结论。
关键词：流体力学流体压强与流速关系创新实验一、基本概述人教版八年级物理下册第九章第4节《流体压强与流速关系》，其实是学生第一次接触到流体力学，同时它也是液体压强和大气压强的延伸与拓展。
主要是由“流体压强与流速关系”以及衍生出“飞机的升力是如何产生的”两大知识点组成。
本节课是前面知识点的升华，同时它和我们的生活联系非常的紧密，对学生学习物理后去解决实际生活问题，提高学习物理的兴趣很有帮助。
如何抓住初中生的强烈好奇心和求知欲望的特点，用实验探究、实验演示激发学生积极思考，探究物理规律，从而让学生能进一步从生活走向物理，从物理回归生活。
二、学生的学困点1.学生的思维和认知不足。
流体力学现象在生活中很常见，但是学生对流体力学现象的理性思维和认知不足，因此，学生虽然对本节课的情境创设与实验探究具有很浓厚的兴趣，但是学生的实验设计能力有所欠缺，老师要及时地进行兴趣激发和技巧引导，不要让学生去死记硬背记住结论，而是真正地通多实验探究以及实验现象理解实验结论，并且进行内化，学会举一反三，进行知识点的迁移，真正做到物理回归于生活。
2.初中生记忆特点。
根据资料显示，中学阶段学生们开始步入记忆力的全盛时期，是学习的黄金时期。
中学生的无意识记忆虽然较明显，随着心理活动有意识记忆日益占主导地位，记忆的程度随年龄的增长、知识经验的丰富不断扩大。
促进记忆的方法有很多：（1）定位法；（2）形象记忆法；（3）联想记忆；（4）谐音记忆。
而我们物理学中的实验演示就有助于学生形象记忆。
但是，在对比定性探究和定量探究毋庸置疑肯定是后者更符合学生的认知水平和特点。
三、创新实验设计1.设计思路。
第九章方差分析报告与实验设计
3. 四个样本的均值越接近，推断四个总体均值相 等的证据也就越充分
4. 样本均值越不同，推断总体均值不同的证据就 越充分
如果原假设成立，即H0: m1 = m2 = m3 = m4 四个行业被投诉次数的均值都相等 意味着每个样本都来自均值为、差为2的
同一正态总体
f(X)
X
1 2 3 4
若备择假设成立，即H1: mi (i=1，2，3，4)不全 相等
至少有一个总体的均值是不同的 四个样本分别来自均值不同的四个正态总体
f(X)
X
3 1 2 4
四、问题的一般提法
1. 设因素有k个水平，每个水平的均值分别用 1、 2、 、 k 表示
第1步：选择【工具】下拉菜单，并选择【数据分析】选项，
第2步：在分析工具中选择【单因素方差分析】，然后单击 【确定】 ，
第3步：当对话框出现时， 在【输入区域】方框内输入数据单元格区域A3：D9。 在【a】方框内输入0.05（可根据需要确定。 在【输出选项】中选择优输出区域。
结果如图9-6
图9-6 用XExcel 进行方差分析的步骤
i1
组 内 平
旅游业：
6
(x2i x2)2 924
i1
SSE=700+924 +434+650
=2708
方
和
5
航空公司： (x3i x3)2 434
i1
家电制造业： 5 (x4i x4)2 650
i1
于是： ST=SSE+SSA
（4）计算统计量
SST的自由度为n-1； SSA的自由度为k-1； SSE的自由度为n-k。
2022物理第九章电路实验14用多用电表测量电学中的物理量学案
实验14用多用电表测量电学中的物理量必备知识预案自诊一、电流表与电压表的改装1.改装方案改装后电表内阻R V=R g+R〉R g R A=RR g R+Rg<R g2。
校正（1)电压表的校正电路如图甲所示，电流表的校正电路如图乙所示。
（2)校正的过程是:先将滑动变阻器的滑动触头移动到最左端,然后闭合开关，移动滑动触头,使改装后的电压表（电流表）示数从零逐渐增大到最大量程值，每移动一次记下改装的电压表(电流表）和标准电压表(电流表）示数，并计算满刻度时的百分误差，然后加以校正。
二、欧姆表原理1.构造：欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。
欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。
外部：接被测电阻R x。
2。
工作原理：闭合电路欧姆定律，I=g。
g g+g+g+g g3.刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻R x=0）时，调节调零电阻R，使I=I g，电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零.（1）当I=I g时，R x=0，在满偏电流I g处标为“0”。
（图甲）（2)当I=0时,R x→∞，在I=0处标为“∞”。
(图乙）时,R x=R g+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值，R x （3)当I=g g2叫中值电阻。
三、多用电表1。
多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程.2.外形如图所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
3.多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处）、指针定位螺丝（使电表指针指在左端的“0”位置）、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。
4.原理图:四、多用电表使用（一）实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小）三个。
（二)进行实验1。
机械调零:多用电表的指针若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。
第9章随机区组试验设计
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4、处理间的多重比较
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标准误为: 标准误为:
Sx = MSe n = 257.8 4 = 8.028
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由dfe=12、秩次距k=2，3，4，5，查 =12、秩次距k=2， 附表5得临界q 附表5得临界q值：q0.05、q0.01,并与 Sx 相乘 求得LSR值 列于表12求得LSR值，列于表12-6。
Sx Sx
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xij = µ +αi + β j + εij
（i=1,2,…,a;பைடு நூலகம்=1,2,…b） =1,2,… =1,2,…
（10-2） 10-
式中
µ 为总体均数， 为总体均数， 为第i处理的效应， αi 为第i处理的效应，
β j 为第j单位组效应。 为第j单位组效应。
处理效应 αi通常是固定的，且有 ∑αi = 0 ； 通常是固定的， i=1 通常是随机的。 单位组效应 β j 通常是随机的。
1.3注意事项 1.3注意事项
③在进行随机区组试验设计时，各区组内的 在进行随机区组试验设计时， 随机排列应独立进行， 也即各区组应分别 随机排列应独立进行 ， 也即各区 组应分别 进行1次随机排列， 进行1次随机排列，不能所有区组都采用同 一随机顺序。 一随机顺序。
随机区组试验结果的统计分析 （一）随机单位组试验结果的统计分析 随机单位组试验结果的统计分析采用方差 分析法。分析时将单位组也看成一个因素， 分析法。分析时将单位组也看成一个因素，连 同试验因素一起， 同试验因素一起，按两因素单独观测值的方差 分析法进行。这里需要说明的是， 分析法进行。这里需要说明的是，假定单位组 因素与试验因素不存在交互作用。 因素与试验因素不存在交互作用。 若记试验处理因素为A 若记试验处理因素为 A， 处理因素水平数 单位组因素为B 单位组数为b 为 a； 单位组因素为 B， 单位组数为 b， 对试验 结果进行方差分析的数学模型为： 结果进行方差分析的数学模型为：
实验设计
因素的主效应（main effect）以及各因素间的交
互作用（interaction）的设计方案。
特点:多个处理因素+多水平+交互作用
• 用途
实验设计
①比较各个处理因素不同水平组合下的平均效应
②比较各个处理因素不同水平组合下的平均效应，
寻找最佳组合
③分析各个处理因素的交互作用
符合医德要求。
实验设计
(五 ) factorial design 析因设计 (factorial design)
• 引言
成组设计：1个处理因素
配对设计：1个处理因素+配对因素
配伍组设计：1个处理因素+区组因素
交叉设计： 1个处理因素+阶段因素+个体因素
均只涉及到一个处理因素
实验设计
• 概念
将两个或多个实验因素的各水平进行组合，
data aaa; do unit=1 to 200; if unit<=100 then treat='A'; else treat='B'; output; end; proc plan seed=26853;[调用PLAN过程] factors unit=200;[对200个对象随机分组] output out=bbb data=aaa; proc sort data=bbb; by unit; proc print data=bbb; run;
若未遵循随机分配原则，则称为准随机对照
试验或半随机对照试验 ( quasi-randomized
control trial，QCT )
特点:1个处理因素
实验设计
第九章两因素及多因素方差分析
ab
x..k
xijk
i1 j1
abn
x...
xijk
i1 j1 k 1
i 1, 2,..., a j 1, 2,...,b k 1, 2,..., n
离差平方和的分解
aa
SSSSTT
bb
nn ((xxiijjkk xx...... ))22
ii11 jj11 kk 11
4 -149
-10
131
153
解：
根据经验，密度与施肥量之间不存在交互作用
C x.2. 3922 9604.0 ab 16
ab
SST
xi2j C 246868 9604.0 237264.0
i1 j1
SS A
1 b
a i 1
xi2.
C
74862 4
9604.0
9111.5
SSB
HA : 1，2， ，b不全为0
第二步：提出零假设和备择假设
要说明两个因素的交互作用是否显著：
H0 : ( )11 12 ( )ab 0 HA : ( )11，( )12， ，( )ab不全为0
第三步：计算统计量
平方和的简易计算法：
SST
a i 1
bn
SST
j1 k 1
a
xi2jk i 1
发酵实验方差分析表
变差来源 原料 A 温度 B
AB 误差 总和
平方和 1554.17 3150.58 808.75 1656.50 7170.00
自由度 2 2 4
27 35
均方 777.09 1575.29 202.19 61.35
F 12.67** 25.68** 3.30*
人教版物理八年级下册第九章压强第一节《压强》教学教案
人教版物理八年级下册第九章压强第一节《压强》教学教案第九章压强本章内容概述本章学习压强的知识，内容包括：压强、液体的压强、大气压强、流体的压强与流速的关系等.本章教材的设计体现了新的教学理念：强调学生是学习的主人，以调动学生学习兴趣为导向，密切联系社会生活、生产实际，强调学生实验探究获取知识的过程.因此，教师在教学中要多举实例让学生分析，加强物理与生活、科学技术和社会的联系，增强学生的感性认识，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念.本章共4节：1.第1节为“压强”，本节主要讲述压力、压强的概念，探究压力的作用效果与哪些因素有关，以及怎样增大或减小压强；2.第2节为“液体的压强”，本节主要介绍液体压强的特点，液体压强的大小与哪些因素有关及连通器的原理和应用；3.第3节为“大气压强”，主要介绍大气压强的存在和测量方法，以及大气压强的特点和应用；4.第4节为“流体压强与流速的关系”，主要讲述流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大，同时在学生理解“流体压强与流速的关系”的基础上，又进一步讲解飞机升力的产生，使学生能将物理与生活相结合.本章教学目标【教学目标】1.在知识与技能方面：知道压力、压强的概念，压力的作用效果与哪些因素有关.知道液体压强的特点，大气压强的存在、变化规律及其应用.知道流体压强与流速的关系.2.在过程与方法方面：经历探究压力的作用效果与哪些因素有关；探究液体压强的特点；能通过实例证明大气压强的存在.3.在情感态度与价值观方面：让学生在实验探究的过程中，感受获取知识的科学方法，同时培养学生严谨的科学态度.认识科学技术对人类社会的发展作用，领会科学技术是第一生产力，激发学生学习物理的兴趣.【教学重点】明确压强的概念，知道增大和减小压强的方法；掌握液体压强的特点，会用液体压强的知识解答简单的实际问题；知道大气压强的现象，会利用大气压强知识解释简单的实际问题；知道流体压强与流速的关系.【教学难点】如何结合生活实例来解释减小和增大压强的原因；液体压强的特点及连通器的原理在实际中的应用；大气压的测定；利用流体压强与流速的关系分析实际问题.本章课时安排【课时建议】本章共有4节，建议8课时：第1节压强第1课时初步认识压强课标要求【教学目标】一、知识与技能1.知道压力的概念，会用力的示意图表示压力.2.了解压强的概念，理解压强的大小与哪些因素有关.3.能够用压强公式进行简单地计算.二、过程与方法1.通过观察生活中的压强现象，理解压强的概念；2.通过探究压力的作用效果与什么因素有关，获得对压强概念的深入理解，学习使用控制变量法；3.通过经历探究的主要环节，培养学生提问、猜想、实验和分析数据、总结概括的能力.三、情感、态度与价值观1.经历观察、实验以及探究等学习活动，培养学生尊重客观事实、善于观察生活等科学素养.2.通过探究性学习活动，使学生获得成功的愉悦，培养学生参与物理活动的兴趣，激发学习的热情并提高学习的自信心.【教学重点】探究影响压力作用效果的因素；理解压强的概念.【教学难点】压力与受力面积的正确理解.【教具准备】多媒体课件\,中性笔、压力小桌、砝码、细砂、海绵及周边其它物品.【教学课时】1课时教学设计【巩固复习】教师引导学生复习上一章内容,并讲解学生所做的“挑战中考训练”中的习题(教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.【新课引入】教师播放课件：厚厚的积雪，人们在雪地上玩耍，雪地上留下一串串大小不等、深浅不同的脚印，而滑雪者穿着雪橇不仅不会陷入雪地，而且还能飞奔疾驰.教师引导学生动手实验：用两个大拇指顶住中性笔笔尖和笔帽，观察笔尖和笔帽陷入两个指头的深度，体验两个手指头的感觉.教师提问:问题一：雪地上为什么会留下脚印？问题二：脚印的深浅为什么不同？问题三：捏住笔时，手指为什么会感到疼痛？有什么不同？学生观看并思考、讨论.教师引导，使学生认识到雪地上留下脚印是因为雪地受到人的压力，手指感到疼痛是因为手受到了笔的压力，而脚印的深浅不同、手的疼痛感觉不同，都是由于压力在物体上产生的作用效果不同.师在物理学中为了表示压力的作用效果，引进压强的概念.好，下面我们就一起来探究压强.【进行新课】知识点1 压力的产生及其作用效果1.压力的产生师：请同学们回忆下，我们在前面学习过弹力，弹力是如何产生的？生：物体由于发生弹性形变而对接触的物体产生的力.师：回答正确，人站在雪地对雪地有压力；手指顶住中性笔有压力，那压力如何产生的？生：人们走在雪地里，鞋底与雪地之间相互接触发生形变产生了力;手指顶住中性笔，中性笔与手指间发生形变产生了力.它们的共同特点是发生了形变.师:回答正确，由此可见，压力是弹力的一种，是物体由于发生形变而产生的力，也可以说是垂直作用在物体表面上的力.板书：1.压力：垂直作用在物体表面上的力.2.压力产生的原因：相互接触的物体间发生相互挤压而产生力的作用.3.压力的作用效果：使物体发生形变.教师用多媒体播放课件“压力的大小与重力大小有何关系”，并讲解.压力大小与重力大小有何关系（多媒体课件）压力是弹力的一种，压力的作用点在接触面上，方向与接触面垂直；而重力是由于地球吸引而产生的，重力作用点在重心处，方向竖直向下，因此压力与重力是两种性质完全不同的力，二者不能混淆.虽然压力与重力性质不同，但有的时候，压力是由物体的重力引起的，故它们的大小往往存在着一定的数量关系，观察下列甲、乙、丙三种情况下，压力大小与重力大小的关系.（1）图甲：杯子（物体）放在水平支承面上，而且物体只受重力和支持力时，压力是由杯子的重力引起的，大小上有压力F等于重力G；（2）图乙：图钉（物体）被压在竖直墙面上，物体对墙面的压力跟图钉的重力无关，只取决于外力——手作用在图钉上的力.（3）图丙：物体放在斜面上，物体对斜面的压力随着重力的增大而增大，但其大小小于重力的大小.例题1 (用多媒体展示)小明用10N的水平方向的力把重1.2N的黑板擦挤压在黑板上，并使黑板擦贴着黑板匀速直线下滑，如图甲所示，请在图中作出黑板擦受力示意图，并标出各个力的大小.解析：在竖直方向上，黑板擦受到重力G和摩擦力f；在水平方向上，受到压力F和黑板对它的支持力N.由于黑板擦处于匀速直线运动状态，因此，受到的合力为零，即重力G与摩擦力f是一对平衡力，压力F与支持力N是一对平衡力.答案：受力示意图如图乙所示，G=f=1.2N，F=N=10N.2.压力的作用效果师我们刚才看到小孩站在雪地里，双脚陷入雪里；运动员利用雪橇站在雪地里，却几乎没有陷入雪里；用手按皮肤，手指对皮肤有压力，用的力越大，皮肤陷入越深；用手指顶住中性笔的两端，笔尖、笔帽对手指有压力，笔尖扎进手指深些，笔帽扎进手指浅些.请大家用物理的语言描述这些事例，找出这些事例中所包含的相同之处和不同之处.学生思考回答，教师引导.生1：相同之处:都有压力产生，都产生了力的作用效果——使物体发生了形变.生2:不同之处:压力的作用效果、力的大小、受力面积等不同.师谁能够根据这些现象提出一个可探究的问题？学生思考回答，教师引导提出：压力的作用效果跟什么因素有关？师好，下面我们开始探究压力的作用效果跟什么因素有关？学生猜想：(1)压力的作用效果可能跟压力的大小有关.(2)压力的作用效果可能跟受力面积的大小有关.师既然压力的作用效果可能跟压力大小、受力面积的大小等因素有关，那么我们要研究跟其中一个因素的关系可采用什么研究方法？生：控制变量法.师：那如何设计实验？如何显示压力的作用效果？如何控制和改变压力、受力面积等变量？请大家就利用自己手头的器材设计实验探究.(如海绵\,细砂\,砝码、压力小桌等)学生分组动手实验，进行探究；教师巡视指导.（如用小桌陷入沙子的深度显示压力的作用效果；通过控制放在小桌上砝码的个数控制压力；通过小桌的正放和倒放控制受力面积.）学生观察、分析、交流，教师引导学生总结，得出结论：板书：压力的作用效果跟压力的大小和受力面积有关.受力面积一定时，压力越大，作用效果越明显；压力一定时，受力面积越小，作用效果越明显.例题2 (用多媒体展示)在探究“影响压力作用效果的因素”这一问题时，同学们做了如图所示的一系列实验.请你从中选出一些图对某一因素进行探究，并通过分析泡沫塑料的凹陷程度，说明你的探究结果：(1)探究的某一因素是__________；(2)选用的是图________；(3)探究的结果是_________.解析：比较图A与B，受力面积一定时，压力不同，泡沫凹陷的程度不同，压力越大，凹陷越深.比较图C与D，压力一定时，受力面积不同，泡沫凹陷的程度不同，受力面积越小，凹陷越深.答案：（1）压力大小（2）A与B（3）受力面积一定时，压力越大，压力的作用效果越大或：（1）受力面积（2）C与D（3）压力一定时，受力面积越小，压力的作用效果越大知识点2 压强的概念及计算师：为了表示压力的作用效果，物理学引进“压强”这个物理量，即压强是表示压力作用效果大小的物理量.师：我们在前面学习了速度、密度的定义，请大家回忆下.生回忆：在物理学中，把路程与时间之比叫做速度；在物理学中，某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度.师：压强的定义也是这么制定的.在物理学中，物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强.师：如果用p表示压强，F表示压力，S表示受力面积，请大家根据前面学习的密度、速度的定义，说出压强的定义式.生：压强=压力/受力面积，用公式表示为p=F/S.师：回答正确，像这种下定义的方法是物理学中常见的方法，请大家要熟悉.师：下面我们学习压强公式中各个符号意义及单位：p——压强——帕斯卡——PaF——压力——牛顿——NS——受力面积——平方米——m2师：压强的国际单位是帕斯卡，简称帕，符号为Pa，这是为了纪念法国的科学家帕斯卡.在工程应用中，常用千帕作单位.从公式中可以看出1Pa=1N/m2，那么请大家思考，压强为1Pa表示什么物理意义？生：表示1 m2的受力面积上受到的压力为1N.板书：注意：（1）在应用压强定义式p=F/S进行计算时，S指的是受力面积，是两物体的接触面积，不一定是物体的面积.（2）公式p=FS中，不能简单地说压强与压力大小成正比,与受力面积成反比.物理学中的公式不同于数学公式,它除了表示物理量之间的关系外,更主要的是表示特定的物理意义,因此更准确的说法是当受力面积一定时,压强与压力大小成正比;当压力大小一定时,压强与受力面积成反比.例题3 教师用多媒体展示教材P31页例题，并讲解.例题4 (用多媒体展示)如图所示，用50N的力F把砖分别压在水平桌面上和竖直墙壁上.如果砖重为20N，砖与受压物体的接触面积均为200cm2，则桌面和墙面受到的压强分别为多少？分析：在解答有关压强问题时，首先要把与压强有关的压力和受力面积辨析清楚，再应用压强公式解题.本题的常见错误是：错误地认为砖对桌面的压力等于砖的重力，或误认为砖对墙的压力等于砖的重力和外加压力之和.解：由甲图可知，桌面受到的压力F1=G+F=20N+50N=70N,受力的面积S1=200cm2=0.02m2，桌面受到的压强p1=F1/S1=70N/0.02m2=3.5×103Pa.由乙图可知，墙壁受到的压力与砖的重力无关，所以F2=F=50N，墙壁受到的压强p2=F2/S2=50N/0.02m2=2500Pa=2.5×103Pa.【教师结束语】通过今天的学习，我们知道了压力的概念，知道压强是表示压力作用效果的物理量，压力的作用效果与压力大小、受力面积有关，我们还知道了压强的定义式，并能进行压强的相关计算.好，谢谢！课后作业完成本课时对应练习.教学反思1.压强是自然科学的重要概念，在科学技术和生产中都经常用到.这一节内容着重学习的是固体的压强，它是在学习了力及力的三要素、力的作用效果、重力、摩擦力的基础上编排的，是初中物理教学中有关力学知识的一次较大的综合.在本节教学内容中，“探究压力的作用效果跟哪些因素有关”，是培养学生能力、提高素质的主要载体，“什么叫压强”是本节的主要知识点.2.在激发学生学习兴趣时，帮助学生获取知识是新课程教学的重要理念.在本节课学生经历了“提出问题、猜想假设、设计实验、进行实验、分析论证、评估交流”这一较为完整的探究过程，弄清了原来未知的知识——压力作用效果跟哪些因素有关，这与科学家的创新发明在本质上并没什么两样.在引导学生体验探究过程的同时，还对学生渗透求知方法的教育，在帮助学生理解压强概念时，采取了与速度、密度的定义方法进行类比的比值法下定义，正是这些方法的不断深入领会与应用，帮助学生丢掉“拐杖”，学习不再依赖于教师，而是主动地参与到知识获取过程中去，这些方法将成为学生终身受用的宝贵财富.教学板书第2课时压强的综合运用课标要求【教学目标】一、知识与技能1.进一步理解压强的概念，并运用压强公式进行计算；2.了解增大和减小压强的主要方法及其在生产、生活中的应用.二、过程与方法1.通过观察日常生产、生活中的实例，分析增大、减小压强的方法.2.通过运用压强公式进行计算，体会知识之间的联系.三、情感、态度与价值观1.培养学生乐于探究自然现象、物理规律的兴趣，养成将物理知识应用于实际的好习惯.2.通过观察了解任何物体承受压强都有一定的限度，树立爱护公共交通设施的意识.【教学重点】增大、减小压强的方法.【教学难点】压强在生产、生活中的综合运用.【教具准备】多媒体课件、图钉、细绳、橡皮泥、钩码等.【教学课时】1课时教学设计【巩固复习】教师引导学生复习上一课时内容,并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.【新课引入】教师演示实验,引导学生注意观察它们有什么共同特点.实验1：用手按图钉帽，手对图钉有压力，图钉尖扎进木板.(如图甲)实验2：挂有钩码的细绳对橡皮泥有压力作用，细绳压入橡皮泥.(如图乙)生：它们的受力面积小，产生的压强大.教师用多媒体播放图片丙\,丁,并提出问题:它们有什么共同特点?丙:铁轨铺在枕木上丁:书包带上有个较宽的垫肩生：它们的受力面积大，产生的压强小.师：你们知道实际生产、生活中为什么要这么做吗？学生思考、讨论、交流.师这就是有时需要增大压强，有时需要减小压强.好，下面一起来继续探讨增大或减小压强的方法.【进行新课】知识点1 怎样减小或增大压强师：从上面甲、乙两个图中，结合压强的定义式p=F/S，运用数学方法，大家归纳出增大压强的方法.学生思考、讨论，教师总结:板书：增大压强的方法:①增大压力；②减小受力面积.师：请大家结合日常观察举出增大压强的实例，分三个小组，比一比，看谁说得又准确又多.学生积极发言.教师就学生举例给予鼓励，引导学生分析、按不同的方法归类整理.同时指出在条件许可的情况下，可以采用增大压力同时减小受力面积的方法，增大压强的效果会更好.师：任何物体能承受的压强是有一定限度的，超过这个限度，物体就会损坏.例如，在田间劳作时，为了不使拖拉机陷进泥地里，便要设法减小它对地面的压强.请大家再就上面的丙、丁图中的方法，分析归纳减小压强的办法.学生思考、讨论，教师总结:板书：减小压强的方法:①增大受力面积；②减小压力.师：请大家结合日常观察举出减小压强的实例，分三个小组，比一比，看谁说得又准确又多.学生积极发言.教师给予表扬,并分析归类整理.同时指出在条件许可的情况下,可以采用减小压力同时增大受力面积的方法,减小压强的效果会更好.师：在日常生产、生活中，为了实际的需要，有时需要增大压强，有时需要减小压强.好，下面请看例题.例题1 (用多媒体展示)如图所示的四个实例中，为了增大压强的是（）答案：C知识点2 压强在生活中的综合运用教师播放课件1：（视频）视频：（1）号称“森林医生”的啄木鸟用细长而坚硬的尖喙叮咬树木中的虫；（2）号称“沙漠之舟”的骆驼在沙漠上行走的情景；学生欣赏，思考.教师引导学生得出结论：自然界中的生物在进化的过程中，各种器官不断地得到完善，自然选择了生理器官，以适应生存的环境.类似的还有如老虎有锋利的牙齿，鹰有锋利的爪等都是为了增大压强捕捉猎物.师：压强与我们的生产活动密切相关.请大家欣赏课件2：（视频）视频：（1）锯、剪刀、斧头等用了一段时间就要磨一磨.（2）儿童玩具、汽车等交通工具的棱角尽量要做得圆滑些，以防伤及别人.学生思考、分析哪种方式是为了增大压强，哪种方式是为了减小压强,并积极回答.师压强与我们的日常活动密切相关,请大家思考以下情景:（1）当有人不小心陷入泥潭、沼泽、冰窟窿中，采取怎样的方式营救？（2）当列车出现交通事故时，我们应该采取怎样的工具如何敲打玻璃窗爬出来？学生思考、讨论:第一种情况，我们必须设法减小压强，以防施救者也被陷入其中，因此，往往用木板铺在泥潭、沼泽、冰面上，然后人才能爬过去抢救.第二种情况下，我们必须设法选择能增大压强的工具击打玻璃窗,如选择锋利的安全锤敲打玻璃的边缘和四角.注意：增大或减小压强，在实际生产和生活中，有一定的条件限制，应根据实际情况来决定采用何种方法.例如：重型拖拉机安装两条履带，原因是拖拉机重力很大，对地面的压力大，要减小压强，不能减小压力，只能考虑增大受力面积的方法.板书：压强在生活中的综合运用:（1）压强与生物生理器官的自然选择密切相关.（2）压强与我们的生产活动密切相关.（3）压强与我们的日常活动密切相关.例题2 (用多媒体展示)生物在进化的过程中，各种器官不断地得到完善，以适应生存的环境．下列给出的动物器官中，有减小压强功能的是（）A.啄木鸟的嘴B.老虎的牙齿C.骆驼的蹄子D.蝙蝠的耳朵解析：A项中啄木鸟的嘴，是在压力一定时，减小受力面积，增大嘴对树的压强，容易啄开树皮.B项中老虎的牙齿，是在压力一定时，减小受力面积，增大嘴对肉的压强，容易撕开肉.C项中骆驼的蹄子，是在压力一定时，增大受力面积，减小对沙漠的压强，不容易陷下去,符合题意.D项中蝙蝠的耳朵是起着收集和传送声波的作用,不符合题意.答案：C例题3 (用多媒体展示)按照规定，我国载货车辆的轮胎，对地面的压强应控制在700kPa以内，但有些司机为了降低运营成本，不顾国家利益，肆意超载.有一辆重2t的6轮汽车，标准载货量为4t，实际装货8t，如果每个车轮与路面的接触面积为0.02m2.（g取10N/kg）（1）通过计算说明，该车对路面的压强是否超过规定？（2）运用所学的物理知识说明超载的危害.分析：（1）由p=F/S计算轮胎对路面的压强，压力F等于总重力G，受力面积S为6个轮胎与路面接触的总面积，然后与规定的压强要求比较即可判断；（2）超载即是汽车的总质量增大，那么车的惯性增大了，不容易操纵，出现紧急情况时，刹车难以停下，容易造成交通事故；压力增大，对路面的压强增大，造成对路面的破坏增强，缩短了路面的使用寿命.解：(1)p=F/S=mg/（nS）=（2+8）×103kg×10N/kg÷（6×0.02 m2）=833kPa＞700kPa.远远大于国家规定的载货车辆轮胎对地面的最大压强，因此该货车超载了.(2)超载造成的危害很多，如：车辆对路面产生巨大的压强容易使路面变形，从而大大缩短公路的使用寿命；超载汽车质量过大，惯性大，不易操纵，易发生交通事故等等.例题4 学过压强以后，王丹决定测算自己双脚站立时对地面的压强，她的质量为50kg，为了测量鞋与地面接触的面积，她绘制了每一小格的边长为2cm的方格纸，穿上平底鞋站在方格纸上，描出的鞋印如图所示.（g取10N/kg）（1）王丹每只鞋印的面积为____m2.（2）王丹双脚站立时对地面的压强为多大？（3）张燕想到了另外一种测量鞋印面积的方法.她先让王丹站在泥地上，踩下一个柱形的鞋印坑，测出鞋印坑的深度为h，然后把密度为ρ、质量为m的沙子倒入坑中刚好把坑填满.请你根据这些物理量推导出鞋印面积S的表达式.解析：人站在水平地面上，人对地面的压力就等于人的重力，所以计算人双脚站立时对地面的压强时，首先根据重力与质量的关系公式先算出重力，然后再根据压强公式计算压强，计算时要注意用双脚的着地面积等.测算鞋印面积时，可以把填满的沙子看作柱体，然后结合密度公式来计算推导.答案：（1）1.52×10-2（大约有38个小方格，每个小方格的面积S=2cm×2cm=4cm2）（2）王丹的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N.双脚站立时对地面的压强：p=F/S=G/S=500N/2×1.52×10-2m2=1.64×104Pa.（3）鞋印坑的体积：V=m/ρ鞋印的面积：S=V/h=m/ρh【教师结束语】大家这节课的收获确实不少，我们在前面学习的基础上，进一步理解了压强的概念，熟悉了压强的定义式，知道了减小、增大压强的方法，同时，还明白了人类在征服自然、改造自然的过程中就在应用压强的知识，总之，压强与人类的生产、生活密切相关.好，谢谢！课后作业完成本课时对应练习.教学反思1．在分析增大压强和减小压强的方法教学过程中，由日常生活中的实例引出课题，让学生观看课件，然后结合压强的定义式p=F/S，运用数学知识进行分析、思考，寻找它们的共性，分类整理，归纳方法.最后，还让学生联系日常生活、生产中的应用举例，进一步强化.这样不仅激发了学生的学习兴趣，调动了学生的学习主动性、积极性，活跃了课堂气氛，而且帮助学生深入理解压强的概念和定义式，为运用定义式进行压强的计算打下坚实基础，起到双重作用.让学生感受到物理就在身边，体现了“生活→物理→社会”的新课程理念.2.在探讨压强在生活中综合应用的教学过程中，将压强的应用从三种情况进行分类，引导学生去探究分析、思考，感受自然、人类生产、生活与压强密切相关，接着通过例题的讲解，进一步理解任何物体承受压强是有一定的限度，超过了这个限度，就会损坏.教育我们必须爱护公共设施.这种教学方式符合这个年龄。
苏科版八年级物理i下册第九章三、力与运动的关系教学设计
苏科版八年级物理下册第九章三、力与运动的关系教学设计一、教学内容1. 力的作用效果：改变物体的形状和改变物体的运动状态。
2. 运动状态的改变：包括速度大小的改变和方向的改变。
3. 力与运动的关系：物体受非平衡力作用时，其运动状态会发生变化；物体受平衡力作用时，其运动状态保持不变。
二、教学目标1. 让学生掌握力的作用效果，了解力与运动的关系。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力。
三、教学难点与重点重点：力的作用效果，力与运动的关系。
难点：力与运动关系的理解，如何判断物体受平衡力还是非平衡力。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件，实验器材（如弹簧测力计、小车等）。
2. 学具：课本，练习册。
五、教学过程1. 引入：通过一个生活中的实例，如拍打篮球时手的感觉，引导学生思考力的作用效果。
2. 讲解：讲解力的作用效果，力与运动的关系。
通过实验演示，让学生直观地感受力对物体运动状态的影响。
3. 互动：学生分组进行实验，观察并记录实验现象，讨论力与运动的关系。
4. 练习：学生完成课本上的随堂练习，巩固所学知识。
六、板书设计1. 力的作用效果：改变物体的形状，改变物体的运动状态。
2. 运动状态的改变：速度大小，方向的改变。
3. 力与运动的关系：非平衡力作用时，运动状态发生变化；平衡力作用时，运动状态保持不变。
七、作业设计1. 题目：判断下列物体受平衡力还是非平衡力，并说明理由。
例题：一个静止在桌面上的书本，受到的重力和桌面对它的支持力，是平衡力吗？答案：是平衡力。
因为书本处于静止状态，受力平衡。
2. 题目：一个物体在水平地面上做匀速直线运动，下列哪种情况可能发生？A. 物体受到的摩擦力和拉力相等。
B. 物体受到的摩擦力是拉力的两倍。
C. 物体受到的摩擦力和拉力方向相同。
D. 物体受到的摩擦力和拉力方向相反。
答案：A、B、C、D都可能发生。
因为物体做匀速直线运动，受力平衡。
EP09多因素实验设计及数据处理
（一）案例分析
假定一个实验，其中有三个自变量，即 刺激A、背景C和背景强度D。刺激变量 有四个水平，背景有两个不同水平，背 景的强度有三个不同的水平
随机 4×2×3 实验设计安排
A1
A2
A3
A4
C1
C2
C1
C2
C1
C2
C1
C2
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD
123123123123123123123123
C1 C2
C1 C2
C1 C2
1
2
3
4
（二）方差分析 1、重复测量三因素实验设计的平方和分解 2、方差分析表 3、具体计算 （三）结果的解释
第四节 三因素混合实验设计
一、重复测量一个因素的三因素混合实验设计 （一）被试分配 三个自变量中，一个为被试内变量，两个为被试间变
量，在两个被试间变量上随机分派被试，每个被试随 机接受一个处理组合，在一个被试内变量上，所有的 被试都要接受全部的处理组合。
一、完全随机 2×2×2因素实 验设计
（一）完全随机 三因素实验设 计的基本特点
1、适用条件 （1）研究中有三个自变量，每个自变量有两个或多个
水平 （2）P×Q×R 2、方法和模式 （1）方法：随机分配被试接受不同的实验水平的结合，
每个被试只接受一个实验处理的结合。
统计变量：自变量A、B、C，因变量Y 预期结果：自变量的主效应是否显著，A×B
4、方差分析表
5、具体计算
二、重复测量二个因素的三因 素混合实验设计
三个自变量中，两个为被试内变量，一个为被试间变量，在一个 被试间变量上随机分派被试，每个被试随机接受一个处理组合， 在两个被试内变量上，所有的被试都要接受全部的处理组合。
第9章-配方实验设计
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9.3 配方均匀设计
——试验点在正规单纯形上均匀分布
与单纯形配方试验设计的方法基本相同, 区别：试验点设计表不同——配方均匀设计表 (一)配方均匀设计表 UMn(n m) 式中，UM──配方均匀设计表的符号； n ──试验次数； m ── 组分数。 注意：配方均匀设计表是由均匀设计表变换出来的，所 以它也有带“*”的表， 见附录11 （P.229～239）
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单纯形格子点设计表————附录9（P.228）
组分数m
阶数d
试验点数n
8
（三）有约束单纯形格子点设计 除了xj≥0 （j＝1，2，…，m）， x1＋x2＋…＋xm＝1约束 条件之外，还有其他约束条件，如： aj≤xj≤bj，j = l，2，…，m 这种配方称为有约束的配方。 X 1=1 (0.2≤x1≤0.6)
j 1 j 1 3
3
j 1 3
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（2）选择单纯形格子点设计表，进行试验设计 ※ 根据组分数m和阶数d，选择相应的｛m，d｝单纯形 格子点设计表。 ※ 注意：设计表中的数值为规范变量zj 本例中 m=3，取d=2，故选择｛3，2｝单纯形格子点设计 表，用编码公式计算出自然变量xj 的取值，试验方案和 试验结果见表9-4。
一次式（d = 1）：
bx y j j
j 1
m
m
回归系数: 有m个 m(m+1)/2 个
y 二次式（d = 2）： b j x j bkj xk x j
j 1 k j m
bx b x x 不完全三次式（d = 3）： y j j kj k j
j 1 k j
2
9. 2 单纯形配方设计
9.2.1 单纯形的概念
第九章 实验法
实验法
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本章主要介绍了实验法的相关知识， 包括实验法的概念、基本原理和特点；实 验法的类型和基本程序；实验设计及实施 方法；实验法实施中需要注意的问题，并 且说明了实验法的价值和意义。其中重点 和难点是实验法的原理、类型、主要实验 设计和实验法实施中需要注意的问题。
第一节 实验法的基本原理及类型
（二）效度
• 提高实验的效度，要从实验的外在效度和内 在效度两方面着手。 提高实验的外在效度，主要就是必须保证所 选取实验对象的代表性。 • 提高实验的内在效度，涉及的问题比较多。 笼统地说，前述所有控制引入自变量和无关变量 的方法都是提高实验的内在效度的重要方法。此 外，选择恰当的测量方法和测量工具、选用精确 度高的测量仪器等，也是必需的方法。还有一点 也非常重要，就是实验者的工作态度一定要认真 细致，否则会对实验效果造成意外的不良影响。 在提高实验效度的问题上，有一个目前无法 彻底解决的难题：实验的外在效度和内在效度是 一对矛盾。
• 除了以上介绍的主要实验设计类型外，还可以根 据实验者、实验对象、实验环境、实验激发的不 同，做出其他多种设计。总的来说，实验设计中 实验对象排列组合的数量越多，实验结论的系统 性、完整性、客观性、准确性就越高。但是另一 方面，实验设计越复杂，实验对象和实验环境的 匹配就越困难，实验过程、实验检测、统计分析 就越烦琐，实验的资金成本和时间成本就越高。 因此，实验者不应凡实验必用多因素实验设计， 而应根据实验目的和自身条件，选择最恰当的实 验方式，在一般情况下，仍以采用简单实验设计 为宜。
–对照组实验，也叫平行组实验，是指既有实验 组又有对照组（控制组）的一种实验方法。 –单一组实验也叫连续实验，是对单一实验对象 在不同的时间里进行前测与后测，比较其结果 以检验假设的一种实验方法。
初中物理人教版 八年级下册 9.1-2压强 液体压强 教案、教学设计
第九章第1节《压强》教案讲授法、讨论法、演示实验法、列举实例法、多媒体课件演示法五、教学环境及资源准备多媒体教室、多媒体课件、一头削尖的铅笔、四角小桌、海绵，吹饱气的气球六、教学过程教学过程教师活动学生活动设计意图及资源准备引入课题教师引导学生实验提出问题两个手指的受力有什么不同？两个手指的感受有什么不同？观察两个手指的凹陷有什么不同？再用两手如图挤压气球，观察手指的凹陷程度有什么不同？用不同的力去挤压，又会怎样？和这个实验类似的情况生活中还有很多，我们再看一个图片。
参与实验思考回答根据力的平衡，两个手指受力相同。
尖的一端手指觉得更疼。
尖的一端手指凹陷的更多。
不相同。
一头削尖的铅笔让学生亲身感受，提高学生分析问题的兴趣。
进一步展示现象，说明这种现象的普遍性。
锻炼学生的分析能力。
一、压力和重力的区别二、压力的作用效果与什么因素有关探究压力的作用效果之前，我们知道什么是压力吗？它和我们之前所学的重力是不是同一种力？让学生到黑板上作出重力和压力的示意图通过观察力的示意图，从力的大小、方向、作用点三个方面让学生理解压力和重力的区别和联系引导学生设计实验根据刚才的分析，你猜想影响压力作用效果的因素有什么？有什么样的关系？利用三合板让学生感受压力方向，分别向上按，向下按，斜着按，观察压力方向。
学生上黑板作图教师纠正作图，引导学生从力的大小、方向、作用点分析学生思考，并回答：引导学生根据问题情境或生活经验进行猜想锻炼分析能力。
练习1．如图所示，A、B、C三个实心物体的体积、密度均相同，它们对水平桌面的压力分别为F A、F B、F C，它们对桌面的压强分别为p A、p B、p C。
则三个压力的大小关系是，压强自大到小的顺序是。
2．人在走路时对地面的压力和压强,与人站立在地面时相比较( )A．压力不变，压强改变B．压力不变，压强不变C．压力改变，压强改变D．压力改变，压强不变3．小丽买了一只西瓜，她用塑料袋提回家，走了没多远，就感到手被塑料袋勒得很痛，根据我们学过的物理知识，请你帮助她找到解决问题的办法，并说明这样做的道理。
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试验时间、地点
学术论文撰写
进度安排、经费预算 成果形式
(二）目的
一 试验设计的意义
避免系统误差，控制、降低试验误差， 无偏估计处理效应，从而对样本所在 总体作出可靠、正确的推断。
(三）任务
一 试验设计的意义
在研究工作进行之前，根据研究项目的需要，应用数 理原理，作出周密安排，力求用较少的人力、物力和 时间，最大限度地获得丰富而可靠的资料，通过分析 得出正确的结论，明确回答研究项目所提出的问题。
简单对比设计 只有一个CK 每一个处理相邻都有一个CK
邻比设计
4s n L2
2
南阳黄母牛的体高 x 133 cm, s 4.07cm 以９５％的可靠性进行估计，并要求估计的误差 不超过0.5cm，求n值。
4s 2 4 4.0 72 n 265 2 2 L 0.5
第二节：对比设计
对比法：一种最简单的试验设计方法 适用于单因素试验。
生物学是一门实验性科学。
收集资料，确定课题
1 2 3
物质条件，技术方法 仪器设备的精度要求
数据分析
制订方案，可行性分析
制订方案
实验技术
进行实验，得出结论
精心组织操作
试验方案设计合理
统计方法进行分析
客观 理想的结果
第九章
试验设计及其原理
试验设计(experimental design) 一、试验设计的意义 二、生物学试验的基本要求
如果设计不合理，不仅达不到试验的目的，甚至导致 整个试验的失败。
能否合理地进行试验设计，关系到科研工作的成败。
(四）意义
一 试验设计的意义
1
节省人力、物力、财力和时间 减少试验误差，提高试验的精确度， 取得真实的试验资料，为统计分析 得出正确的判断和结构打下基础。
2
二 生物学试验的基本要求
试验目的明确
五 试验设计的基本原理
重 复 随 机 局部控制
三 原 则
无偏估计误差
估计误差
降低误差
作 用
统计推断 提高精确性
样本容量的确定
x
2 x
2
n
x
n
sx
s n
sx
s n
x t 0.05 s x
L t0.05 s x t0.05 s n
Ｌ即为臵信区间宽度的一半（臵信半径）
四、试验误差及其控制途径
（四）试验误差的控制
保证实验材料的均一性及实验环境的稳定性
改进操作管理制度，使之标准化 消除系统误差
精心选择试验单位
采用合理的试验设计
五 试验设计的基本原理
重 复
估计试验误差
重复：试验中同一处理实施在两个或两个以上 的试验单位上。 如果同一处理只实施在一个试验单位上，那么 只能得到一 个观测值，则无从看出差异，因而 无法估计试验误差的大小 。 只有当同一处理实施在两个或两个以上的试验 单位上，获得两个或两个以上的观测值时，才 能估计出试验误差。
严格要求试验的正确执行和试验条件 1 的代表性；
注意试验的环节，全面掌握试验的条 2 件，详实的试验记载
3 考虑季节变异的特点，克服年份、地
点环境条件的差异
三、试验设计的基本要素
受试对象
处理因素
基本 要素
处理效应
三、试验设计的基本要素
概念 对受试对象给予的
某种外部干预（或措施）
特点 人为设置
处理（因素）
随机误差（偶然误差）：由于试验中许多 无法控制的偶然因素所造成的试验结果与 真实结果之间产生的误差。
人为误差
不可避免
四、试验误差及其控制途径
（二）试验误差的来源
试验材料固有的差异
试验条件不一致
操作技术不一致
偶然性因素的影响
疏忽大意造成
四、试验误差及其控制途径
（三）试验误差的表示
绝对误差 观测值与真值之差 相对误差 绝对误差与真值之比 平均值±标准差
（试验）误差
影响试验的精确度和准确度。
试验误差是衡量试验精确度的依据，误差小表示 精确度高，误差差，则比较的可靠性较差，而要 使处理间的差异达到指定的显著水平就很困难。
四、试验误差及其控制途径
可以避免
试 验 误 差
系统误差（片面误差）：由于试验处理以 外的其他条件明显不一致所产生的带有倾 向性的或定向性的偏差。
五 试验设计的基本原理
重 复
sx s n
降低试验误差
平均数抽样误差的大小与重复次数n的平方根 成反比，所以n增加，可以降低试验误差。 但在实际应用时，重复数太多，试验材料的初 始条件不易控制，也不一定能降低误差。
重复数的多少可根据试验的要求和条件而定。
五 试验设计的基本原理
随 机
无偏的估计试验误差
随机化是指在对试验材料分组时必须使用随机 的方法，使供试材料进入各试验组的机会是相 等，以避免试验材料分组时试验人员主观倾向 的影响。
这是在试验中排除非试验因素干扰的重要手段， 目的是为了获得无偏的误差估计量。
五 试验设计的基本原理
局部控制
局部控制是指在试验时采取一定的技术措施或方 法来控制或降低非试验因素对试验结果的影响。
误差效应 处理效应
四、试验误差及其控制途径
试验误差的概念 来源
表示方法 控制途径
（一）概念
四、试验误差及其控制途径
试验效应
观测值
使观测值偏离试验处理 真值的偶然影响称为试 验误差或误差(error)。
误差效应 处理效应
不能完全一致的其他因素的偶然影响 处理的真实效应
（一）概念
四、试验误差及其控制途径
单因素处理
多因素处理
1
实验中注意主要因素
处 理 因 素
2
控制非处理因素
处理因素标准化
3
三、试验设计的基本要素
处理因素的客体，即根据研 究目的而确定的观测总体。 受试对象 必须对其具体条件做出严格 规定，保证其同质性。
三、试验设计的基本要素
1
试验效应
2
处理因素作用于受试对象 的反应 研究结果的最终体现
试验条件要有代表性
试验结果可靠
试验结果可重演
试 验 结 果 可 靠
准确度
试验中某一性状的观测值与其 相应真值的接近程度，不易确 定。
精确度
试验中同一性状的重复观测 值彼此接近的程度，即试验 误差的大小。
试 验 结 果 重 演
在相同的条件下，再进行试验 或实践，应能重复获得与原试 验结果相类似的结果。
三、试验设计的基本要素 四、试验误差及其控制途径
五、试验设计的基本原理
(一）概念
广义
课题的名称 研究的预期效果 试验单位的重复数 试验目的 试验方案 试验单位的分组
一 试验设计的意义
狭义
研究依据、内容 试验单位的选取 试验记录项目和要求分析
已备条件
尚缺少的条件
在试验中，当试验环境或试验单位差异较大时， 仅根据重复和随机化两原则进行设计，不能将试 验环境或试验误差所引起的变异从试验误差中分 离出来，因而误差较大，试验的精确性与检验的 灵敏度降低。
五 试验设计的基本原理
局部控制
降低试验误差
在试验环境或试验单位差异较大的情况下，根据 局部控制原则，可将整个试验环境或试验单位分 成若干小环境或小组，称为单位组（或区组）。
因为单位组之间的差异可在方差分析时从试验误 差中分离出来，所以局部控制原则能较好地降低 试验误差。
五 试验设计的基本原理
重复、随机、局部控制三个基本原则是试验 设计中必须遵循的原则，再采用相应的统计 分析方法，就能最大程度地降低并无偏估计 试验误差，无偏估计处理效应，从而对于各 处理间的比较作出可靠的结论。