实验技能训练

中学物理实验技能训练
中学物理实验技能训练是系统研究中学物理实验教学的规律和实践的技能训练课。

通过物理实验教学，使师范生熟悉中学物理实验的常用仪器和基本实验技术，并选择一些典型的演示实验和学生分组实验进行分析、研究和训练，进而培养改进和设计中学物理实验的初步能力。

一、教学目标
1. 对中学物理实验中涉及的常用仪器、基本技术、基本技能，结合具体的实验内容进行综合训练，使师范生形成一定的实验能力。

2. 对一些重要的、有一定难度的中学物理演示实验和学生分组实验进行研究和探讨，找出成功的关键和解决方案。

3. 对中学物理实验方案的设计、实验仪器的选择和创新进行研究和探讨。

4. 使师范生在进行实验训练的同时，考虑、研究中学物理实验的特点，同时配合讲解技能做演示实验，怎样指导中学生做实验，使师范生形成一定的实验教学能力。

5. 自制教具，利用日常生活常见物品设计、制作实验器材，并用于中学物理教学中。

6. 通过实验技能训练，在培养实验技能的同时，牢固树立中学物理教学必须以实验为基础的教学观念。

二、实验要求
实验训练形式分为演示实验、自制教具、DIS实验三种方式。

以下对各实验方式的要求及内容进行详细说明。

A. 演示实验：
(一) 每一实验小组进行演示实验时应包括以下教学环节：
1、实验原理的阐述、实验仪器设备功能用途的介绍；
2、实验设备调试、布置与线路连接的说明；
3、实验的操作演示与讲解技能；
4、实验的结论及问题分析。

（二）演示过程中对实验教学技能的基本要求包括：
1、合理布局实验仪器的技能（包括电路的连接）；
（1）实验仪器的布局要便于操作；
（2）实验仪器的布局要便于观察；
（3）实验仪器的布局要规范、安全、整齐、美观。

2、演示实验的操作技能
（1）严格遵守实验操作规程；
（2）实验操作要准确、熟练；
（3）实验演示的现象要明显、直观。

3、演示实验的讲解技能
（1）演示实验的讲解要准确、精练、规范；
（2）讲解的时机要符合教学的需要（边讲边做、先讲后做、先做后讲等）；
（3）讲解的语言要有启发性和逻辑性。

(三) 实验项目及要求
实验一打点计时器的使用及力学实验研究
器材：打点计时器、小车、附有定滑轮的长木板、小桶、细绳、砂子、学生天平、砝码、低压电源、米尺等。

内容：
1. 验证质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量
成反比。

2. 研究该实验对培养学生实验能力所起的作用及如何指导中学生做好这一
实验。

3. 掌握打点计时器研究匀变速运动的方法。

4. 研究误差产生的原因和做好本实验的关键。

实验二奈的溶解和凝固
器材：试管、烧杯、支架、温度计、石棉网、秒表、奈、硫代硫酸钠、火柴、镊子等。

内容：
1.研究本实验成功的关键及改进方法。

2.研究本实验对培养学生实验能力所起的作用。

实验三光学演示实验的研究
器材：光具盘、光学实验组合教具箱、激光器、光具座、可调狭缝、双缝及支架等。

内容：
1.掌握显示光路的几种方法。

2.了解光源的调节方法。

3.掌握演示光的发射、折射、全反射的几种实验方法。

4.掌握光的干涉、衍射现象的投影方法。

实验四测定电池的电动势和内电阻
器材：干电池、可调内阻电池、变阻器、伏特表、安培表、电阻箱等。

内容：
1.研究本实验成功的关键及改进方法。

2.研究本实验对培养中学生实验能力所起的作用及如何指导中学生。

3.掌握利用图象处理数据测定电池电动势和内电阻的方法。

实验五静电演示实验的研究
器材：韦氏起电机、验电器、起电盘、平行板电容器、有机玻璃、橡胶棒、丝绸、毛皮、玻璃棒等。

内容：
1.了解韦氏起电机的原理和使用方法，静电计的各种用途，静电实验的特
点。

2.掌握静电的起电和验电的各种方法。

3.演示点电荷、同种电荷和异种电荷的电力线。

4.演示电容器的特征。

5.验证导体处于静电平衡时的特征。

6.演示尖端放电机静电除尘。

实验六电磁现象演示实验的研究
器材：低压电源、左右手定则演示器、教学用变压器、检流计、感应电动机原理演示器、交流发电机和感应电动机模型等。

内容：
1.演示直线电流、圆形线圈、螺线管、条形磁铁和蹄形磁铁的磁力线。

2.演示左、右手定则。

3.演示电磁感应定律和楞次定律。

4.演示跳环、涡流实验。

5.演示感应电动机原理。

实验七研究浮力、阿基米德定律的实验
器材：浮力演示器、阿基米德定律演示器、溢水杯（自制）、烧杯（250ml、500ml各一个）废牙膏皮、汽油、煤油、氯仿若干，自制潜水艇模型、自制热气球、圆柱体一个。

内容：
1.掌握有关浮力和浮力定律实验的演示方法。

2.研究学生分组实验物体在液面的条件成功的关键、知道方法。

3.培养师范生根据教学需要选择和创制代用仪器的能力。

实验八研究弹性碰撞
器材：研究小球弹性碰撞的装置、大小相同的两个小球、描图纸、复写纸、D形夹具、量角器等。

内容：
1.研究如何通过实验巩固基础知识和培养实验能力。

2.研究误差产生的原因和做好本实验的关键。

3.研究指导本实验的方法，如讲解指导时的注意事项、分析实验结果等。

实验九物态变化和分子热运动的几个演示实验研究
器材：盐水瓶、烧瓶、带抽气管和喷管的瓶塞、两用气筒、注射器、酒精灯、盖玻片、压缩空气引火仪、显微镜等。

内容：
1.研究如何根据教学目标选择和改进沸点与压强的演示实验。

2.掌握研究固体分子引力实验的技巧。

3.掌握用显微镜观察布朗运动的方法。

4.研究压缩气体做功使物体内能增加的演示实验。

实验十探究大气压强的演示实验
器材：两用气筒、手摇抽气机、电动抽气机、抽气钟罩、平口玻璃杯、薄硬纸片、牛奶瓶、熟鸡蛋、废日光灯管、废塑料盒、气球、医用大注射
器、马德保半球、托里拆利演示器、水银气压计等。

内容：
1.掌握教学中常见的几种抽气机的原理和使用方法。

2.马德保半球。

3.牛顿管。

4.低压喷泉实验。

5.低压沸腾实验。

6.气体的低压膨胀实验。

实验十一验证平抛运动的演示实验研究
器材：平抛运动演示仪、复写纸、描图纸等。

内容：
1.研究误差产生的原因和做好本实验的关键。

2.掌握演示实验的方法。

实验十二力的合成与分解
器材：力的合成与分解演示仪、弹簧测力计、橡皮筋若干、量角器、图钉等。

内容：
1.研究误差产生的原因和做好本实验的关键。

2. 掌握演示实验的方法。

（四）实验报告的要求：见附表1
案例（参考）：
摩擦力
[实验目的] 研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。

[训练器材] 弹簧测力计、木块、砝码。

[实验原理] 一个物体在另一个物体表面上滑动时产生的摩擦，叫做滑动摩擦，这时在接触面上产生的阻碍相对运动的力叫做滑动摩擦力。

滑动摩擦力的大小跟物体的材料性质有关，在材料一定时，它与物体间接触表面的粗糙程度以及压力大小有关。

表面越粗糙，摩擦力越大；压力越大，摩擦力越大。

大量的实验表明：两个物体间的滑动摩擦力的大小f跟这两个物体表面的压力的大小N 成正比，即：f=µN。

[训练步骤]
1、把木块放在水平长木板上，用弹簧秤拉木块，使木块匀速运动，读出这时的拉力。

2、在木块上放砝码，重做实验1，读出此时的拉力大小。

3、在水平长木板上固定好砂纸或棉布，放上木块（不加砝码）重做上面的实验，读出此时的拉力并与实验1的拉力相比较。

[实验结论] 一个物体在另一个物体表面上滑动时，表面越粗糙，摩擦力越大；压力越大，摩擦力越大。

B.自制实验用具及趣味实验
对中学物理教学实验中自制教具及趣味实验内容的训练，增强动手能力、操作能力、通过对实验改进及设计制作的教具成品的设计思想、性能、外观、演示效果，依据教学性、科学性、技术性、艺术性的原则进行相应的评价。

（一）实验内容
a. 自制实验用具
1. 测量部分
2. 力
3. 简单机械
4. 浮力
5. 力与运动
6. 声现象
7. 光现象
8. 密度
9. 压强
10. 物态变化
11. 热和能
12. 功和能
13. 电和磁
14. 电磁感应现象
b. 趣味实验（参考）：
宝瓶献酒滴水点灯电风吹焰覆杯悬桶功热转换的研究
古筝新唱光纤媲美猴子爬绳间歇趣泉金属膨胀系数的测定
静电除尘孔明灯流水泄光魔镜藏佛鸟笛传情盆中行船瓶子喝水气柱戏球汽化热的测定燃烛鸣警神丸下坡
试管旅行双环竞技水中燃烛仙鹤饮泉小猫扑鼠小鸟欢跃压瓶潜艇音盒揭密音环灭烛银球击鼓鱼盆喷水圆锥登高纸托千斤中国古代趣味物理实验
（二）实验报告的要求：见附表2
C. DIS实验平台
DIS（Digital Information System）实验是数字化信息系统实验的简称，DISLab系统是传感技术、计算机技术与真实实验的结合。

与传统物理实验教学的最大区别就是将学生从读、记数据和图像绘制等繁琐费时的简单劳动中解脱出来，使学生能够将更多的时间用于实验设计和评价上；同时，仪器的高精度和高效率也有效保证学生进行科学探究的质量。

（一）实验内容
实验一验证牛顿第三定律
实验二顺时速度的测定
实验三研究匀速直线运动
实验四研究匀加速直线运动
实验五超重与失重
实验六静摩擦力
实验七滑动摩擦力
实验八重力大小与质量间的关系
实验九平均速度与顺时速度的关系
实验十加速度的侧脸
实验十一验证牛顿第二定律
实验十二自由落体运动
实验十三机械能守恒定律
实验十四玻意耳定律
实验十五描绘小灯泡的伏安特性曲线
实验十六通电螺线管的磁感应强度测量
（二）实验报告的要求：见附表3
参考资料
[1] 刘炳升.中学物理教师专业技能训练.北京:高等教育出版社,2004
[2] 许国梁.中学物理教学法（第二版）.北京：高等教育出版社，1993年版
[3] 刘炳升.初中物理教师实验技能训练.北京:高等教育出版社,1989
[4] 郭子正，王河. 中学物理实验技能及教学技能训练. 北京：高等教育出版社，1995
[5]罗星凯. 中学物理疑难实验专题研究. 桂林：广西师范大学出版社，1998
[6]张德启等物理实验教学研究. 北京：科学出版社，2005
[7] 龚镇雄.漫话物理实验方法.北京：科学出版社，1991年版
[8] 方鸿辉. 创造性物理实验. 上海：上海科学普及出版社，1999年版
[9] 刘炳升. 中学物理实验教学与自制教具. 上海：上海教育出版社，2000年版
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[11]胡德敬. 设计性物理实验集锦——创新教育之实践.上海：上海教育出版社，2002年版
[12] 刘炳升.中学物理教师专业技能训练.北京：高等教育出版社，2004年
版
[13] 张德启，李新乡. 物理实验教学研究. 北京：科学出版社，2005年版。