物理演示实验 理论部分

物理演示实验绪论

一、关于物理学

物理学是人类在探索大自然现象及其规律过程中形成、以实验为基础的一门科学。

物理学研究宇宙间一切物质的基本形式、性质和运动规律，研究物质之间的相互作用与转化、各种物质形态的内部结构等。

物理学的各分支学科是按物质的存在形式或运动规律而划分的。物质的不同存在形式及不同运动规律之间存在着联系，各分支学科之间互相渗透。物理学是各分支学科既相对独立又彼此密切联系的统一整体。

17世纪，人们已经了解宏观物质机械运动的基本规律。

19世纪末，物理学建立了包括力学、热学、电磁学和光学等学科在内的完整的基本理论体系，即经典物理学。

20世纪初，人们相继建立了相对论和量子力学，在此基础上发展起来的物理学通常称为近代物理学。

按照研究对象的不同尺度和结构层次，当今的物理学也划分为天体物理学、凝聚态物理学、原子分子物理学、核物理学和粒子物理学等。

许多重要的基本问题尚待解决，如强、弱、电磁、引力四种基本相互作用力的统一，暗物质和暗能量之谜等有可能对物理学产生革命性影响的问题，以及复杂体系和极端条件下物质的新效应。

当前物理学基础研究的三个重要方向是：物质深层次微观结构和运动的基本规律，宇宙大尺度结构及运动的基本规律，凝聚态物质和复杂系统的内

部结构、内部运动的基本规律及宏观量子效应。

物理学的基本原理渗透在自然科学的各个领域，应用于技术科学的各个方面，是技术科学的基础和先导。物理学深刻影响人类的思维方式和对世界的基本认识，所体现的科学的世界观和方法论，形成人类文明的一个重要组成部分。

数学是物理学研究的基本工具之一。物理学理论通常以数学形式表达，然而物理学定律的正确性只能由反复的严格的物理实验来检验。物理学的发展也进一步推动了数学的发展。

长期以来，物理学的发展推动了化学、生命科学、地学、天文学等基础学科的发展。例如，物理学对原子、分子的量子规律的揭示，为化学奠定了微观理论基础；物理学原理和技术的发展使化学和生命科学等学科的实验研究手段产生了根本的变化。

17世纪的力学、18-19世纪的热学、19世纪的电磁理论以及20世纪量子力学和相对论的建立，都直接地推动了机械、电力、能源、材料、信息等技术学科的建立和发展，并导致了工业革命和信息革命。

物理学的许多前沿研究都有其明确的应用前景。例如，核聚变、激光、高温超导、巨磁电阻、介观物理、纳米/功能材料、量子信息等，它们已经或可能继续在能源、信息、计算机、生命和材料等许多领域孕育新的发展。

二、关于物理演示实验

物理演示实验一般是指密切配合物理课堂教学内容由教师操作让学生观察的实验。

演示实验是把物理现象直观地向学生展示的过程。它是学生最集中地获

得物理现象的主要来源。同时演示实验在培养学生观察、实验能力，提高学生学习物理的兴趣等各方面都起着十分重要的作用。具体来说，它的教学作用体现在以下几个方面：

1．引起学生的兴趣，吸引学生的注意

2. 培养学生的观察能力、实验能力

3. 演示实验为学生提供必要的感性知识

4．演示实验是归纳物理概念和规律的基础

三、教学形式

物理演示实验这门课采取与以往不同的教学形式——科学探究，即让学生经历像科学家研究自然现象那样的探索过程。

经历一些科学探究活动，初步了解物理学的特点和研究方法，体会物理学在生活和生产中的应用以及对社会发展的影响。

学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。

经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。

物理学是一门以实验为基础的自然科学。在高中物理课程各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验。应该使学生在科学探究和物理实验中达到以下要求

第一章物理演示实验的基本理论

1-1开设演示实验课的目的

定义：物理演示实验一般是指密切配合物理课堂教学内容由教师操作让学生观察的实验。

目的：可以使学生对所讲授的内容加深理解、巩固记忆、纠正错误概念、建立正确图像。

可以激发学生观察物理现象的兴趣和培养学生分析、解决问

题的能力。

1-2 物理演示实验的分类

单一性实验是指为配合一个物理现象、概念或一个物理定律的讲解而演示的一个单一内容的实验。

例如：质心运动定律、电磁感应实验。

综合性实验是指同时包含了几个物理内容、其物理现象彼此交织、相互联系的一个实验。

例如：偏振、旋光、散射综合实验。

组合式实验是为配合一个物理现象、概念或规律的讲解而做的题目和目的相通、内容相互补充、逐渐深化的一组实验。

例如：角动量守恒组合实验。

实验目的：演示在合外力矩为零的条件下，物体的角动量守恒。

实验仪器：茹可夫斯基凳；直升飞机模型；车轮转台；离心节速器式演示仪；离合器式演示仪；电动式演示仪等等。

设计思想：用组合式实验来验证角动量守恒定律。

避免重复，由简到繁，渐进组合。选其三项：

离心器式----定性说明在合外力矩为零的条件下角动量保持不变。

离合器式---定量演示在合外力矩为零的条件下角动量的代数和守恒。

电动式---定量说明在合外力矩为零的条件下角动量的矢量和守恒。

在组合式实验中，层次分明，环环相扣，逐步深化，达到了实验目的。

1-3 物理演示实验的原则

1、科学性原则：原理正确，主题突出，因果明确。

2、简便性原则：装置简单、操作简便，携带方便。

3、直观性原则：现象直观，效果明显、重复性好。

4、可见性原则：结构可见，观察范围大。

5、趣味性原则: 贴近生活，生动有趣。

6. 规范性原则：操作规范，成功率高。

1-4 物理演示实验的发展

新内容、新技术、新仪器、新材料、先进手段：

力学：气垫技术--气垫导轨、气垫平台、气垫转盘、滑轮

光学：He-Ne激光--全息照相、激光通讯、衍射、光杠杆

电学：高温超导、半导体集成电路、多功能示波器、光电器件

多媒体：扩大观察范围、仿真（虚拟）实验

1-5 课堂演示实验的做法

1、充分准备预做实验，检查仪器。仪器摆放，位置站立。步骤

层次，讲做配合。预料故障，万无一失。