初中物理实验的创新

滑动摩擦力的测量
滑动摩擦力的测量
◆手持测力计拉着木块前进的缺点
△手很难保持匀速 △运动的测力计不容易观察读数
◆改进的实验方案
△用电动玩具方式可以保持木块匀速运动 △把测力计固定不动
滑动摩擦力的测量
滑动摩擦力的测量
◆手持测力计拉着木块前进的缺点
△手很难保持匀速 △运动的测力计不容易观察读数
◆改进的实验方案
操作一：手握A，每秒1周； 操作二：手握B，每秒1周； 操作三：手握A，每秒2周； 比较一和二： ω相同，F 跟 r 成正比 比较二和三： v 相同，F 跟 r 成反比
这是“体验性”实验，目标的重点并不在知识上，而 是增强学生的实践意识。
●人走路时脚所受的静摩擦力方向如何？
用相同的电加热器加热质量不同的a、b两杯液体（图为其 中一杯），一定时间后记录它们升高的温度，记录在表格中。
(2) 小结：为表明物质的这种性质，把一定质量某种物质在温度升 物质 吸收的热量 质量 升高的温度 高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的 … a … … a b … … … 比热容。
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四、通过观察实践，领悟物理方法 ●通过实验复习光的反射和折射
可以用平面
镜代替水面做成 专门的复习用实 验仪器，把激发 兴趣、深化知识 和增强能力结合 起来。
五、关注学习行为，提升相关能力
怎样在物理教学中提升学生的创造能力？ ●把理解知识的过程提升为进行创造的过程
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课堂教学的改进：把“理解知识”变为“进行创造”
把理解变为创造
传统教学是关注的是知识结 果，讲授活塞抽水机的构造、原 理等，让学生记住。 培养创造力的教学设计可以 创设一个情境，从“玩”开始。
甲.
乙.
丙.
把理解变为创造
创设一个有趣的活动 —— 用手做 阀门使一根管子能抽水。 然后不断改进、创新。 把 学习知识→进行创造。
甲.
乙.
丙.
五、关注学习行为，提升相关能力
质量液体吸收的热量），横坐标为升高的温度。
(5) 解释图象，引出定义：
类比密度定义。纵坐标与横坐标的比值体现了 液体的吸热能力。引出比热容定义。
b O Δt
演示实验：用听觉理解加速度
1.理论基础： ●位移是视觉中的长度形象，加速度是与视 觉长度相关的物理量，加速度不容易被视觉直
接感知。是否可以用听觉来理解加速度？
69.9、18.0、55.3 71.2、14.6、54.2
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59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 73 72
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70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60
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理解 → 创造 注重知识 → 发展能力
课堂教学的改进：把“理解知识”变为“进行创造”
“换向器”的教学 理解
演示：没 有换向器 的“电动 机”。 解释：线 圈无法持 续转动的 原因。 比较：两 种电动机 结构上的 差异 阅读：教 材关于换 向器的介 绍 讲解：换 向器的构 造特点和 原理
改装：安 装换向器 的线圈持 续转动
怎样在物理教学中提升学生的创造能力？ ●把理解知识的过程提升为进行创造的过程 ●通过教师的创造实例激发学生的创造热情
上世纪七十年代一张活动幻灯片的创制
N
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六、获得实践体验，增强实践意识
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●向心力和半径是成正比还是成反比？
实验时，rA＝40cm，rB＝80cm，每秒钟喊口令2次。
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四、通过观察实践，领悟物理方法 ●如图，物体静止，各接触面之间是否有摩擦？ ——利用“假设”的方法，假设接触面之间没有 摩擦，将会如何？ A B C
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F
实验体验
用手拉纸条，两本书都 静止， A 、 B 之间， B 、 C 之 间有静摩擦力吗？
C A B F
把两支铅笔放在A、B 之间：
把两支铅笔放在B、C 之间：
通过物理实验，激发学习兴趣
激发兴趣
一、优选器材、优化操作，获得准确实验数据
调查——老师们希望改进的实验项目：
●晶体熔化 ●比热容实验
●焦耳定律实验
●机械效率实验 ●电功定量实验 ●测水平运动物体的滑动摩擦力 ●内能演示实验
●光在不均匀液体中折射
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一、优选器材、优化操作，获得准确实验数据
例：滑动摩擦力的测量
四、通过观察实践，领悟物理方法 ●通过实验复习光的反射和折射
实验器材 （如下图）
眼睛看见水面下 方刻度尺的刻度，是水
下刻度发出的光经水面
折射后进入眼中； 眼睛看见水面上 方刻度的倒影，是上方 刻度发出的光经过水面
反射后进入眼中。
由此可以确定入
射光线、折射光线和反
射光线。
四、通过观察实践，领悟物理方法 ●通过实验复习光的反射和折射
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深度 61.2
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水平 25.2
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50 49 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
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四、通过观察实践，领悟物理方法 ●通过实验复习光的反射和折射
再研究反射
把水染成深色，这样可以看到插入在水中竖直尺水面 上方刻度的倒影。
演示实验：用听觉理解加速度
1.理论基础：
韦伯定律
当人的感觉器官受到一定强度 I的刺激时，在此基础上 再增加刺激量 ΔI，使ΔI等于感官恰能觉察到的最小差别感 觉阈限，ΔI与I的比值为一个常数。即K＝ΔI / I ，K称为韦 伯常数。下表为几种不同刺激方式的韦伯常数： 音高（在2000Hz时） …………………… 响度（在1000Hz，100分贝时） ………… 举重（在300g时） ………………………… 视觉亮度（在1000光量子时） …………… 视觉长度（对美术家而言） ……………… 1/333 1/11 1/53 1/62 1/60
物质的比热容”表，关注某些物质比热容的值。
（建立比热容概念的） 教学方案二：
„引入：物体吸收的热量跟什么因素有关？质量、升温、材料‟ (1) 定性实验：加热相同质量不同物质，说明它们吸热能力不同。 本方案的优点在于，“物体 用相同酒精灯加热质量相同的水和食用油， 吸收的热量与它的质量和升高温 加热相同时间（加热一半时间后把两酒精灯交换， 度乘积的比值”是学生自主计算 尽量保持两吸收热量相同），发现水升高的温度 中得出的，有具体数据的支撑， 不多，若要使水升高的温度跟食用油相同，还要 继续对水加热，说明水的吸热能力强。 因而易于理解。 但本方案对学生的要求稍高， (2) 定量实验：比较两种质量不同物质温度升高时的吸热能力。 且需要花费一定的时间。
四、通过观察实践，领悟物理方法 ●通过实验复习光的反射和折射
把眼睛放容器外竖直尺的斜上方观察倒影如右图。 在 照 片 上作一水平线。 水平线在三支尺子上的刻度记录了同一光线 的三个位置：发光点、水面反射点、观察点。从而确定了反射 光线和入射光线。
69.9、18.0、55.3 71.2、14.6、54.2
F
F
施加拉力F 但保持 B 静止
同样施加拉力F
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四、通过观察实践，领悟物理方法 ●通过实验复习光的反射和折射
光线从一种介质进入到另一种介质，在界面上同 时发生两种现象： 1.反射：光线返回至原介质中。遵从反射定律。 2.折射：光线进入至另一介质中。发生折射。
现通过一个实验作出入射光
线、反射光线、折射光线。验证
反射定律、体现折射特点。
四、通过观察实践，领悟物理方法 ●通过实验复习光的反射和折射
实验思路 眼睛看到物体，是从物体发出（反射）的光进入 了眼睛。确定了物体、眼睛的位置，就确定了光线。 由此，刻度尺上的各个刻度，都可以看成是一个 点光源，这些刻度到眼睛的连线，就是这些刻度发出 的光射入眼睛的光线。
△用电动玩具方பைடு நூலகம்可以保持木块匀速运动 △把测力计固定不动 △摩擦材料的选取
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二、通过实验感知和思维加工理解物理知识
调查——老师们希望改进的实验项目：
●探究物质的密度
●探究物质的比热容
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通过实验建立“比热容”概念的教学设计
比热容概念的建立可以有以下不同层次的教学方案： 方案一：适合大多数学生，一般层次。
本方案是一种普适方案，要 (2) 小结：为表明物质的这种性质，把一定质量某种物质在温度升 求不高，可接受性好。 高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的 在教学中，要启发学生积极 思考：为什么要把吸收的热量除 比热容。 以“质量和升高温度的乘积”？ (3) 随后介绍比热容的符号、单位和计算式。引导学生阅读“一些
物理实验的创新
黄恕伯 2016.10.28
实验 安排
物理实验创新的总思路
获得准确数据，形成知识结论
通过实验感知，理解物理知识 实验 创新 的总 思路 经历实验操作，提高实验技能 通过观察实践，领悟物理方法 关注学习行为，提升相关能力 获得实践体验，增强实践意识
形成结论 理解知识 提高技能 领悟方法 提升能力 增强意识
“换向器”的教学 理解
演示：没 有换向器 的“电动 机”。 解释：线 圈无法持 续转动的 原因。 比较：两 种电动机 结构上的 差异 阅读：教 材关于换 向器的介 绍 讲解：换 向器的构 造特点和 原理
改装：安 装换向器 的线圈持 续转动
小结：技 术发明跟 科学发现 同样伟大
这段教学使学生对技术发明的过程、意义有了很好的认识 怎样进一步优化？
方案二：适合接受能力强的学生，稍高层次。
方案三：适合自主探究、逻辑思维强的学生，高层次。
（建立比热容概念的） 教学方案一：
(1) 按人教版物理教科书做演示实验：
用相同的电加热器加热质量相同 的水和食用油，使它们升高相同的温 度，发现加热水需要的时间较长，说 明水所吸收的热量较多。 更多实验都表明，不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸 收的热量不同。
（老师根据加热器功率和加热时间提供热量数据，认为这是a、b“吸收的热量”）
(3) 学生计算：哪种物质吸热能力强？（相同质量、升高相同温度）。 (4) 根据计算式，引出比热容的定义。进而介绍单位、比热容表等。
（建立比热容概念的） 教学方案三：
(1) 定性实验：温度升高时不同物质吸热能力不同（同方案二，略） 本方案也可以用温度 (2) 定量实验：比较两种质量不同物质温度升高时的吸热能力。 传感器和专用软件通过计 算机得到图象。 用电加热器加热质 液体a 液体b 本方案通过图象引出比热容定 量不同的 a 、 b 两杯液体， 加热时间 升高温度 加热时间 升高温度 义，概念的形成比较严密，先得到 … … … … 记录每隔一段时间后它 … … … … 物体吸热与升温的正比规律，再用 们升高的温度。 … … … … a 比值定义物理量，经历了类似密度 (3) 转换数据： 的学习过程，但又比密度上升了一 a（单位质量） b（单位质量） 把加热时间乘以功率转换为吸收热 个层次。 吸收热量 升高温度 吸收热量 升高温度 量，并除以液体的质量，得到单位质量 … … … … 本方案对学生的要求高，对 … … … … 液体所吸收的热量，得到右表。 … … … … 一般学生来说，可接受性较差。 (4) 制作图象： Q/m a 纵坐标为所吸收热量与质量的比值（等于单位
实验器材 （如下图）
先研究折射： 把眼睛放在竖直 尺的前上方观察水下 尺的刻度。 观察水下刻度、 水平尺刻度、竖直尺 顶端刻度的重合点， 这就是同一根光线通 过的三个位置，由此 可以画出入射光线和 折射光线。
深度 61.2
水平 25.2
60 59 58 57 56 73 72
55
54 53 52
演示实验：用听觉理解加速度
2.教学设计：
录有一个固定 频率的乐音
录音带 和录音机 接通
放音磁头
v
演示实验：用听觉理解加速度
2.教学设计：
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三、经历实验操作，提高实验技能
例：测量卵石的密度 ●用天平、量筒测量卵石的密度
—— 提高使用天平测质量、量筒测体积的技能
●用滴管、溢杯测量卵石的密度
—— 领悟物理方法（替代法）在实验中的应用
小结：技 术发明跟 科学发现 同样伟大
演示：没 有换向器 的“电动 机”。
解释：线 圈无法持 续转动的 原因。
猜想：每 转半圈改 变电流方 向会怎样
检验：用 人工方法 改变电流 方向
设计：怎 样把人工 换向改为 自动换向
分析：电 源和线圈 每半圈变 换接触点
评价：提 出具体方 案评价并 优化
创造
让学生经历 猜想、检验、设计、分析、评价 的过程。