第一篇：數(shù)字化技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
海興縣 楊金鐘 *** 061200 數(shù)字化技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
物理本身就是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在學(xué)科教學(xué)中的重要性也是不言而喻的。因此，在初中物理教學(xué)中，要做好演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲;要注重探究實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變和探索意識(shí)的培養(yǎng)；開(kāi)發(fā)課外實(shí)驗(yàn)，挖掘?qū)W生的潛力，提高動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。中學(xué)作為基礎(chǔ)教育階段，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是必不可少的。但若要研究的物理過(guò)程十分復(fù)雜，要采集或處理的數(shù)據(jù)量很多，或要通過(guò)多次改變實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行深入的分析，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)手段就有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和廣闊的空間。
一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)
1、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力
利用計(jì)算機(jī)，既可以對(duì)傳感器在快速變化的瞬態(tài)過(guò)程中獲得的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，也可以長(zhǎng)時(shí)間地跟蹤收集極緩慢過(guò)程的各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)字化技術(shù)為理科教學(xué)中改造傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)或開(kāi)發(fā)以前無(wú)法進(jìn)行的新實(shí)驗(yàn)提供了有力的工具。
2、靈活的數(shù)據(jù)處理能力
通過(guò)計(jì)算機(jī)，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行控制，對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種復(fù)雜的、快速的處理，例如數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、曲線的擬合、誤差的計(jì)算等．這就允許在實(shí)驗(yàn)中嘗試改變各種條件，比較實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，為學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)科學(xué)探究和自主學(xué)習(xí)的環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皩?shí)事求是、勇于探究的科學(xué)態(tài)度。
3、為互動(dòng)式教學(xué)創(chuàng)造了條件
在實(shí)驗(yàn)室中將計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，可以方 便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在教師的指導(dǎo)下對(duì)各1 組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、探討，為開(kāi)放、互動(dòng)性的課堂教學(xué)創(chuàng)造了條件。
二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)成 硬件：傳感器、采集器、計(jì)算機(jī)
軟件：對(duì)數(shù)據(jù)的采集進(jìn)行控制；對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
三、數(shù)字化教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則
既然要用數(shù)字化手段來(lái)進(jìn)行某一實(shí)驗(yàn)，選擇實(shí)驗(yàn)課題時(shí)就應(yīng)該能夠回答采用數(shù)字化手段來(lái)進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)的必要性，并且在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的特長(zhǎng)。
1、教學(xué)實(shí)驗(yàn)必須有鮮明的物理思想
教學(xué)實(shí)驗(yàn)必須含有豐富的物理思想．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要突出所研究的問(wèn)題的背景，實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的原理和研究問(wèn)題所用的方法。
2、教學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要能充分展示所研究的物理過(guò)程，有效地揭露物理過(guò)程的本質(zhì)．教學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)還必須給學(xué)生提供充分發(fā)揮創(chuàng)造力、想象力的空間，有一定的操作要素．
四、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的選取原則
要用數(shù)字化手段來(lái)進(jìn)行某一實(shí)驗(yàn)，選擇實(shí)驗(yàn)課題時(shí)就應(yīng)該能夠回答采用數(shù)字化手段來(lái)進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)的必要性，并且在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)充分發(fā)揮數(shù)字化技術(shù)的特長(zhǎng)。在實(shí)驗(yàn)課題的選擇上，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)比較適合用在那些過(guò)程比較復(fù)雜的，要采集的數(shù)據(jù)量比較多的，數(shù)據(jù)處理中計(jì)算量比較大的實(shí)驗(yàn)。
五、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)例
1、作用力與反作用力
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫f(shuō)明物體間發(fā)生相互作用時(shí)，作用力反作用力方向相反，大小相等。實(shí)驗(yàn)方法：用兩個(gè)力傳感器互相對(duì)拉或?qū)?，比較兩條“力－時(shí)間”函數(shù)圖線。
2、碰撞與緩沖的研究
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^緩沖物軟硬程度對(duì)沖力大小的影響；驗(yàn)證動(dòng)量定理
實(shí)驗(yàn)方法：使砝碼從同一高度下落到軟硬程度不同的緩沖墊上，通過(guò)“力－時(shí)間”圖線比較沖力大小。將琺碼與緩沖墊接觸過(guò)程中受到的“合力”對(duì)時(shí)間積分，說(shuō)明琺碼從同一高度下落，自接觸緩沖墊到停止運(yùn)動(dòng)，所受合力的沖量相等。
3、電容器充、放電過(guò)程的研究
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
1、觀察電容器充放電過(guò)程中電壓、電流的變化情況。
2、說(shuō)明電容器所帶電量與電壓之比是只與電容器物理結(jié)構(gòu)有關(guān)的常量，說(shuō)明物理量“電容”的概念。
實(shí)驗(yàn)方法：
1、觀察電容器充、放電過(guò)程的“電壓－時(shí)間”、“電流－時(shí)間”函數(shù)圖線。
2、將電容器充、放電過(guò)程的“電流－時(shí)間”圖線對(duì)時(shí)間積分，求出充、放電的電量。證明對(duì)某一電容器來(lái)說(shuō)，這電量與充電電壓之比是一個(gè)常量。
4、定值電阻伏安特性的研究 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
1、研究定值電阻的伏安特性
2、研究定值電阻上消耗的電功率與電壓的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)方法：
1、通過(guò)對(duì)定值電阻伏安特性曲線的線性擬合，研究定值電阻上電壓、電流、電阻間的函數(shù)關(guān)系。
2、通過(guò)對(duì)定值電阻上“功率－電壓”曲線的擬合5、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的研究 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證電磁感應(yīng)定律
實(shí)驗(yàn)方法：比較“磁感強(qiáng)度、感應(yīng)電壓－時(shí)間”、“磁感強(qiáng)度變化率、感應(yīng)電壓－時(shí)間”圖線，說(shuō)明在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只與磁通量的變化率有關(guān)。、6、研究交流電的有效值 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯空医涣麟娪行е蹬c峰值間的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)方法：
1、通過(guò)用“正弦函數(shù)”對(duì)“交流電壓－時(shí)間”圖線進(jìn)行擬合，確認(rèn)低壓交流電源輸出的是否可看作是正弦交流電。
2、通過(guò)對(duì)“電壓平方－時(shí)間”圖線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，求出在整周期內(nèi)交流電壓的“均方根”值，并求出交流電壓的峰值與“均方根”值之比。
7、振蕩電流的研究
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
1、研究“LC”振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程
2、研究產(chǎn)生振蕩電流時(shí)電路中電壓、電流間的相位關(guān)系
實(shí)驗(yàn)方法：
1、觀察“LC電路”產(chǎn)生超低頻振蕩的過(guò)程
2、通過(guò)軟件慢速重放的功能研究產(chǎn)生振蕩時(shí)電路中電壓和電流間的相位關(guān)系
8、氣體等溫過(guò)程的研究
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證一定量氣體等溫過(guò)程中壓強(qiáng)與體積的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)方法：
1、通過(guò)單點(diǎn)輸入，作出一定量氣體“壓強(qiáng)－體積”曲線
2、通過(guò)對(duì)“壓強(qiáng)－體積”曲線的擬合，驗(yàn)證波義耳定律
第二篇：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
戴儒京（江蘇省特級(jí)教師）
所謂數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，是以數(shù)字化設(shè)備為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理的工具、配套其它實(shí)驗(yàn)器材構(gòu)建的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)技術(shù)。數(shù)字化數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組成。
以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)的物理實(shí)驗(yàn)，就是建立在上述實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)方法基礎(chǔ)上的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，是課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)的要求和需要，也是新高考和中考的要求和需要。也是物理學(xué)科發(fā)展的要求和需要。
實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)的最基本的內(nèi)容、方法和手段。實(shí)驗(yàn)，包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)以及小實(shí)驗(yàn)等，要把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)。只有實(shí)驗(yàn)，才能學(xué)到真知識(shí)；只有實(shí)驗(yàn)，才能培養(yǎng)真人才；只有實(shí)驗(yàn)，才能真正提高教學(xué)質(zhì)量。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，是計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)。課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)專門(mén)安排了一些電子計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)，如：借助傳感器用計(jì)算機(jī)測(cè)速度（教科書(shū)《物理》必修1 P25）、用傳感器觀察電容器的充電和放電（選修3-1 P31）等等。電子計(jì)算機(jī)，是現(xiàn)代化的標(biāo)志和體現(xiàn)，學(xué)生通過(guò)用計(jì)算機(jī)做實(shí)驗(yàn)，不僅學(xué)了物理學(xué)，也學(xué)了計(jì)算機(jī)，可謂一舉兩得。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，是新實(shí)驗(yàn)，不僅是新儀器，也是新方法。例如霍爾元件、斯密特觸發(fā)器等實(shí)驗(yàn)。一些教師開(kāi)始接觸，不太了解，不太熟悉，往往有把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室閑置或充當(dāng)門(mén)面。通過(guò)做實(shí)驗(yàn)，他們熟悉實(shí)驗(yàn)、熟悉儀器，并可能在應(yīng)用的過(guò)程中有所創(chuàng)新，使數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室充分發(fā)揮作用，以物盡其用。
1.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)《物理》不僅把傳感器作為單獨(dú)的一章知識(shí)內(nèi)容，而且把傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（選修3-2 P70）作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)，新的高考大綱中也把“傳感器的應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)作為高考內(nèi)容。傳感器在現(xiàn)代生活和工業(yè)、科技中也有廣泛的應(yīng)用，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中接觸和了解傳感器，對(duì)他們的高考和將來(lái)從事科學(xué)研究及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也不無(wú)幫助。
實(shí)驗(yàn)1.傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)——光控開(kāi)關(guān)
簡(jiǎn)單光控開(kāi)關(guān) 背景資料： 在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到適當(dāng)波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓。當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。施密特觸發(fā)器在數(shù)字電路及控制領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，它屬于電壓觸發(fā)方式，當(dāng)輸入電壓達(dá)到某一閾值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變，最重要的一點(diǎn)是，輸入電壓增加或減少時(shí)，電路有不同的閾值電壓。以下圖1為例 圖 1 當(dāng)輸入電壓Vi，當(dāng)輸入電壓由低電位開(kāi)始增加，如果Vi
實(shí)驗(yàn)原理：
圖 3
將電路按圖3連接，RG為光敏電阻，R1，R2為電阻箱，LED為發(fā)光二極管，A點(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸入端，Y點(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸出端。適當(dāng)選擇R1，R2的阻值后，當(dāng)外界光線很強(qiáng)時(shí)，RG上的電阻相對(duì)比較小，A點(diǎn)的電壓小于Vp，Y點(diǎn)輸出高電位，發(fā)光二極管兩端的電勢(shì)差很小，因此不能發(fā)光，當(dāng)外界光線變?nèi)鯐r(shí)，RG上的電阻顯著增大，A點(diǎn)的電壓也顯著增大，當(dāng)增大到Vp=3.0V時(shí)，Y點(diǎn)輸出低電位，發(fā)光二極管兩端有大約5V的電勢(shì)差，發(fā)光二極管開(kāi)始正常發(fā)光，如果光線強(qiáng)度又進(jìn)一步開(kāi)始回升，RG上的電阻減小，A點(diǎn)的電壓也開(kāi)始減小，當(dāng)A點(diǎn)的電壓小于Vn=2.2V時(shí)，Y點(diǎn)又輸出高電位，發(fā)光二極管熄滅。
為了更直觀地了解整個(gè)電路工作過(guò)程，在分別用兩個(gè)電壓傳感器對(duì)A點(diǎn)和Y點(diǎn)的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，光強(qiáng)傳感器測(cè)量，顯示外界光線變化對(duì)電路的影響。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
了解簡(jiǎn)單光控電路，對(duì)自動(dòng)控制有初步理解。實(shí)驗(yàn)裝置：
計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器，光強(qiáng)傳感器，兩個(gè)電壓傳感器，兩個(gè)電阻箱，施密特觸發(fā)器，發(fā)光二極管，導(dǎo)線若干，學(xué)生直流電源。實(shí)驗(yàn)步驟：
1．先按電路圖連接各個(gè)器件，并注意發(fā)光二極管的極性，和施密特觸發(fā)器的引腳，具體情況可以參照前面的示意圖，將VDD接到穩(wěn)壓電源的正極，VSS接到穩(wěn)壓電源的負(fù)極，i1接輸入電壓對(duì)應(yīng)電路中A點(diǎn)，o1接輸出電壓對(duì)應(yīng)電路中Y點(diǎn)。
2．調(diào)節(jié)R1，R2電阻箱的阻值，選擇合適的電阻，將兩個(gè)電壓傳感器與數(shù)據(jù)采集器的1，2通道連接，把光強(qiáng)傳感器連接到3或4通道，然后將數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接，開(kāi)啟采集器電源，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)專用界面。
3．把兩個(gè)電壓傳感器的兩個(gè)信號(hào)輸入端的分別導(dǎo)線短接，對(duì)電壓傳感器進(jìn)行較零，然后把連接1通道電壓傳感器的信號(hào)正極接到電路中A點(diǎn)，同時(shí)把它的負(fù)極接到穩(wěn)壓電源的負(fù)極，也就是電路中的地，然后把2通道電壓傳感器的信號(hào)正極接到電路中Y點(diǎn)，同時(shí)把它的負(fù)極接到穩(wěn)壓電源的負(fù)極。
4．把光敏電阻的感應(yīng)面朝上，將光強(qiáng)傳感器與光敏電阻放置在一起，在采集間隔和采集數(shù)量窗口輸入合適的數(shù)值，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕。
5．用一塊大的擋光物將光敏電阻附近的光線慢慢擋住，觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線，同時(shí)注意二極管的發(fā)光情況，當(dāng)它開(kāi)始發(fā)光以后，再慢慢把擋光物撤掉，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析： 1．輸出電壓與輸入電壓曲線
2．外界光強(qiáng)與輸出電壓數(shù)據(jù)關(guān)系
本次實(shí)驗(yàn)中R1?1500?，R2?2000?，從圖上可以看出當(dāng)光強(qiáng)為I?139lux時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，而當(dāng)光強(qiáng)為I?244lux時(shí)，發(fā)光二極管熄滅。
2.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)：探究性實(shí)驗(yàn)
課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)不僅把原教科書(shū)的一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，而且新安排了一些探究性實(shí)驗(yàn)。這些探究性實(shí)驗(yàn)，用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器和方法去做，更為便捷。例如探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（必修1 P75）、探究功與物體速度變化的關(guān)系（必修2 P17）等實(shí)驗(yàn)。通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生研究、探究的能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新能力打好基礎(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)2.探究（恒力做）功與物體速度變化的關(guān)系動(dòng)能定理）
（動(dòng)能定理（恒力）實(shí)驗(yàn)原理 牛頓第二定律講述的是力與加速度之間的瞬時(shí)關(guān)系，表達(dá)式為： F = m a（1）其中，F(xiàn)是作用在物體上的合外力，m是物體的質(zhì)量，a是物體的加速度——速度的時(shí)間變化率，表達(dá)式為： a??vdv 或 a?（2）?tdt2把（2）式代入（1）式，并將（1）式兩邊對(duì)位移積分（由x1到x2），可以得到： W = ∫Fdx = mv2/2-mv1/2 = Δ(mv2/2)= Δ E k(3)2其中，W為從x1到x2的區(qū)間內(nèi)，合外力F的功，v1 和v2分別為物體在x1和x2處的速度，E k為物體的動(dòng)能。也就是說(shuō)，合外力的空間積累效應(yīng)表現(xiàn)為物體動(dòng)能的改變。在本實(shí)驗(yàn)中，我們探究在恒定拉力的作用下，小車的動(dòng)能隨時(shí)間變化的關(guān)系。其中，拉力由力傳感器測(cè)得，速度由固定有擋光滑輪的光電門(mén)傳感器測(cè)得，動(dòng)能由速度的平方乘以質(zhì)量的一半得到。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)對(duì)（恒定）拉力和速度的測(cè)量，探究合外力的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置 SWRDISLab-100III數(shù)據(jù)采集器、光電門(mén)(Photogate)傳感器、力傳感器、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(包括導(dǎo)軌、小車、滑輪和支撐桿等)等。實(shí)驗(yàn)步驟 1.按圖連接實(shí)驗(yàn)裝置（注意平衡摩擦力）； 2.測(cè)量并記錄小車和鉤碼的質(zhì)量（第1次：小車402.81g，鉤碼19.91g）； 3.打開(kāi)SWRDISLab軟件，點(diǎn)擊“教學(xué)專用軟件”，進(jìn)入“物理實(shí)驗(yàn)列表”中的“力學(xué)”部分，選擇“動(dòng)能定理（恒力—Photogate）”； 4.點(diǎn)擊“校零”按鈕，對(duì)力傳感器進(jìn)行校零； 5.設(shè)置“采集間隔”為5ms，“采集200個(gè)暫?！?，以及“共采集200條數(shù)據(jù)”； 6.讓小車靜止在靠近光電門(mén)傳感器的一側(cè)（鉤碼將細(xì)繩拉緊），點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕； 7.當(dāng)“開(kāi)始”按鈕的顏色變“灰”時(shí)，釋放小車； 8.當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到靠近支撐桿時(shí)，使小車停止運(yùn)動(dòng)，然后點(diǎn)擊“結(jié)束”按鈕； 9.觀察“力—位移”、“速度—位移”和“動(dòng)能—位移”關(guān)系曲線的特點(diǎn)；
6.當(dāng)“開(kāi)始”按鈕的顏色變“灰”時(shí)，釋放小車；
7.當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到靠近支撐桿時(shí)，使小車停止運(yùn)動(dòng)，然后點(diǎn)擊“結(jié)束”按鈕； 8.觀察“力—位移”、“速度—位移”和“動(dòng)能—位移”關(guān)系曲線的特點(diǎn)；
9.任選一個(gè)位移區(qū)間，對(duì)力進(jìn)行積分，并比較積分值和兩個(gè)區(qū)間端點(diǎn)處動(dòng)能的差； 10.改變鉤碼和小車的質(zhì)量，重復(fù)步驟6~10（第2次：小車402.81g，鉤碼30.35g）。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析
a)“力、速度 vs.位移”圖表（小車402.81g，鉤碼19.91g）：
由圖可知，從靜止釋放到制動(dòng)前（去掉對(duì)應(yīng)制動(dòng)過(guò)程的最后兩組讀數(shù)），隨著位移的增加，小車所受的拉力（中間的紅色曲線）幾乎不變，小車的速度（上方的綠色曲線）和動(dòng)能（下方的藍(lán)色曲線）不斷增加，速度的變化率不斷減小，但是動(dòng)能的變化率幾乎恒定。
b)力做的功與動(dòng)能的變化（小車402.81g，鉤碼19.91g）： 如圖所示，在所選的位移區(qū)間內(nèi)，力做的功為W?F?S?0.0630 J，兩個(gè)區(qū)間端點(diǎn)處動(dòng)能的差為0.0594 J（= 0.0832－0.0238），力做的功略大于動(dòng)能的變化，二者近似相等，相對(duì)誤差為5.71 %。
3．“力、速度 vs.位移”圖表（小車402.81g，鉤碼30.35g）：
由圖可知，從靜止釋放到制動(dòng)前（去掉對(duì)應(yīng)制動(dòng)過(guò)程的最后4組讀數(shù)），隨著位移的增加，小車所受的拉力（中間的紅色曲線）幾乎不變，小車的速度（上方的綠色曲線）和動(dòng)能（下方的藍(lán)色曲線）不斷增加，速度的變化率不斷減小，動(dòng)能的變化率幾乎恒定。4． 力做的功與動(dòng)能的變化（小車402.81g，鉤碼30.35g）：
如圖所示，在所選的位移區(qū)間內(nèi)，力做的功為W?F?S?0.0911 J，兩個(gè)區(qū)間端點(diǎn)處動(dòng)能的差為0.0870 J（= 0.1269－0.0399），力做的功略大于動(dòng)能的變化，二者近似相等，相對(duì)誤差為4.50 %。
誤差分析
1． 滑輪與力傳感器掛鉤之間存在摩擦力，使得力傳感器測(cè)得的讀數(shù)大于小車?yán)Φ亩叮?/p>
2． 隨著速度的增加，小車受到的（滾動(dòng)）摩擦力略有增加； 3． 拉力做功的一部分轉(zhuǎn)化為兩個(gè)滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)能。
關(guān)鍵點(diǎn)
1． 抵消摩擦力。
注意事項(xiàng)
1． 采集間隔取默認(rèn)值5ms，如果使用更大的采集間隔，那么當(dāng)小車的運(yùn)動(dòng)速度很快時(shí)，位移的測(cè)量有可能出錯(cuò)；使用5ms作為采集間隔時(shí)，鉤碼與小車的質(zhì)量比必須小于3/10。
3.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)：應(yīng)用傳感器做實(shí)驗(yàn)，有些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，用數(shù)字化方法即用傳感器和計(jì)算機(jī)去做，也比傳統(tǒng)的方法更方便，數(shù)據(jù)處理更快、更準(zhǔn)確，圖象更清晰、更迅速。
例如可以用位移傳感器或光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（必修1 P34）等實(shí)驗(yàn)。用電流傳感器和電壓傳感器代替電流表和電壓表，做測(cè)定小燈泡的伏安特性曲線（選修3-1 P48）、測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻（選修3-1 P72）等實(shí)驗(yàn)。除“傳感器的應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)外，還有許多用傳感器作為實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)，例如用傳感器和計(jì)算機(jī)描繪簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象（選修3-4P5）等等，我們統(tǒng)計(jì)有十幾個(gè)?？梢哉f(shuō)：幾乎所有的實(shí)驗(yàn)都可以用數(shù)字化方法做。實(shí)驗(yàn)3.測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻
測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 背景資料：
通常的金屬導(dǎo)體都是以金屬鍵結(jié)合的晶體，處于晶格結(jié)點(diǎn)上的原子很容易失去外層的價(jià)電子，而成為正離子。脫離原子核束縛的價(jià)電子可以在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng)，稱為自由電子，在不受外電場(chǎng)作用時(shí)，自由電子只做熱運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有宏觀的電量遷移，因而金屬中各個(gè)部分都呈現(xiàn)電中性。當(dāng)金屬中存在靜電場(chǎng)E時(shí)，金屬中的自由電子在外電場(chǎng)的作用下，相對(duì)于晶格離子作定向運(yùn)動(dòng)，電子運(yùn)動(dòng)中必然與晶格相碰撞，達(dá)到某種平衡后，金屬中電子有一個(gè)整體上的平均速度，導(dǎo)體中有穩(wěn)定的電流，前面的分析都建立在導(dǎo)體中的靜電場(chǎng)E是相對(duì)比較穩(wěn)定的前提上。
如果將一個(gè)已經(jīng)充好電的電容器的兩個(gè)極板用導(dǎo)線連接起來(lái)，構(gòu)成閉合回路，電路中就有電流通過(guò)，不過(guò)隨著極板上帶電量的減少，它們之間的電勢(shì)差也在減少，電流很快就消失了。在電池的兩個(gè)正極和負(fù)極上，分別帶有正電荷和負(fù)電荷，當(dāng)接入電路回路后，導(dǎo)線中的電子在電極電荷產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，形成電流，如果兩極上的電荷量得不到補(bǔ)充，那就不可能形成穩(wěn)定的電流輸出，電源的作用，不管是化學(xué)的電池，還是像范德格拉夫起電機(jī)之類的電源，都是將電荷從負(fù)電極搬運(yùn)到正電極，這種搬運(yùn)工作只能靠某種非靜電力來(lái)完成，假設(shè)非靜電力在搬運(yùn)過(guò)程中做功qu，那u就是電源電動(dòng)勢(shì)，q為載流子的電荷量。實(shí)驗(yàn)原理：
圖1 如圖1所示的閉合電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為?，內(nèi)電阻為r，負(fù)載電阻為R，電路中的電流為I??R?r，可以看出，當(dāng)負(fù)載電阻R足夠大時(shí)，因?yàn)樗蛢?nèi)電阻是串聯(lián)在一起的，它兩端的電壓將非常接近于電源電動(dòng)勢(shì)?，當(dāng)R??，即所謂開(kāi)路或斷路時(shí)，I?0，U??；當(dāng)R?0，即短路時(shí)，I?Imax?
負(fù)載電阻兩端的電壓為U??r，這時(shí)候的電流最大。
?R?rR，也可以寫(xiě)為U????R?rr，而電流為I??R?r，因此有U???Ir，這個(gè)關(guān)系在伏安曲線上表現(xiàn)為Umax??，I?0，也就是R??時(shí)。如果R?0，U?0，Imax??r。在實(shí)驗(yàn)中用滑動(dòng)變阻器做負(fù)載電阻，改變它的電阻，以同時(shí)改變電流和電壓，在軟件中作伏安曲線圖后，取擬合線，線的斜率的絕對(duì)值就是r，曲線與縱軸的交點(diǎn)就是Umax??，I?0點(diǎn)，可以測(cè)出電動(dòng)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
簡(jiǎn)單測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)裝置：
計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器，電池，滑動(dòng)變阻器，電流傳感器，電壓傳感器，導(dǎo)線等。實(shí)驗(yàn)步驟：
1．將數(shù)據(jù)采集器與電流傳感器，電壓傳感器連接，然后將數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接，開(kāi)啟采集器電源，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)專用界面。
2．把電流傳感器，電壓傳感器的兩個(gè)信號(hào)輸入端的導(dǎo)線分別短接，對(duì)電流傳感器、電壓傳感器進(jìn)行校零。3．按實(shí)驗(yàn)電路連接電路圖，在專用界面的底部輸入合適的采集間隔和采集數(shù)量，閉合開(kāi)關(guān)，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。
4．將滑動(dòng)變阻器從最大滑為最小，或者從最小滑到最大，得到伏安曲線，然后對(duì)伏安曲線進(jìn)行線性擬合。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析：
1．電壓變化：
2．電流變化：
3． 伏安曲線：
從圖象可以得出，電池的電動(dòng)勢(shì)為E?7.003V，內(nèi)阻為r?27.407?。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集器和實(shí)驗(yàn)軟件，是新儀器、新器材、新設(shè)備。南京師范大學(xué)蘇威爾科技有限公司研發(fā)、生產(chǎn)的傳感器、數(shù)據(jù)采集器和實(shí)驗(yàn)軟件，以及配套使用的實(shí)驗(yàn)器材如動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)（包括滑輪、小車、滑軌、支架等），電磁學(xué)系統(tǒng)（如邏輯門(mén)電路、施密特觸發(fā)器、霍爾元件實(shí)驗(yàn)等）等，是國(guó)內(nèi)具有先進(jìn)水平的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，可以滿足新課程對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的要求和需要，可以促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高，可以促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化、現(xiàn)代化。
第三篇：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[定稿]
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
常德市西湖一中 劉益安
摘要:網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不僅僅是一種方法的更新,更重要的是把網(wǎng)絡(luò)資源引入課程教學(xué)活動(dòng)中,合理地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),把學(xué)習(xí)空間還給學(xué)生,給學(xué)生提供視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)感受,豐富學(xué)生的想像,有效地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)發(fā)展的意識(shí)和能力,提高高中學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué) 應(yīng)用
21世紀(jì)是一個(gè)信息化和數(shù)字化的時(shí)代,是一個(gè)以計(jì)算機(jī)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)為代表的新技術(shù)時(shí)代,是一個(gè)生產(chǎn)力高度發(fā)展的時(shí)代。教育信息化的根本目的是使廣大教師和學(xué)生充分利用優(yōu)秀教育信息資源進(jìn)行教育教學(xué)改革,提高現(xiàn)代教育技術(shù)水平,推進(jìn)素質(zhì)教育,實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)造性人才的目標(biāo)。因而,教育信息化的重要任務(wù)之一是優(yōu)秀教育信息資源的開(kāi)發(fā)及其普及應(yīng)用。教育信息資源應(yīng)用于教學(xué),其作用不僅是改變傳統(tǒng)的教育教學(xué)手段,更重要的是將現(xiàn)代教育思想和理念、信息化的教學(xué)內(nèi)容和方式融于學(xué)科課程教學(xué)的過(guò)程之中，實(shí)現(xiàn)新的更高的教育教學(xué)目標(biāo)和更好的教學(xué)效果。因此,信息技術(shù)與課程整合被認(rèn)為是教育信息資源開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的核心課題。它的研究解決對(duì)我國(guó)教育信息化和教育改革的深化發(fā)展至關(guān)重要。筆者就網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合進(jìn)行了初步探索,收到了良好的效果。本文就網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合談幾點(diǎn)看法。
一、傳統(tǒng)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題 1.重結(jié)論、輕過(guò)程、能力培養(yǎng)不全面。
誰(shuí)都知道物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,但由于各種因素的長(zhǎng)期影響,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),尤其是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察能力和思維能力的培養(yǎng)一直是物理教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)。教材中安排的實(shí)驗(yàn)多數(shù)是用來(lái)幫助學(xué)生形成、理解、鞏固所學(xué)知識(shí)的,屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),這些實(shí)驗(yàn)始終處于概念和理論的依附地位,僅作為驗(yàn)證物理知識(shí)和物理理論的手段,原理、步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論在教材中均已寫(xiě)明,學(xué)生習(xí)慣進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,一切都是別人準(zhǔn)備好的,學(xué)生不必用心思考、分析,只要單純模仿、重復(fù),“照方抓藥”,稍加動(dòng)手就可以完成實(shí)驗(yàn)。另外一些教師準(zhǔn)備不足,講解粗放、重結(jié)論輕過(guò)程,有的教師思想不重視甚至認(rèn)為“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)”。在這種狀態(tài)下,學(xué)生的思維活動(dòng)降到最低程度,通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)展學(xué)生智力、培養(yǎng)能力自然成了空話。
2.客觀條件限制,實(shí)驗(yàn)效果差。
現(xiàn)行的物理新教材中,雖然增加了許多實(shí)驗(yàn),但不夠多,絕大部分為演示實(shí)驗(yàn),傳統(tǒng)的教學(xué)是教師臺(tái)上做,學(xué)生臺(tái)下看,因空間因素的制約,并不是所有學(xué)生都能看清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,而教學(xué)進(jìn)度時(shí)間緊,又不能重復(fù),也不允許拉長(zhǎng)時(shí)間觀察。有的實(shí)驗(yàn)因器材或其它不確定因素,實(shí)驗(yàn)還不成功；有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象太快,不易觀察；有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象太慢,現(xiàn)象不明顯,這會(huì)使學(xué)生注意力不集中；有的實(shí)驗(yàn)因有毒、污染嚴(yán)重、危險(xiǎn)性較大；有的實(shí)驗(yàn)對(duì)設(shè)備、器材要求稍高等一些問(wèn)題,都會(huì)制約實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。所以,經(jīng)常草草收兵,迷迷糊糊過(guò)關(guān)。
3.操作能力低下,缺乏規(guī)范。因?yàn)閭鹘y(tǒng)教學(xué)中講比做多,重結(jié)論而輕過(guò)程,導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中,存在膽小心粗的操作多,膽大心細(xì)的操作少；手忙腳亂的操作多,井然有序的操作少；隨心所欲的操作多,嚴(yán)格規(guī)范的操作少；“按方抓藥”的操作多,主動(dòng)獨(dú)立的操作少的現(xiàn)象。
二、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)
1.運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái), 能給予物理實(shí)驗(yàn)更大的展示空間。用制作課件的方法，再現(xiàn)或模擬實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。將一些在課堂上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、學(xué)生很難觀察或受氣候的原因不便做的實(shí)驗(yàn)，制成課件，使學(xué)生能很好地理解物理教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。如：對(duì)于在波的傳播過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、波的雙縫干涉的特征、泊松亮斑；在靜電實(shí)驗(yàn)中的靜電屏蔽、法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)、影響平行板電容器的電容的因素有哪些的實(shí)驗(yàn)、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、原子物理中的α散射實(shí)驗(yàn)等等，都可以做成多媒體課件，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，使學(xué)生能更好地理解物理教學(xué)的內(nèi)容。
提供與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的生活與社會(huì)背景材料。在實(shí)際上課的過(guò)程當(dāng)中，教師可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容播放錄像或從網(wǎng)絡(luò)下載相關(guān)視頻。如：針對(duì)磁極間的相互作用可播放磁浮列車的錄像；在原子核一章中核能的利用可播放核電站的有關(guān)錄像等等；這些現(xiàn)代媒體的運(yùn)用，能對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到很好的輔助作用。
用投影或攝像的方法，強(qiáng)化觀察主體。如不同規(guī)格的游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)，各種電表的表盤(pán)刻度等等學(xué)生很難觀察清楚，可利用投影等方式，使觀察主體在銀幕上形成放大的像，使學(xué)生能方便地觀察到各儀器的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果.增加信息容量，加快信息傳遞速度。在實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)階段，針對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理、器材特點(diǎn)、器材組合、實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)讀取、分析處理、得出結(jié)論等各個(gè)階段，可利用計(jì)算機(jī)使知識(shí)再現(xiàn)，并在重點(diǎn)、難點(diǎn)的地方加以突破，使學(xué)生能更好地理解。
2.利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，能優(yōu)化原有的教學(xué)模式。
原有的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,比較先進(jìn)的應(yīng)是啟發(fā)性的“邊講邊實(shí)驗(yàn)”,就是“邊實(shí)驗(yàn),邊觀察,邊討論,邊講解”的教學(xué)形式。但筆者在實(shí)踐過(guò)程中,經(jīng)常覺(jué)得時(shí)間倉(cāng)促,沒(méi)辦法完成教學(xué)進(jìn)度,這種課型實(shí)際上只適用于—些操作比較簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)效果明顯,即能保證安全,又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,而且對(duì)教師的能力要求較高,必須要有很強(qiáng)的組織、調(diào)控能力。而借助多媒體輔助教學(xué),教師在設(shè)置過(guò)程中將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重新編排,認(rèn)真篩選,事先編制好了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和程序,節(jié)約了大量的板書(shū)時(shí)間,使課堂節(jié)奏明顯加快,課堂容量增大,因此節(jié)省的時(shí)間,可使學(xué)生能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作,即保證了安全,又獲得良好的實(shí)驗(yàn)效果。
3.避免了“照方抓藥”,體現(xiàn)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)主體性
傳統(tǒng)黑板式的教學(xué)不具備可移動(dòng)性,可保存性,加上容量有限,教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程不能把所有實(shí)驗(yàn)的具體步驟,及注意事項(xiàng)一一板書(shū)出來(lái)。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí),因?yàn)閷?duì)實(shí)驗(yàn)不熟練,操作上又不熟練,經(jīng)常都是按照課本表述一句一句“照方抓藥”,一步一步地操作,絕大多數(shù)學(xué)生都是機(jī)械操作,處于盲目當(dāng)中,只是為了能看到實(shí)驗(yàn)的最終現(xiàn)象及成功與否?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段的應(yīng)用,彌補(bǔ)了這一缺憾。在課前,教師完全可借助多媒體把實(shí)驗(yàn)中一些具體操作步驟,用逼真的圖象、鮮艷色彩、動(dòng)態(tài)的畫(huà)面,讓其形象化、直觀化,把器材的選用、該觀察和記錄的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、注意事項(xiàng)及問(wèn)題和討論,都一一列在其中,使學(xué)生對(duì)任務(wù)一目了然,并能帶著問(wèn)題做實(shí)驗(yàn)。加上多媒體界面可變換,并可以定格,干擾少。如: 自由落體運(yùn)動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)： ①實(shí)驗(yàn)歸納自由落體運(yùn)動(dòng)的概念。
教師做如下演示實(shí)驗(yàn)：將一小球和一張白紙（小球的質(zhì)量大于白紙的質(zhì)量）從同一高度無(wú)初速度釋放，請(qǐng)學(xué)生仔細(xì)觀察物體下落的快慢。將一軟木塞和一張硬紙板（軟木塞的質(zhì)量小于硬紙板的質(zhì)量）從同一高度無(wú)初速度釋放，學(xué)生仔細(xì)觀察物體下落的快慢。牛頓管內(nèi)置羽毛、小金屬片、小軟木塞，分有空氣和抽真空兩種情況，請(qǐng)學(xué)生仔細(xì)觀察物體下落的快慢。目的是通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生建立對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)。之后用多媒體課件以動(dòng)畫(huà)的形式再現(xiàn)了牛頓管實(shí)驗(yàn)情景，提出自由落體運(yùn)動(dòng)概念。
②利用頻閃照片研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
由于頻閃照片在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室條件下難以拍攝，因此采用計(jì)算機(jī)模擬的方式演示給學(xué)生。首先，簡(jiǎn)單介紹頻閃照片的拍攝原理，然后進(jìn)行仿真拍攝，最后獲得頻閃照片。請(qǐng)學(xué)生獨(dú)立使用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算分析頻閃照片的數(shù)據(jù)，總結(jié)作自由落體運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。③用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行實(shí)例分析。
提出問(wèn)題：假定雨滴從8km高處無(wú)初速度下落，若不計(jì)空氣阻力，則雨滴下落到地面的瞬間，速度大小是多少？請(qǐng)學(xué)生用剛剛學(xué)的自由落體運(yùn)動(dòng)物理量計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，分析雨滴下落過(guò)程的受力情況。并得出結(jié)論：雨滴的下落過(guò)程不是自由落體運(yùn)動(dòng)。
這樣從提出問(wèn)題開(kāi)始,到得出結(jié)論、形成概念為止,學(xué)生始終處于積極探索的情境之中。為了解決問(wèn)題,要運(yùn)用已有的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能,提出解決問(wèn)題的方法;通過(guò)討論,設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)步驟。然后,獨(dú)立地進(jìn)行操作、觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。最后,再通過(guò)討論得出正確的結(jié)論。因此,這種教學(xué)形式,不僅為理解和掌握物理概念提供鮮明、生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí),而且由于學(xué)生始終處于主體地位,并積極參與教學(xué)的全部過(guò)程。他們主動(dòng)地學(xué)習(xí)，積極參與問(wèn)題的分析、討論、交流、體驗(yàn)，在自主學(xué)習(xí)的氛圍中主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)，增強(qiáng)了自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，不僅掌握了應(yīng)學(xué)的知識(shí)，而且在實(shí)踐中體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣；在自主學(xué)習(xí)的過(guò)程中，更提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高了學(xué)生的自身素質(zhì)。
4.利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以采取開(kāi)放式的教學(xué)模式，把“實(shí)驗(yàn)課”變成“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)課”。讓學(xué)生自主地參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主動(dòng)地去認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)儀器的作用及實(shí)驗(yàn)的步驟和原理，教師不講課，只當(dāng)啟發(fā)、導(dǎo)思的角色，鼓勵(lì)學(xué)生大膽實(shí)驗(yàn)，勇于探索，使學(xué)生主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題，有所發(fā)現(xiàn)，有所創(chuàng)新，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神提供有利條件。
利用計(jì)算機(jī)能有效地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,其途徑可利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以根據(jù)要解決的問(wèn)題設(shè)計(jì)不同的解決方案,同時(shí),還可以根據(jù)反饋信息,不斷修改設(shè)計(jì)方案。如:《恒定電流》電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選擇與電路的設(shè)計(jì)等,都可讓學(xué)生通過(guò)鼠標(biāo)拖動(dòng)儀器,組合成各種裝置。因計(jì)算機(jī)不受儀器、藥品實(shí)物等限制,學(xué)生可以反復(fù)試做,利用計(jì)算機(jī)的交互性,使學(xué)生思維更具有深度,也避免了一個(gè)教師五十幾個(gè)學(xué)生,不能完全指點(diǎn)與輔導(dǎo)的尷尬。
總之, 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,不僅僅是一種方法的更新,更重要的是把網(wǎng)絡(luò)資源引入課程教學(xué)活動(dòng)中,合理、機(jī)動(dòng)地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),把學(xué)習(xí)空間還給學(xué)生,給學(xué)生提供視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)感受,豐富學(xué)生的想像,有效地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí),主動(dòng)發(fā)展的意識(shí)和能力,充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能。
參考文獻(xiàn)：
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第四篇：飲料瓶在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
飲料瓶在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
一、對(duì)飲料瓶不進(jìn)行任何技術(shù)處理，就可以做如下實(shí)驗(yàn)
1．壓縮氣體體積，氣體液化演示
擰開(kāi)瓶蓋，滴入幾點(diǎn)乙醚，擰緊瓶蓋后，稍待一會(huì)，蒸發(fā)，乙醚液體不見(jiàn)了。當(dāng)用手?jǐn)D壓瓶體時(shí)，乙醚液體重新出現(xiàn)在瓶壁上。這表明壓縮氣體體積，氣體被液化。
2．碘的升華與凝華演示
擰開(kāi)瓶蓋，用匙加入少些固態(tài)碘，擰緊瓶蓋后，豎起將含有碘的瓶底，放入燒杯中的沸水里，就會(huì)觀察到紫色的碘蒸氣從瓶底上升，到瓶子的上部后重新凝華成閃閃發(fā)光的碘晶體。此時(shí)搖動(dòng)飲料瓶時(shí)看到瓶底的碘仍然是固體，這比用燒瓶在酒精燈上加熱出現(xiàn)液態(tài)碘的可操作更強(qiáng)。
3．物體的懸浮、上升、下降演示
（1）將幾粒茶葉放入飲料瓶中，然后倒入多半瓶熱水（不要倒?jié)M，留一部分空間，用于調(diào)節(jié)飲料瓶中的壓強(qiáng)），最后旋緊瓶蓋。
（2）觀察到幾粒茶葉中有的漂浮、有的下沉、也有的懸浮。選取一個(gè)漂浮的茶葉片為觀察對(duì)象，用手?jǐn)D壓方形塑料飲料瓶正對(duì)的兩側(cè)面時(shí)，漂浮的茶葉片就會(huì)下降，當(dāng)用力適度時(shí)茶葉片就會(huì)懸浮在熱水中。
（3）若選取一個(gè)緩慢下降（或沉在瓶底）的茶葉片為觀察對(duì)象，用手?jǐn)D壓方形塑料飲料瓶正對(duì)的兩個(gè)棱時(shí)，下降的茶葉片就會(huì)停止下降（或瓶底的茶葉片上升），當(dāng)用力適度時(shí)此茶葉片也會(huì)懸殊浮在水中。
實(shí)驗(yàn)原理：方形塑料飲料瓶擠壓正對(duì)兩側(cè)面時(shí)，瓶的容積變小，內(nèi)部壓強(qiáng)增大，茶葉中浸入一些水而重力變大，當(dāng)茶葉的重力等于浮力時(shí)就懸浮。當(dāng)擠壓方形塑料飲料瓶正對(duì)的兩個(gè)棱時(shí)，瓶子的容積增大（數(shù)學(xué)證明略去），瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，浸入茶葉中的水分量減小，當(dāng)茶葉的重力等于浮力時(shí)也會(huì)懸浮。
4．演示氣體、液體分子之間有間隔
將空飲料瓶的瓶蓋擰緊后，用手握住用力擠壓，觀察到瓶子發(fā)生的形變，體積減小，說(shuō)明氣體分子之間有間隔。將飲料瓶中盛滿水，再擰緊瓶蓋后，也用手握住使勁擠壓，會(huì)觀察到瓶子發(fā)生很小的形變，體積也減小，說(shuō)明液體分子之間也有間隔。通過(guò)兩次擠壓后觀察到形變的程度不同，說(shuō)明了氣體分子之間比液體分子之間間隔大。
5．演示光的直射、反射、折射現(xiàn)象
在一個(gè)比較粗一些的飲料瓶中充滿香煙（或是衛(wèi)生香）的煙霧，擰緊瓶蓋，制成了顯示光路器（能多個(gè)班級(jí)重復(fù)使用）。用激光筆從瓶底照向瓶口，能清晰地顯示光在同一種物質(zhì)中沿直線傳播。若將瓶底放在平面鏡上，用激光筆從側(cè)面照向瓶底的平面鏡照射時(shí)，會(huì)清晰地觀察到入射光線和反射光線，給學(xué)生留下深刻的反射現(xiàn)象的表象。若一半是盛有未澄清的石灰水，一半是煙霧時(shí)，從側(cè)面向石灰水面照射時(shí)，會(huì)清晰地觀察到光的入射光線和折射光線。
6．分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)
將飲料瓶中滴入幾滴酚酞試液，擰緊瓶蓋后，上下倒置并旋轉(zhuǎn)飲料瓶子，使管壁上涂有一層無(wú)色酚酞試液。然后，將瓶蓋擰開(kāi)后，在瓶蓋里滴上兩滴酚酞試液，并把飲料瓶倒置后，擰緊瓶蓋，2秒鐘后觀察到飲料瓶?jī)?nèi)的氨分子與酚酞反應(yīng)，從瓶口外開(kāi)始逐漸向上變紅，表明氨分子不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：飲料瓶由無(wú)色變成紅色，色彩鮮艷，能激發(fā)求知欲望，而且不污染環(huán)境。
7．演示豎直方向
對(duì)具有物理意義的“豎直”，學(xué)生不能很好的認(rèn)識(shí)，理解起來(lái)費(fèi)力，以至在有些問(wèn)題中對(duì)重力和浮力的方向不能正確把握。
如圖
1、圖2所示，A是塑料飲料瓶；B是水；C是用線系好固定在瓶蓋上的鐵球；D是用細(xì)線系好固定在瓶蓋上的氫氣球。演示時(shí)，將組裝好的飲料瓶A正立、B倒立時(shí)，學(xué)生會(huì)觀察到系有鐵球C和系有氫氣球D的線段方向是豎直的方向；若將飲料瓶A、B傾斜時(shí)，學(xué)生也會(huì)觀察到系有鐵球C和系有氫氣球D的線段方向仍與水平面是豎直的，從而生動(dòng)形象地表明重力的方向和浮力的方向總是豎直的。
9．證明大氣壓存在的演示
方法a：擰開(kāi)塑料飲料瓶的瓶蓋后，用打火機(jī)點(diǎn)燃浸過(guò)酒精的棉花團(tuán)，用鑷子放入塑料飲料瓶中，隨即旋緊瓶口，火熄滅片刻后，塑料飲料瓶就發(fā)生明顯的變形，同時(shí)有喀喀聲音的出現(xiàn)。這是棉花團(tuán)在瓶?jī)?nèi)燃燒，消耗氧氣，體積膨脹又溢出，封口冷卻后，瓶?jī)?nèi)氣壓減小，外界大氣壓把瓶壓變形了。松開(kāi)瓶蓋后，空氣進(jìn)入內(nèi)外氣壓平衡，在彈力的作用下，瓶身恢復(fù)了原樣。
方法b：飲料瓶中盛滿水，用一硬紙片（或塑片）擋住瓶口后，用手支撐著倒立過(guò)來(lái)，松手后，所擋的硬紙片掉不下來(lái)。再緩慢地使飲料瓶在豎直面轉(zhuǎn)動(dòng)360度，硬紙片也倒不下來(lái)的，從而形象生動(dòng)地證明大氣壓的存在。
方法c：將飲料瓶用手?jǐn)D壓使它發(fā)生形變，讓瓶?jī)?nèi)的氣體被排出一部分后，把瓶口與自己的臉（或吹起的玩具氣球上）上相接觸，松手后，飲料瓶子就被“沾”在臉上了。這是飲料瓶瓶身的向外彈力作用下體積增大，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，瓶外的大氣壓使飲料瓶“壓”在人臉（或吹起的玩具氣球上）上了。
方法d ：如圖所示，飲料瓶中盛滿水，用帶有較長(zhǎng)（1．6～1．8m）橡膠管的塞子塞緊瓶口，將飲料瓶子倒立進(jìn)過(guò)來(lái)，瓶中的水從橡膠管中流入容器中，隨著水流入容器的增多，飲料瓶就發(fā)生形變，同時(shí)有聲音的出現(xiàn)。這是由于瓶?jī)?nèi)水的流出使瓶?jī)?nèi)氣壓減小，外界大氣壓作用在瓶子上的緣故。
方法e：將飲料瓶擰開(kāi)瓶蓋后，用手按入水槽中使瓶中充滿水，然后把飲料瓶倒立在水槽中，慢慢提起，直至瓶口不離開(kāi)水面為止，液面不下降（并與托里拆利實(shí)驗(yàn)對(duì)比，使學(xué)生感悟出，當(dāng)時(shí)托里拆利實(shí)驗(yàn)為什么用水銀做實(shí)驗(yàn)），從而說(shuō)明大氣壓強(qiáng)的存在。
10．演示空氣振動(dòng)產(chǎn)生聲音及音調(diào)變化
方法a：在幾個(gè)飲料瓶中盛入不同深度的水，將瓶口移至嘴邊吹氣，可以聽(tīng)到不同音調(diào)的聲音產(chǎn)生?？諝庵蕉痰?，音調(diào)越高，反之，空氣柱越長(zhǎng)，音調(diào)越低。
方法b：在飲料瓶中盛入小部分水，用手握住后，將飲料瓶口移到嘴邊、吹氣，學(xué)生會(huì)聽(tīng)到一種音調(diào)的聲音。若一邊吹氣，一邊用手?jǐn)D壓飲料瓶水面升高時(shí)，學(xué)生又會(huì)聽(tīng)見(jiàn)不同音調(diào)的聲音。
二、若對(duì)飲料瓶進(jìn)行稍稍加工就會(huì)產(chǎn)生了“多功能瓶”
改進(jìn)一：把自行車內(nèi)袋上具有單向?qū)獾臍忾T(mén)芯，固定在瓶的蓋上，這樣就制成了可作如下實(shí)驗(yàn)：
1．演示空氣有浮力
人類長(zhǎng)時(shí)間生活在空氣中，對(duì)空氣的浮力適應(yīng)，感受不到有浮力的存在，有下面的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生直觀體會(huì)到空氣中的物體有浮力。用打氣筒給多功能瓶充氣，然后氣球套緊在氣門(mén)芯上，并用線系好。放在天平上使天平平衡，將套在氣球內(nèi)的螺絲帽松動(dòng)，使氣球膨脹，天平左端上升。在左端質(zhì)量不變的情況下，左端上升是體積大浮力變大的緣故。
2．演示空氣有質(zhì)量
空氣有質(zhì)量的直觀表象是理解大氣壓強(qiáng)的關(guān)鍵，在新教材中沒(méi)有編排這一實(shí)驗(yàn)，學(xué)生覺(jué)察不到大氣有質(zhì)量，因此，我們?cè)黾恿嗽搶?shí)驗(yàn)，天平調(diào)平后，將“多功能瓶”放在天平左盤(pán)上，右盤(pán)加砝碼使天平平衡；然后用打氣筒往“多功能瓶”中充8～9次后，再放在天平左盤(pán)上，發(fā)現(xiàn)左盤(pán)迅速下降，要使用天平再平衡，需要往右盤(pán)加1g多的砝碼，這表明空氣有質(zhì)量。
3．演示對(duì)外做功內(nèi)能減少
打開(kāi)瓶蓋、滴入幾滴乙醚，擰緊瓶蓋，在用打氣筒充氣后，看見(jiàn)瓶?jī)?nèi)的乙醚蒸發(fā)透明，然后慢慢松開(kāi)瓶蓋，同學(xué)們會(huì)看見(jiàn)瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了“白氣”，這表明氣體對(duì)外做功，氣體的內(nèi)能減小，溫度降底而使乙醚液化的原因。
4．演示反沖運(yùn)動(dòng)
用打氣筒往“多功能瓶”中充10～15次的空氣后，將充足空氣的多功能瓶放在水池中的水面上，然后旋松氣門(mén)芯的螺絲，使氣體放出，會(huì)觀察到多功能飲料瓶，在水面上快速地前進(jìn)著。
改進(jìn)二：在飲料瓶上從上向下用針扎三個(gè)等距離的小孔可做如下實(shí)驗(yàn)．
1．大氣壓的存在飲料瓶中盛滿水，擰緊瓶蓋后，放在水平桌面上。用錐子在周圍扎一些小眼（直徑小于3mm），水并未流出，這是瓶?jī)?nèi)水產(chǎn)生的壓強(qiáng)，小于外界大氣壓的緣故；當(dāng)用手?jǐn)Q松瓶蓋時(shí)，瓶?jī)?nèi)的水與大氣壓產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和大于瓶外的大氣壓，因此水就從所扎的小眼向外噴射出來(lái)，形成美麗的水簾。
2．液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大
將帶有三孔的飲料瓶，用手按入水中充滿水后，不蓋瓶蓋時(shí)，從水中提出水面來(lái)，可觀察到不同深度的水射程不同，從而說(shuō)明液體的壓強(qiáng)，隨著深度的增加而增大。
3．演示失重和超重
將帶有三孔的飲料瓶，用手按入水中充滿水，擰緊瓶蓋后，從水中提出來(lái)（水不溢出，是大氣壓的作用）。然后打開(kāi)瓶蓋，水從小孔射出，將飲料瓶提高位置，松手使飲料瓶自由下落，小孔中沒(méi)有水射出。當(dāng)瓶子落至地面前，用手接住，這時(shí)水又從小孔射出來(lái)。再豎直上拋時(shí)，也會(huì)觀察到水不溢出。再下落時(shí)，又會(huì)看到?jīng)]有水從小孔射出。這是因?yàn)楫?dāng)自由下落時(shí)，水受到的重力全部用作自由落體加速度g，不產(chǎn)生附加壓強(qiáng)，完全“失重”了。而豎直上拋時(shí)，作減速上升的運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)加速度也是重力產(chǎn)生的，也“失重”了。
4．演示帕斯卡定律
將帶有三孔的飲料瓶，用手按入水中充滿水，擰緊瓶蓋后，用手?jǐn)D壓飲料瓶，會(huì)觀察到從三個(gè)孔中射出來(lái)的射程是一樣的。從而說(shuō)明加在密閉液體上的壓強(qiáng)，能夠按著原來(lái)的大小不變地傳遞。
第五篇：邏輯思維在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
邏輯思維在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
摘要：本文就如何在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生的邏輯思維能力，提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率提出了自己的看法和具體做法。
關(guān)鍵詞：邏輯思維；物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，是落實(shí)物理課程目標(biāo)，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有多維的課程目標(biāo)，除了學(xué)習(xí)知識(shí)、訓(xùn)練技能以外，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還在發(fā)展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素養(yǎng)方向發(fā)揮重要作用。應(yīng)讓學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等自主活動(dòng)來(lái)提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；在認(rèn)真收集、處理實(shí)驗(yàn)信息中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神等。實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身要求科學(xué)思維具有嚴(yán)密的邏輯性，從某種意義上講，邏輯思維能力是一名學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要標(biāo)志。邏輯思維方法是分析和解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵，認(rèn)真分析研究邏輯思維方法對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)作用，選擇恰當(dāng)?shù)倪壿嬎季S方法，將會(huì)提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。比較與分類，分析與綜合，歸納與演繹是邏輯思維的基本方法。下面我就如何在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生的邏輯思維能力談?wù)勛约旱木唧w做法。
一、通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)新事物
對(duì)比是找出事物之間的不同點(diǎn)和共同點(diǎn)的思維方法，通過(guò)事物間相同特征或不同特征的比較，揭示事物的本質(zhì)和區(qū)別。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)比的目的主要是揭示兩種事物的不同特征，但在對(duì)比的過(guò)程中我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)新的事物。
大氣壓強(qiáng)這一概念，對(duì)初中學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較抽象的。在“體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在”教學(xué)時(shí)，為了證明大氣壓的存在，教學(xué)中我設(shè)計(jì)了兩個(gè)對(duì)比性實(shí)驗(yàn)，每做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，都引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，思考問(wèn)題，分析問(wèn)題，得出結(jié)論。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是用一張硬紙片蓋住玻璃杯口，用右手拿著玻璃杯，左手壓住硬紙片，將玻璃杯口朝下，松開(kāi)左手，讓學(xué)生觀察發(fā)生的現(xiàn)象，根據(jù)紙片的受力情況分析紙片為什么向下掉。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是用一張硬紙片蓋住裝滿水的玻璃杯口，進(jìn)行與實(shí)驗(yàn)一同樣的操作，讓學(xué)生思考與實(shí)驗(yàn)一同樣的問(wèn)題。學(xué)生自然會(huì)想到厚紙片不會(huì)掉下來(lái)時(shí)因?yàn)槭艿揭粋€(gè)向上的作用力，這個(gè)作用力只能是大氣產(chǎn)生的，由此可見(jiàn)，大氣對(duì)硬紙片產(chǎn)生了壓強(qiáng)。
二、運(yùn)用對(duì)比性實(shí)驗(yàn)導(dǎo)出物理規(guī)律
對(duì)于學(xué)生易于形成片面認(rèn)識(shí)的物理規(guī)律，設(shè)計(jì)針對(duì)性強(qiáng)的對(duì)比性實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生完成認(rèn)識(shí)上的飛躍。在做“探究二力平衡的條件”演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓學(xué)生仔細(xì)觀察并讀出卡片保持靜止時(shí)兩邊吊盤(pán)里砝碼的重力，并向?qū)W生提出探索性問(wèn)題：“二力在什么條件下才會(huì)平衡？”學(xué)生往往得出片面的結(jié)論：“二力平衡條件是二力的大小相等，方向相反?！边@時(shí)引導(dǎo)學(xué)生再仔細(xì)觀察如下兩個(gè)有針對(duì)性的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。①兩個(gè)力大小相等，方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上（即用兩個(gè)卡片拼合在一起代替原來(lái)的卡片）；②兩力大小相等，方向相反，作用在同一個(gè)物體（卡片）上，但兩力的作用線不在同一條直線上。通過(guò)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自己否定了原先的片面論斷，從而得出科學(xué)的結(jié)論：“作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力，如果在同一條直線上，大小相等，方向相反，這兩個(gè)力就平衡”。
三、聯(lián)想實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，體驗(yàn)新事物的存在對(duì)看不見(jiàn)、摸不著的物質(zhì)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的奇特現(xiàn)象，感受新物質(zhì)的存在。在引入紅外線的概念時(shí)，如果直接告訴學(xué)生紅外線的存在，學(xué)生會(huì)很難理解，甚至認(rèn)為無(wú)中生有。我們可以在“光的色散”實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在肉眼看起來(lái)沒(méi)有任何物質(zhì)的紅光外側(cè)位置上放一支溫度計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度計(jì)的示數(shù)很快上升。從溫度計(jì)的示數(shù)很快上升這種現(xiàn)象我們聯(lián)想到紅光外側(cè)位置上應(yīng)該存在某種肉眼看不見(jiàn)的物質(zhì)，由于它位于紅光外側(cè)位置上，就根據(jù)它的位置命名為紅外線。
四、分析與總結(jié)物理模型，降低實(shí)驗(yàn)探究的難度
物理器材的原理和結(jié)構(gòu)決定了器材的使用方法。在物理儀器和器材的使用方法教學(xué)中，理解儀器的原理和結(jié)構(gòu)可以降低實(shí)驗(yàn)探究的難度，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)器材使用方法、使用規(guī)則的理解。在“探究滑動(dòng)變阻器的使用方法”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，首先要給學(xué)生分析滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)和原理，然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理分析接入A、B接線柱時(shí)，無(wú)論向哪移動(dòng)滑片A、B間的都不發(fā)生變化；接入C、D接線柱時(shí)，無(wú)論向哪移動(dòng)滑片接的都是一根金屬桿（相對(duì)于一根導(dǎo)線），C、D間的電阻絲長(zhǎng)度也不可能發(fā)生變化。只有一個(gè)接線柱接在電阻絲上，另一個(gè)接線柱接在金屬桿上，移動(dòng)滑片時(shí)電阻絲長(zhǎng)度才能發(fā)生變化。接著讓學(xué)生分析下接線柱選A時(shí)電阻值的變化規(guī)律，下接線柱選B時(shí)電阻值的變化規(guī)律，從而得出結(jié)論：滑動(dòng)變阻器的接線柱選擇應(yīng)該“一下一上”，電阻值的變化規(guī)律是由下接線柱決定的。顯然，培養(yǎng)學(xué)生使用基本儀器的技能，必須要注意把掌握儀器的方法與儀器的原理結(jié)合起來(lái)，這樣既有利于鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，又能幫助學(xué)生理解為什么這樣使用儀器。
五、利用邏輯推理進(jìn)行理想實(shí)驗(yàn)
進(jìn)行理想實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，同時(shí)也是運(yùn)用邏輯思維進(jìn)行高度科學(xué)抽象的過(guò)程。理想實(shí)驗(yàn)是一種創(chuàng)造性的思維活動(dòng)，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充和跨越。在“探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生已經(jīng)觀察到小車受到的阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)的路程越長(zhǎng)。接著引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行邏輯推理：如果小車在絕對(duì)光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，即受到的阻力等于零，小車將怎樣運(yùn)動(dòng)？小車運(yùn)動(dòng)的路程將無(wú)限長(zhǎng)，沿著直線一直運(yùn)動(dòng)下去，它的速度不會(huì)發(fā)生變化（做勻速直線運(yùn)動(dòng)）。
六、運(yùn)用逆向思維，提出新問(wèn)題
有許多把事物反轉(zhuǎn)一下或把順序調(diào)換一下就解決了停滯不前的問(wèn)題的事例。比如，1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第利用逆向法，終于在1831年實(shí)現(xiàn)了“磁轉(zhuǎn)化為電”。牛頓根據(jù)開(kāi)普勒提出的行星運(yùn)動(dòng)三大定律，經(jīng)過(guò)逆向思維，從而提出“行星為什么這樣運(yùn)動(dòng)”，通過(guò)嚴(yán)密的推理論證、分析歸納，找到了天體運(yùn)動(dòng)的原因，總結(jié)出了的萬(wàn)有引力定律。物理學(xué)家的逆向思維活動(dòng)的獨(dú)特和新穎，使他們創(chuàng)造活動(dòng)成為物理學(xué)發(fā)展史上璀璨明珠。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，我們不妨模仿科學(xué)家使用過(guò)的逆向思維提出新問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的興趣。
（作者單位：陜西省勉縣新街子鎮(zhèn)九年制學(xué)校724205）
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