小实验在物理课堂中应用

第一篇：小实验在物理课堂中应用

小实验在物理课堂中应用

在新课程的教学背景下，有了新的教学理念、手段及方法，而“情景教学”是物理教学的一种重要手段。教学中“情景”的设置可以是文字描述的形式，也可以是多媒体动画形式，当然最具体、最生动、最有吸引力的还是小实验。小实验由学生直接参与，让学生有一种身临其境的体验，获得的知识也来自于他的直接经验，这样不但可以激发学生的学习兴趣，而且有助于培养学生的各种能力，发挥学生的潜能和创造力的培养，同时还能对学生进行物理思想与方法的教育和培养，将直接影响教学效果。

一、运用小实验，激疑导入，营造物理情景

对于物理课堂教学能否成功，新课的成功引入是非常重要的环节，所以新课导入是课堂教学中的一个重要环节。用小实验作为新课引入，不失为一种非常优秀的手段之一。因为由小实验所创设的情景，能向学生提供新颖、奇特、惊险、多变等强烈的感觉刺激，有助于吸引学生的眼球，使学生的思维快速地集中到课堂中来。同时小实验中所出现的现象往往出于他们的意料之外，而学生的好奇心会促使他们想知道为什么会出现这样的现象而积极地思考并渴望得到答案，这样有利于学生产生想认真学习这节课的想法，从而使学生从被动学习转变到主动学习，达到教学的目标。

『典例１』在讲授《自由落体运动》时，先引导学生做一个小实验：测反应时间。教师先提出问题：同学们的反应一定很快，想知道你们的反应时间是多少吗？我这里有一把能够测量反应快慢的尺子（尺子事先在背面贴上位移对应的时间），哪位同学愿意上来测量一下？接着介绍规则：请一位同学把手放在尺的下部10cm处，做好捏住它的准备，眼睛盯住老师的手，当看到老师松手的动作后，立即用手指捏，越快越好。并记下捏住的刻度。然后请告诉大家你捏住的刻度，是多少？教师结合尺的背面的时间刻度宣布：实验者的反应时间是××？学生很惊奇，想知道其中的奥秘。教师乘机说，今天我们来共同研究尺子下落的运动----自由落体运动。这样增强了求知欲，又顺利地引出了新课。

『典例２』在讲授《力的分解》时，教师先做一个小实验。用一根细线穿过重锤的钩子，可以把重锤悬挂起来，先将细线的两端点合拢，然后慢慢分开，当两线分开到某一夹角时，只听“轰”的一声，重锤落到桌面上。此时教师向学生提问：在两细线的夹角逐渐增大过程中，为什么细线会断裂呢？为了解决这个问题，本节课我们来学习的新的知识---力的分解，从而引出新课。这样学生将带着疑问来学习探究新课。

二、运用小实验，澄清认识，感悟物理世界

在学习某些物理知识前，由于先入为主和生活经验等原因学生会形成错误认识。为了纠正学生已形成的错误认识，建立正确的物理概念，充分挖掘物理教学的丰富内涵，巧妙利用小实验所展示的新奇的实验现象，同时抓住疑点巧妙运用设疑技巧，适时引导学生发现问题，从中感悟物理世界，收到很好的教学效果。

『典例３』在讲授《自由落体运动》时，为了建立正确的自由落体模型，我设计了以下对比实验。先从同一高度由静止同时释放一个铁球和一张纸片，结果铁球下落快。学生结合日常生活的经验就大胆认为，重物下落快。教师追问，这个结论是否具有普遍性呢？接着做实验，取两张相同的纸片，将其中一张用剪刀剪去一半，剩下的一半揉成纸团，再次从同一高度由静止同时释放纸团和纸片，结果观察到纸团下落快。学生仿照前一个实验的分析，得出结论：轻物下落快。教师进而提出：“两个实验为什么会得出相反的结论呢？”。学生思考后回答，物体下落的快慢与轻重无关，纠正了“重物下落快”的错误认识。教师引导：是什么共同的原因使纸片比铁球和纸团都下落得慢呢？学生想到：纸片受到空气的阻力作用比较大．然后再过渡到另一组对比实验，分别取三个相同深度的量筒A、B、C，并排放在水平桌面上，量筒B和C分别装上清水和洗洁精配制的溶液，将三个相同铁球同时同高度释放，观察到钢球运动的快慢不同，这说明阻力对物体的运动有影响，且阻力越大，对运动的影响越大。接着在量筒C里面再做实验，取形状和体积完全相同的铁球和塑料球，同时同高度释放，结果铁球运动快。从而得到阻力相对重力越小，对运动的影响就越小。教师再引导，如果没有阻力，物体下落的情况回怎样？自然地引出“牛顿管”实验，用抽气机抽走牛顿管中的大部分空气，里面近似认为是真空状态。将管中的羽毛和铁片同时同高度释放，结果观察到下落一样快。最后得出关键性的结论：没有阻力，物体只受重力由静止开始下落的运动的快慢都是相同的，物理上就把这种运动叫自由落体运动。

这些小实验虽然过程非常简单、操作也很方便。而且学生亲手操作增加了实验的真实性，也提高了学生的吸引力，而对直接参与的实验者来说，既满足了好奇心，也有了成功的体验，从中感悟到物理世界的奇妙。

三、运用小实验，参与合作，探究物理规律

在新课程的理念下，把培养学生的合作学习能力和探究能力放到特别重要的位置。探究式学习是通过发现问题、研究探索，从而获取技能的一种学习形式。这种学习形式的关注是探究的过程，培养的是学生的思维能力特别是创造性思维能力的培养。在物理课堂教学中，老师必须选择时机，精心设计小实验来培养学生的合作、探究能力。

『典例４』在讲授《曲线运动》时，要求学生利用提供的器材设计实验探究物体做曲线运动的条件。提供的器材是为光滑玻璃板、小钢球、磁铁和加速斜槽。学生分小组合作，先制定实验方案，然后进行探究，最后交流展示。学生的实验探究过程与结果记录如下。

实验条件及结果记录表格：小球在玻璃板上的运动初速度：沿水平标志线向右.最后得出结论：物体做曲线运动的条件是受到合外力，且合外力与速度不在同一直线上。

虽然是小实验，如果采用生活或实验室中的一些常见易得的器材来完成，这样让学生们觉得接近生活实际，更加相信物理就在我们的身边，同时对物理教学起着十分重要的作用，在我今后的物理教学中将会起到更大的作用。

四、运用小实验，验证应用，掌握物理知识

为了让学生理解知识、掌握知识，最终能灵活应用知识。虽然在物理知识很多来自于生活实际，但高于生活，尤其是有些知识又非常抽象，单凭学生自己的生活经验以及现有的知识很难理解，而教师则可以通过精心设计一些小实验，增加学生对知识的感性认识，从而使知识变得容易理解和掌握。

『典例５』在讲《机械能守恒定律》内容结束时，设计了一个小实验来结束新课：取一只小水捅，内装半桶水，用尼龙绢悬挂在天花板上如图所示。请一个学生紧贴墙壁站好，双手捧起水桶。让它距学生的鼻子1cm。然后将水桶轻轻释放，让水桶来回摆动。水桶经过一个摆动周期，又会向学生的鼻子撞来。这可不是看立体电影，而是一个贷真价实的运动着的水捅。学生若没胆过，肯定会逃走。倘若学生相信机械能守恒原理的话，一定会坦然地站在原位置上上，并深信水桶绝不

会碰上你的鼻子。问题就看学生敢不敢做这个实验,看看谁“真正相信（学会）了刚才学习的知识”。

这个小实验使同学们的积极性大大提高，既动手又动脑，巩固了所学的知识，达到了很好的教学效果。

『典例６』在讲授《力的分解》中的斜面上物体的重力分解时，教师设计了一组小实验。取一块长方形的夹板碎片，将一端放在平整的桌面上，另一端垫上书本，让夹板碎片形成一个斜面，将一个带有轮子的小车放在斜面上（忽略摩擦），手通过连接小车的橡皮条拉住小车。使小车静止，观察。观察发现，与小车连接的橡皮条拉长了，说明小车有沿斜面向下的分力（重力的一个分力）；同时看到夹板发生弯曲，说明有垂直斜面向下的分力（重力的另一分力）。如果在小车上加上几个钩码（即增加了车的重力），再观察。观察发现，斜面的弯曲程度变大，与小车相连的橡皮条变长了。这说明重力的两个分力因重力的增大而增大。如果改变（增大）斜面的倾角θ，重复上面的实验，再观察。观察发现，斜面的弯曲程度变小，而与小车相连的橡皮条变长了。这说明，斜面上物体的重力的两分力方向为沿斜面向下和垂直斜面向下，F1使物体下滑（故有时称为“下滑力”），F2使物体压紧斜面（如图）．其大小与斜面的倾角θ有关，且垂直斜面的分力

F2随倾角θ的增大而减小，沿斜面向下的分力F1随倾角θ的增大而增大。即验证

了两分力F1=mgsinθ，F2=mgcosθ的正确性。

第二篇：物理实验小课堂教案

物理实验小课堂教案 教学内容：物理小实验

教学目的：1.用神奇简单的物理实验现象激起小朋友们对科学的好奇心，2.拓展知识面，3.使学生在具体的问题情境中体会科学的奥秘

教学方式：以实验课堂的方式，同学们可以围成一个圈，在圈的中心做实验，这样就没有这么拘束，就像做游戏一样，让同学们以游戏的方式在玩中学到知识。教学内容：一.吸虹原理实验

1.准备三个矿泉水瓶子，三个广口杯，三根吸管

2.挑两个自愿和老师比赛的同学进行一场比赛，比赛内容：无论用什么方法，用吸管把水从矿泉水的瓶子里面移到广口瓶中，看谁用时少。让同学自由发挥，锻炼他们的散发性思维。

3.老师的方法:用一根吸管连接两个瓶子，向矿泉水瓶子吹气。（不出意外的话，老师的方法应该是最快的）

4.让同学们发挥自己的想象为什么老师的方法会很快。

5.解释原理，可以画一张图更加的生动形象，当对着密封的瓶子吹气时，瓶子里的空气变得越来越多，这时候没有地方去的饮料，就只能从吸管中流到杯子里，所以吹得越用力，流的速度越快，这个简单的物理现象就叫吸虹原理。6.让同学们都来尝试一下这种方法。二．烧不坏的纸

1.准备一瓶酒精，一杯水，一张纸，一

个火机，一把镊子（其他工具也可以代替）

2.给同学们变一个魔术，把火机点燃经过处理的纸（当然和正常的纸没有区别），然后燃烧一会之后，吹灭，见证奇迹的时刻，纸并没有被烧坏。3.让同学猜猜为什么纸会烧不坏

4．解释原理，把水和酒精按1：3混合，把纸放入混合的水中，这时候点燃，因为酒精可以燃烧,它蒸发吸收的热量远小于燃烧放出的热量,所以纸的温度还是会上升到燃点以上而烧起来,而水就只能带走热量,所以纸烧不坏.5.让同学们自己动手试验一下。

教学结尾：让同学们讲一下自己的感受，并让同学们在生活中注意观察神奇的现象。

第三篇：实验探究在物理课堂“光的反射”教学中的应用

实验探究在物理课堂“光的反射”教学中的应用

摘 要：物理是一门十分重视实验的学科。在我国的中学乃至高中阶段的物理教学中，实验探究教学一直都占有十分重要的地位。本文将针对“光的反射”这一具体课程，就实验探究在物理课堂教学中应用进行简要的分析。关键词：实验探究 物理 教学 光的反射

物理中的探究性实验是指：学生根据物理实验的特点、内容和教学实际情况，运用现有知识和技能，针对教师或者学生自身提出的实验课题，进行实验方案的设计，主动探究，最终得出结论的实验方式。这种教学方式旨在培养学生的创新意识，提高学生的分析能力和解决问题的能力，让学生在亲历实验的过程中收获知识并得到发展。

在“光的反射”这一课程中，运用实验探究的方法，往往能使整个教学起到事半功倍的效果。

一、激发学生的学习兴趣

实验探究式教学是一种相对于传统教学方式来说更加新颖更加自由的教学方式。传统的物理课堂教学只会一味的采取“满堂灌”的方式，老师在课堂上的任务就是不断的把知识灌输给学生，根本不需要学生进行思考、质疑。这种传统的教学方式不仅效率低下，而且枯燥乏味，不仅学生感到没有兴趣，连老师也会感到毫无生趣。就以“光的反射”这一课来说。传统式的物理课堂教学只会按照教学大纲上的要求，将有关光的反射规律和特点直接传授给学生，完全不留丝毫思考的余地。而这样做的后果往往就是，学生提不起兴趣，也无法记住老师教授的知识，导致最后一堂课的努力变成无用功。

而实验探究式教学采用的方式则大不一样。如某位教师在“光的反射”这一课中采取的方式。“光的反射”这一课，其教学目标是传授学生关于光的反射规律及其相关知识。这位教师在教学开始时，先是播放了一些关于光的反射想象的图像或者视频，如印度泰姬陵倒映在水中的影响，以及我国丽景泸沽湖倒映天空的美丽景色等，引起学生的注意。之后教师提出问题：“为什么建在地面上的泰姬陵会出现在水中，而天空的景色会出现在湖里呢？”这个问题看似简单，因此学生在回答上几乎是毫无顾虑：“因为水像镜子一样，所以把那些景色都照进去了。”这位老师又进一步提问：“那同学们这其中的道理吗？为什么这些景色都是倒映在水中，而不是大地上，不是石头上，不是树上呢？”通过这个问题，这位教师成功的引发了学生的思考，从而让他们对于“光的反射”这个现象产生了求知欲，也就产生了兴趣。因为成功激发了学生的兴趣，也就使得课堂上的教学位置发生了变化，使学生的状态从“要我学”变成了“我要学”，让学生从心态上处在了一个主动的地位。

二、培养学生自主探究的能力

实验探究讲究的是一个由实验向规律、知识或定理的探索过程。而这个过程则离不开课堂实验的进行。进行必要的课堂实验，不仅能帮助加深对于所学知识的理解和记忆，更能帮助学生提高分析问题、解决问题的能力。而自主性的实验探究，则是要求学生完全自主参与整个实验方案的设计、器材的选用以及结论的分析过程。对于某些课程，将其需要传授给学生的知识转化为需要学生进行实验

探究的课题，将静态的课堂讲解式的教学转化为动态式的研究型的教学，会让学生在物理课堂教学中体验到教学主体的地位，让他们感受到探索和研究的乐趣，让他们学习到科学探索的方法并养成严谨的态度，这些对学生的学习和发展都是大有裨益的。

如，在“光的反射”这一课中。学生们需要掌握的是光的反射规律，即入射角等于反射角。某位教师在讲授这个知识点时，他并不是死板的直接进行知识的灌输，而是采取了实验探究的模式。他先是让学生明白光照射在表面平滑的物体上会发生反射现象，然后便向学生提问：“那么，为什么我们在镜子里看到的物体都是和现实中的物体相对称的呢？光的反射存在什么规律吗？”从而将学生引向下一个课题。在这位教师的引导下，学生们纷纷猜想出了各种各样的规律，然而谁都没有合理的说法。之后这位老师就顺水推舟，引导学生模拟光的反射过程，设计一个实验，要能以科学严谨的方式计算出光的反射规律。而在老师的引导和帮助下，学生们最终设计出了一个实验：在平面镜上树立一张白纸，和白纸平行的两侧各放置一个带有标尺的支架。在右侧的支架顶端安装一个小型光线发射器，让其在黑暗的环境下发射出红光和纸面相切并照射到平面镜上，而反射的光线最终会照射到另一侧的支架上，然后通过标尺上的读数来计算光反射的规律。通过这么一个实验，学生们成功的得出了“光的入射角等于反射角”这一规律。教学目标不仅完成了，学生们也得到了各方面的提高。

三、培养学生的发散思维，让他们养成自主学习的习惯

“光的反射”这一课中，主要是讲述“镜面反射”下的规律，对于光的“漫反射”仅仅是略有提及。然而，教材里略有题及的知识并不代表就不值得去学习。掌握了实验探究方法的学生完全可以自主性的对于感兴趣的方面去研究，养成发散性的思维，从书本走向现实，从课内走向课外。教师也可以在课堂的最后向学生提一些难度不大但是具有研究意义的问题，如“我们为什么能从不同方向看到那些不发光的物体？”、“黑板为什么会反光？”等，引导学生对这些生活中的小问题去运用自己所学的知识加以探究，从而促进他们的进一步发展和提高。总 结：

在“光的反射”的课堂教学中应用实验探究法，不仅可以激发出学生的学习兴趣，还能培养他们自主探究的能力，培养他们的发散思维，让学生获得自主学习的能力。实验探究不仅可以运用于“光的反射”这一课的教学，同样也可以扩展到物理课程其他内容的教学。参考文献：

[1].赖少金.初中物理实验探究的教学及实施[J].新课程学习（学术教育），2010（4）[2].石尤.在实验探究中提高物理学习效果[J].学园：教育科研，2011（15）[3].杨大春.如何加强初中物理实验探究课教学[J].考试周刊，2011（67）

第四篇：数字化实验技术在物理实验中的应用

数字化实验技术在物理实验中的应用

戴儒京（江苏省特级教师）

所谓数字化实验技术，是以数字化设备为实验数据采集处理的工具、配套其它实验器材构建的现代化实验技术。数字化数据采集处理系统，由传感器、数据采集器和计算机组成。

以数字化实验技术为基础的物理实验，就是建立在上述实验仪器、实验技术、实验方法基础上的物理学实验。

数字化实验，是课程标准教科书的要求和需要，也是新高考和中考的要求和需要。也是物理学科发展的要求和需要。

实验是学习和研究物理学的最基本的内容、方法和手段。实验，包括学生实验和演示实验以及小实验等，要把传统实验和数字化实验结合起来。只有实验，才能学到真知识；只有实验，才能培养真人才；只有实验，才能真正提高教学质量。

数字化实验，是计算机辅助实验。课程标准教科书专门安排了一些电子计算机辅助实验，如：借助传感器用计算机测速度（教科书《物理》必修1 P25）、用传感器观察电容器的充电和放电（选修3-1 P31）等等。电子计算机，是现代化的标志和体现，学生通过用计算机做实验，不仅学了物理学，也学了计算机，可谓一举两得。

数字化实验，是新实验，不仅是新仪器，也是新方法。例如霍尔元件、斯密特触发器等实验。一些教师开始接触，不太了解，不太熟悉，往往有把数字化实验室闲置或充当门面。通过做实验，他们熟悉实验、熟悉仪器，并可能在应用的过程中有所创新，使数字化实验室充分发挥作用，以物尽其用。

1.数字化实验：传感器的应用实验

课程标准教科书《物理》不仅把传感器作为单独的一章知识内容，而且把传感器的应用实验（选修3-2 P70）作为学生实验和演示实验，新的高考大纲中也把“传感器的应用”实验作为高考内容。传感器在现代生活和工业、科技中也有广泛的应用，学生在实验中接触和了解传感器，对他们的高考和将来从事科学研究及工农业生产也不无帮助。

实验1.传感器的应用实验——光控开关

简单光控开关 背景资料： 在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。施密特触发器在数字电路及控制领域有广泛的应用，它属于电压触发方式，当输入电压达到某一阈值时，输出电压会发生突变，最重要的一点是，输入电压增加或减少时，电路有不同的阈值电压。以下图1为例 图 1 当输入电压Vi，当输入电压由低电位开始增加，如果ViVp状态开始减小时，当电压减到Vi=Vn时，输出电压Vo突变为高电平。施密特触发器的一大特点是Vp>Vn，Vh=Vp-Vn，以型号HEF40106B施密特触发器为例 图 2 Vp=3.0V，Vn=2.2V，而Vh0.8V。把VDD接上5V稳压电源，VSS接地时，图2是型号HEF40106B触发器的引脚示意图，由图可以看出，在同一块集成片上分别做了6块独立的施密特触发器，如果使用第1块，只需要在i1接输入电压，在o1接输出电压，然后分别把VDD到稳压电源，VSS接地，就可以工作了。

实验原理：

图 3

将电路按图3连接，RG为光敏电阻，R1，R2为电阻箱，LED为发光二极管，A点为施密特触发器的输入端，Y点为施密特触发器的输出端。适当选择R1，R2的阻值后，当外界光线很强时，RG上的电阻相对比较小，A点的电压小于Vp，Y点输出高电位，发光二极管两端的电势差很小，因此不能发光，当外界光线变弱时，RG上的电阻显著增大，A点的电压也显著增大，当增大到Vp=3.0V时，Y点输出低电位，发光二极管两端有大约5V的电势差，发光二极管开始正常发光，如果光线强度又进一步开始回升，RG上的电阻减小，A点的电压也开始减小，当A点的电压小于Vn=2.2V时，Y点又输出高电位，发光二极管熄灭。

为了更直观地了解整个电路工作过程，在分别用两个电压传感器对A点和Y点的电压进行实时测量，光强传感器测量，显示外界光线变化对电路的影响。实验目的：

了解简单光控电路，对自动控制有初步理解。实验装置：

计算机，数据采集器，光强传感器，两个电压传感器，两个电阻箱，施密特触发器，发光二极管，导线若干，学生直流电源。实验步骤：

1．先按电路图连接各个器件，并注意发光二极管的极性，和施密特触发器的引脚，具体情况可以参照前面的示意图，将VDD接到稳压电源的正极，VSS接到稳压电源的负极，i1接输入电压对应电路中A点，o1接输出电压对应电路中Y点。

2．调节R1，R2电阻箱的阻值，选择合适的电阻，将两个电压传感器与数据采集器的1，2通道连接，把光强传感器连接到3或4通道，然后将数据采集器与计算机连接，开启采集器电源，进入实验专用界面。

3．把两个电压传感器的两个信号输入端的分别导线短接，对电压传感器进行较零，然后把连接1通道电压传感器的信号正极接到电路中A点，同时把它的负极接到稳压电源的负极，也就是电路中的地，然后把2通道电压传感器的信号正极接到电路中Y点，同时把它的负极接到稳压电源的负极。

4．把光敏电阻的感应面朝上，将光强传感器与光敏电阻放置在一起，在采集间隔和采集数量窗口输入合适的数值，点击开始按钮。

5．用一块大的挡光物将光敏电阻附近的光线慢慢挡住，观察实验数据曲线，同时注意二极管的发光情况，当它开始发光以后，再慢慢把挡光物撤掉，结束实验。实验数据记录与分析： 1．输出电压与输入电压曲线

2．外界光强与输出电压数据关系

本次实验中R11500，R22000，从图上可以看出当光强为I139lux时，发光二极管发光，而当光强为I244lux时，发光二极管熄灭。

2.数字化实验：探究性实验

课程标准教科书不仅把原教科书的一些验证性实验改为探究性实验，而且新安排了一些探究性实验。这些探究性实验，用数字化实验仪器和方法去做，更为便捷。例如探究加速度与力、质量的关系（必修1 P75）、探究功与物体速度变化的关系（必修2 P17）等实验。通过探究性实验，提高学生研究、探究的能力，为培养创新能力打好基础。

实验2.探究（恒力做）功与物体速度变化的关系动能定理）

（动能定理（恒力）实验原理 牛顿第二定律讲述的是力与加速度之间的瞬时关系，表达式为： F = m a（1）其中，F是作用在物体上的合外力，m是物体的质量，a是物体的加速度——速度的时间变化率，表达式为： avdv 或 a（2）tdt2把（2）式代入（1）式，并将（1）式两边对位移积分（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为从x1到x2的区间内，合外力F的功，v1 和v2分别为物体在x1和x2处的速度，E k为物体的动能。也就是说，合外力的空间积累效应表现为物体动能的改变。在本实验中，我们探究在恒定拉力的作用下，小车的动能随时间变化的关系。其中，拉力由力传感器测得，速度由固定有挡光滑轮的光电门传感器测得，动能由速度的平方乘以质量的一半得到。实验目的 通过对（恒定）拉力和速度的测量，探究合外力的功与物体动能变化的关系。实验装置 SWRDISLab-100III数据采集器、光电门(Photogate)传感器、力传感器、动力学系统(包括导轨、小车、滑轮和支撑杆等)等。实验步骤 1.按图连接实验装置（注意平衡摩擦力）； 2.测量并记录小车和钩码的质量（第1次：小车402.81g，钩码19.91g）； 3.打开SWRDISLab软件，点击“教学专用软件”，进入“物理实验列表”中的“力学”部分，选择“动能定理（恒力—Photogate）”； 4.点击“校零”按钮，对力传感器进行校零； 5.设置“采集间隔”为5ms，“采集200个暂停”，以及“共采集200条数据”； 6.让小车静止在靠近光电门传感器的一侧（钩码将细绳拉紧），点击“开始”按钮； 7.当“开始”按钮的颜色变“灰”时，释放小车； 8.当小车运动到靠近支撑杆时，使小车停止运动，然后点击“结束”按钮； 9.观察“力—位移”、“速度—位移”和“动能—位移”关系曲线的特点；

6.当“开始”按钮的颜色变“灰”时，释放小车；

7.当小车运动到靠近支撑杆时，使小车停止运动，然后点击“结束”按钮； 8.观察“力—位移”、“速度—位移”和“动能—位移”关系曲线的特点；

9.任选一个位移区间，对力进行积分，并比较积分值和两个区间端点处动能的差； 10.改变钩码和小车的质量，重复步骤6~10（第2次：小车402.81g，钩码30.35g）。

实验数据的记录与分析

a)“力、速度 vs.位移”图表（小车402.81g，钩码19.91g）：

由图可知，从静止释放到制动前（去掉对应制动过程的最后两组读数），随着位移的增加，小车所受的拉力（中间的红色曲线）几乎不变，小车的速度（上方的绿色曲线）和动能（下方的蓝色曲线）不断增加，速度的变化率不断减小，但是动能的变化率几乎恒定。

b)力做的功与动能的变化（小车402.81g，钩码19.91g）： 如图所示，在所选的位移区间内，力做的功为WFS0.0630 J，两个区间端点处动能的差为0.0594 J（= 0.0832－0.0238），力做的功略大于动能的变化，二者近似相等，相对误差为5.71 %。

3．“力、速度 vs.位移”图表（小车402.81g，钩码30.35g）：

由图可知，从静止释放到制动前（去掉对应制动过程的最后4组读数），随着位移的增加，小车所受的拉力（中间的红色曲线）几乎不变，小车的速度（上方的绿色曲线）和动能（下方的蓝色曲线）不断增加，速度的变化率不断减小，动能的变化率几乎恒定。4． 力做的功与动能的变化（小车402.81g，钩码30.35g）：

如图所示，在所选的位移区间内，力做的功为WFS0.0911 J，两个区间端点处动能的差为0.0870 J（= 0.1269－0.0399），力做的功略大于动能的变化，二者近似相等，相对误差为4.50 %。

误差分析

1． 滑轮与力传感器挂钩之间存在摩擦力，使得力传感器测得的读数大于小车拉力的二倍；

2． 随着速度的增加，小车受到的（滚动）摩擦力略有增加； 3． 拉力做功的一部分转化为两个滑轮的转动能。

关键点

1． 抵消摩擦力。

注意事项

1． 采集间隔取默认值5ms，如果使用更大的采集间隔，那么当小车的运动速度很快时，位移的测量有可能出错；使用5ms作为采集间隔时，钩码与小车的质量比必须小于3/10。

3.数字化实验：应用传感器做实验，有些传统实验，用数字化方法即用传感器和计算机去做，也比传统的方法更方便，数据处理更快、更准确，图象更清晰、更迅速。

例如可以用位移传感器或光电门代替打点计时器做探究小车速度随时间变化的规律（必修1 P34）等实验。用电流传感器和电压传感器代替电流表和电压表，做测定小灯泡的伏安特性曲线（选修3-1 P48）、测定电池的电动势和内电阻（选修3-1 P72）等实验。除“传感器的应用”实验外，还有许多用传感器作为实验仪器的实验，例如用传感器和计算机描绘简谐运动的图象（选修3-4P5）等等，我们统计有十几个。可以说：几乎所有的实验都可以用数字化方法做。实验3.测定电池的电动势和内电阻

测定电池的电动势和内电阻 背景资料：

通常的金属导体都是以金属键结合的晶体，处于晶格结点上的原子很容易失去外层的价电子，而成为正离子。脱离原子核束缚的价电子可以在整个金属中自由运动，称为自由电子，在不受外电场作用时，自由电子只做热运动，没有宏观的电量迁移，因而金属中各个部分都呈现电中性。当金属中存在静电场E时，金属中的自由电子在外电场的作用下，相对于晶格离子作定向运动，电子运动中必然与晶格相碰撞，达到某种平衡后，金属中电子有一个整体上的平均速度，导体中有稳定的电流，前面的分析都建立在导体中的静电场E是相对比较稳定的前提上。

如果将一个已经充好电的电容器的两个极板用导线连接起来，构成闭合回路，电路中就有电流通过，不过随着极板上带电量的减少，它们之间的电势差也在减少，电流很快就消失了。在电池的两个正极和负极上，分别带有正电荷和负电荷，当接入电路回路后，导线中的电子在电极电荷产生的静电场中开始运动，形成电流，如果两极上的电荷量得不到补充，那就不可能形成稳定的电流输出，电源的作用，不管是化学的电池，还是像范德格拉夫起电机之类的电源，都是将电荷从负电极搬运到正电极，这种搬运工作只能靠某种非静电力来完成，假设非静电力在搬运过程中做功qu，那u就是电源电动势，q为载流子的电荷量。实验原理：

图1 如图1所示的闭合电路中，电源的电动势为，内电阻为r，负载电阻为R，电路中的电流为IRr，可以看出，当负载电阻R足够大时，因为它和内电阻是串联在一起的，它两端的电压将非常接近于电源电动势，当R，即所谓开路或断路时，I0，U；当R0，即短路时，IImax

负载电阻两端的电压为Ur，这时候的电流最大。

RrR，也可以写为URrr，而电流为IRr，因此有UIr，这个关系在伏安曲线上表现为Umax，I0，也就是R时。如果R0，U0，Imaxr。在实验中用滑动变阻器做负载电阻，改变它的电阻，以同时改变电流和电压，在软件中作伏安曲线图后，取拟合线，线的斜率的绝对值就是r，曲线与纵轴的交点就是Umax，I0点，可以测出电动势。实验目的：

简单测量电池电动势和内阻。实验装置：

计算机，数据采集器，电池，滑动变阻器，电流传感器，电压传感器，导线等。实验步骤：

1．将数据采集器与电流传感器，电压传感器连接，然后将数据采集器与计算机连接，开启采集器电源，进入实验专用界面。

2．把电流传感器，电压传感器的两个信号输入端的导线分别短接，对电流传感器、电压传感器进行校零。3．按实验电路连接电路图，在专用界面的底部输入合适的采集间隔和采集数量，闭合开关，点击开始按钮，进行实验测量。

4．将滑动变阻器从最大滑为最小，或者从最小滑到最大，得到伏安曲线，然后对伏安曲线进行线性拟合。实验数据记录与分析：

1．电压变化：

2．电流变化：

3． 伏安曲线：

从图象可以得出，电池的电动势为E7.003V，内阻为r27.407。

数字化实验仪器，包括传感器、数据采集器和实验软件，是新仪器、新器材、新设备。南京师范大学苏威尔科技有限公司研发、生产的传感器、数据采集器和实验软件，以及配套使用的实验器材如动力学系统（包括滑轮、小车、滑轨、支架等），电磁学系统（如逻辑门电路、施密特触发器、霍尔元件实验等）等，是国内具有先进水平的数字化实验仪器，可以满足新课程对物理实验的要求和需要，可以促进物理实验教学质量的提高，可以促进物理实验的数字化、现代化。

第五篇：边学边实验在物理教学中的应用

边学边实验在物理教学中的应用

近十多年来，我们在初中物理教学中为了切实贯彻“以实验为基础的教学原则，真正把物理实验作为物理教学的重要内容看待，比较多地采用学生边学边实验的教学形式，取得了较好的效果，对于大面积提高物理教学质量，培养学生的能力起到了重要的作用。针对当前初中物理教学的现状，我们觉得仍然要加强边学边实验教学，充分发挥边学边实验的教学功能。

一、边学边实验教学的特点所谓边学边实验，是指学生在教师指导下，一边学习一边进行实验的教学组织形式；是指学生在教师的指导下，通过自己动眼、动脑、动手、动口（以下简称“四动”）去获取知识，培养学生用实验方法探索物理知识的能力。

边学边实验教学是一种低容量高密度思维的教学组织形式，可以因材施教，切合初中学生的实际课的容量是指一节课内运用新概念、基本规律、技能、科学方法的多少。高密度思维是指学生在一堂课上有较长的有意注意时间，并能充分地开展思维活动。

针对初中学生的特点，在课堂教学中，若比较多的采用边学边实验的组织形式，让学生通过“四动”进行学习，使各种感官受到刺激，就能延长学生的有意注意时间，促使大脑对各感官传输的信息进行综合分析，进而提高课堂教学的思维密度。

边学边实验的教学组织形式，改变了老师讲、学生听，老师写、学生抄，老师做、学生看那种因学生处于消极地位而使课堂气氛沉闷的情况。由于学生自己阅读材料，自己做实验，还可以讨论讲述，因此他们学习的主动性、积极性就能得到充分发挥。边学边实验的教学组织形式，充分体现了因材施教的原则。学生可以自定学习步调，有不懂的地方可以反复阅读教材，实验现象观察不清楚时，也可以反复做几次，自己解决不了的问题还可以问老师。同样，由于可以自定学习步调，优秀生的思维可以得到充分展开，自己可以学得深一点，多学一点。可见，边学边实验不仅使全体学生在不同程度上都能既获得知识，又提高能力，而且解决了将课堂教学统得太死，对学生个体间的差异不能因人制宜的弊端。

（二）边学边实验能够起到演示实验与学生分组实验的综合作用在演示实验的基础上，认真做好学生分组实验是激发学生学习物理兴趣的较好手段，是初中物理教学中大面积提高教学质量很重要的一环。但是，在实验教学中，我们发现演示实验和学生分组实验都存在一定的弊端。课堂中的演示实验是教师为学生提供感性认识材料的过程，它无法代替学生自己的活动，教学中如果把教师的演示实验改为学生的边学边实验，既能使学生对实验获得更加清晰的印象，学到物理知识，又能培养学生的实验能力，提高学生的学习兴趣和主动性。

学生分组实验大多是验证性和测量性实验，一般都安排在新课或一个单元教学之后进行，与课堂教学内容结合不够紧密。加上初中学生实验能力差，学生对实验的注意力常常集中在操作上，教师则往往忙于协助学生排除故障，师生完全处于被动状态，以致往往无法达到获取知识、培养能力的目的。采用边学边实验的教学形式后，学生在教师的指导下边看、边学、边实验、边思考、边讨论，能较快地掌握物理知识。边学边实验课一般安排在教室里进行。每个桌上都有一套仪器，每位学生都有动手的机会，有利于学生能力的培养。因此，从某种意义上讲，边学边实验起到了演示实验与学生分组实验的综合作用。

进行边学边实验教学的形式可以根据教材、学生以及器材的实际情况，采用多种方式进行。它可以安排在新课的开始，作为新课的设疑引学，起到激发学习兴趣的作用；也可以安排在新课的教学过程中，用来建立物理概念或得出物理规律，作为学生辨疑解难的一种手段，起到启发、帮助学生理解概念，解决疑难问题的作用；还可以安排在下课前的几分钟，作为复习巩固之用。在教学时间上，可以用一整节课时，也可以用半节课或几分钟。总之，根据教学的需要和可能灵活掌握，以达到最佳教学效果的目的

二、边学边实验的教学功能

（一）有利于学生理解和掌握知识

心理学研究表明，学生对学习内容的巩固程度，与学习的方式关系很大。一 般来说，学生通过听教师讲授，能够记住10％——20％；学生如能看到实物或现象，能够记住30％；如果学生既能听教师讲，又能看到实物或现象，能记住50％；如果学生看到实物或现象，自己又描述过，便能记往70％；如果学生既动手做过，又描述过，则能记住90％。而边学边实验，既让学生动手做实验，又让学生在实验的基础上讨论、分析，最后自己归纳出物理概念和规律。显然，这样的学习过程属于上面所说的最后一种情况。可见，边学边实验有利于学生理解和掌握知识。

（二）有利于培养学生的实验能力

教育家陶行知提倡手脑并用的学习方式。他在《手脑相长歌》中写道：“人生两个宝，双手与大脑。用脑不用手，快要被打倒！用手不用脑，饭也吃不饱。

手脑都会用，才算是开天辟地的大好老。“我们在初中物理教学中提出边学边实验，提出”四动“，正是遵循陶行知先生的教育理论去实践的。我国中学物理实验教学的现状是学生动手的机会太少。开展边学边实验，极大地增加了学生实验操作的机会，因此十分有利于培养学生的实验能力。

（三）有利于学生掌握学习和研究物理的方法边学边实验的学习探索过程，更接近人类认识客观规律的过程。因此，我们主张将课堂变为教师引导学生动眼、动脑、动手、动口的主动学习的活动场所。

在教师指导下，发挥学生的主体作用，把学生的兴趣（情感领域）、知识（认知领域）、能力（动作领域）等各种心理因素融为一体，使他们在直接参与边学边实验的过程中，逐渐认识到实验是获得物理事实的根据；实验是检验假设真理性的标准；逐步领会科学家是如何通过物理实验获得物理事实，并从而得出概念和规律的。可见，通过长期边学边实验的训练，学生将会逐步掌握物理学习和研究的基本方法。边学边实验不仅可以提高学生的学习兴趣，而且能够极大地调动学生的学习积极性。

三、实施边学边实验教学的策略

（一）恰当地选择学生边学边实验教学的内容教改实践表明，凡是与教学过程紧密结合，便于随堂进行并利于学生动眼、动脑、动手、动口，利于培养学生科学的实验方法和良好的实验习惯，利于发展他们智能的内容，都可选为学生边学边实验教学的内容。

1.根据中学物理教学大纲对能力、技能的具体要求，安排边学边实验的内容。例如，教学大纲中要求学生通过学习，会使用某些基本物理实验仪器，那么就应该采取边学边实验教学的形式，努力增加学生对这些仪器的使用频数，逐步提高学生使用这些仪器技能方面的要求。2.对器材的要求不是很高的演示实验，可以改为学生边学边实验。例如，课本上用铅皮和铅盒来演示物体浮沉条件的实验，若改为边学边实验，就可以让学生在课前准备好一支空牙膏管（尾端剪开）和一只玻璃杯。实验时，先让学生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里，它就在水中下沉，然后将牙膏管鼓起一些，它就能上福

3.将课本上的小实验和一些实验习题改为边学边实验。例如，制作橡皮筋测力计的小实验，可以配合“力的测量”进行边学边实验教学。再如，用纸盒可以将水烧开的小实验，反复弯折铁丝后弯折处会发烫等实验习题，都可以配合新课教学作为学生边学边实验的内容。

4.将课本上的部分学生分组实验改为边学边实验。有些基本仪器及其操作方法，在新课教学中学生已经掌握了，到学生分组实验时，就可以适当提高教学要求。？这样做有利于知识的巩固和思维能力、实验能力的培养。例如，初三将“电流表”、“电压表”改为边学边实验后，在新课教学中让学生学会电流表、电压表的使用，到下一节学生分组实验时，就可以增加“两表”的使用频数，这更有利于学生实验技能的培养。再如，初二第七章第一节“质量”和下一节学生分组实验“用天平称固体和液体的质量”，也同样可以采用边学边实验教学，都能取得较好的教学效果。

（二）千方百计地准备学生边学边实验教学的仪器边学边实验是一种上课形式的学生实验，一般要求两个学生用一套实验仪器。

对学生边学边实验仪器的准备要做到“五不一保证”，即仪器不宜复杂，操作技能要求不宜过高，实验规模不宜过大，一次实验所用仪器数量不宜过多，实验时间不宜过长；实验安全要有保证。由于初中物理实验仪器一般都比较简单，多数实验都是定性的，有些定量的实验精确度要求不高。因此，大部分初中物理实验仪器都可以自制，可供选择的器材也很广泛。例如，没有平底试管，可用废旧的平底小药瓶来代替；没有弹簧秤，可发动学生用废钢丝绕制，没有溢水杯，也可以用在玻璃杯上套两个橡皮圈的方法代替；等等。

引导学生积极参与自制教具学具的活动，不仅为边学边实验教学提供了一定数量的实验仪器，为物理教学创设了良好的实验条件，而且学生通过自制教具和学具，增长了才干，提高了动手能力。

（三）认真上好学生边学边实验课

边学边实验课一般包含下列三个环节：“设疑引学，辨疑解难，释疑巩固。”

“设疑引学”是教师通过一些物理现象和问题情景，使学生产生疑问，提出需要解决的问题。“辨疑解难”是要求学生对他们所提出的问题进行假设，估计可能的结果是什么，然后教师指导学生讨论如何用实验进行研究，拟订实验方案，并在学生实验观察和测定的基础上开展小组或全班讨论分析。学生在这一教学环节中，通过看书、观察、实验、思考、讨论、争辩、答问、练习、应用等，做到四动，从而既学到了知识，又培养了能力。“释疑巩固”是在教师的指导下排除疑问，通过练习、应用和小结等来运用和巩固所学的知识。上好边学边实验课的关键在于放手让学生去看、去想、去做、去说，尽量让学生提出问题，大胆猜想，设计实验方案和进行实验。教师做的主要工作是巡视、“集疑”、“布疑”，对个别差生进行适当辅导。对难点、重要的概念、分歧大的问题，组织学生讨论。

在适当的地方，教师给予必要的点拨。放手让学生自己去边学边实验，必须遵循因材施教、循序渐进的原则，要设计好边学边实验的阶梯，帮助学生步步深入。既不要使学习的跨度过大，使学生无从入手，又不要使学习的跨度太小，不利于学生的发展。在设计边学边实验的方案时，应注意了解学生实际，对实验教学中可能出现的问题，可能遇到的困难等，都要作充分的估计和准备。例如，在进行物体浮沉条件的实验时，教材的安排是先把鸡蛋放在浓盐水中，观察它的漂浮；然后在浓盐水中加清水，观察鸡蛋的悬浮和下沉；再加入浓盐水，观察鸡蛋的上福在实际操作时，加入清水的多少不容易掌握。会出现由于一下子倒入过多的清水，鸡蛋就下沉到杯底，而看不到悬浮现象，再加浓盐水时，鸡蛋就可能上浮不起来。有的老师在设计边学边实验方案时，作了如下的改动：让学生先把鸡蛋分别浸没在清水和浓盐水中，观察鸡蛋的下沉和上浮，分析鸡蛋的受力情况，得出下沉和上浮的条件。接着让学生缓缓地向浓盐水中加入清水，观察悬浮现象，分析得出悬浮条件，然后讨论为什么鸡蛋在清水中和在浓盐水中受到的浮力大小不同？为什么漂浮时和悬浮时鸡蛋排开液体的体积不同而受到的浮力却相同？这样处理，不但实验成功的把握大、效果好，而且学生容易理解