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1高中物理演示实验改进的研究(提纲)一、问题的提出⒈有些实验的方法缺乏科学性⒉有些实验操作烦琐、不易成功⒊还有一些装置看似简单的实验，实际操作很难达到预期的效果⒋教材中一些学生感到抽象、容易混淆、接受困难的地方，却缺少一些直观的演示⒌一些实验内容陈旧落后，缺乏趣味性二、解决方法（一）演示实验改进的方法⒈比较研究法⒉需求点列举法⒊缺点列举法（二）演示实验的改进原则⒈简单方便原则⒉现象清晰的原则⒊提高演示实验的生动性原则⒋增强演示实验的科学性原则⒌重视演示实验的安全性原则（三）实验改进的有效途径⒈弃旧迎新，用玩具替代常规的演示仪器⒉改变实验思路，用等效替代法来呈现元件的用途和功能⒊老房子重装修，改进原有实验仪器，增进演示效果⒋改变实验观念，重视创设问题情境，激发学生探奇心理三、具体的实验改进（一）增添小实验，看似信手拈来⒈物体下落的快慢与物体所受重力无关⒉绳子的长短与施力的大小没有关系物理演示实验的仪器选择与呈现方式(提纲)绪言一、选择有效的演示仪器⒈新手粘来，从手边的小物件中选择演示仪器实验1实验2实验3⒉弃旧迎新，用玩具替代常规的演示仪器实验1实验2实验3⒊老房子重装修，改进原有实验仪器，二、设计有效的演示的呈现方式⒈改变实验思路，用等效替代的方式来呈现⒉改变实验观念，以设疑的方式来呈现⒊调动人体感官，从人体体验出发来呈现⒋引用艺术形式，以魔术杂技的方式呈现结论2⒊静止的物体受到的摩擦不一定是静摩擦也可以是滑动摩擦⒋运动与相对运动的区别⒌重力与正压力间的关系⒍用茶杯做水流星实验⒎用塑料袋和水演示曲线运动的条件，抛体运动的轨迹⒏用扫把显示摩擦力的方向⒐用啤酒瓶和百元纸币演示物体的惯性或动量定理⒑用遥控玩具车来演示作用力和反作用力⒒用玩具手枪和子弹引入动量概念⒓用气球演示反冲运动⒔用溜溜球演示动能与重力势能的转化⒕演示相同的动量变化量所需的时间越短受力越大⒖用玩具弹性小球演示动能与势能的转化⒗用欧姆表测量白炽灯泡的电阻⒘会动的铝箔“天桥”⒙用演示小实验,构建习题的物理情景（二）改进现有效果不理想的演示实验⒈有关牛顿管的改进⒉“超重和失重”演示实验的两个改进方案⒊电容器充放电实验的改进⒋电容器放电实验的改进⒌对平行板电容器演示实验的改进⒍旋转式楞次定律演示器的改进⒎薄膜干涉实验的改进⒏“安培力演示实验的改进⒐振动图象描绘演示装置改进六、小结或演示实验改进的启示与存在问题（五）总结演示实验改进的普遍规律（四）把方法和经验整理成论文以便推广五、存在的问题3**********************高中物理演示实验改进的研究台州市实验中学课题组*摘要：本课题旨在针对高中物理演示实验存在的一些问题，如：实验的方法缺乏科学性；有些实验操作烦琐、不易成功；一些装置看似简单的实验，实际操作很难达到预期的效果等，采用比较研究法，需求点列举法，缺点列举法等方法，对一些易错的练习，或容易造成误解的生活表象，用手边的小物件或学生熟知的玩具来增添一些演示小实验，以帮助学生构建物理情景，达到正确理解物理现象或物理规律之功效；对现有效果不理想的演示实验进行改进，把方法和经验整理成论文以便推广，并从中总结演示实验改进的四个基本途径：⒈寻求替代，用新器材玩具代替旧的实验仪器，提高演示效果；⒉改进实验思想，改变演示实验的呈现方式，增加实验的趣味性；⒊根据需求增设新实验，突破教学难点；⒋罗列旧实验旧仪器的缺点，寻求改进的方案，呈现最佳演示方案。关键词：高中物理演示实验改进一、问题的提出物理学是一门抽象的，逻辑性很强的学科，严谨的表述、严密的体系、严格的推理验证，无一不显示这一点。加之中学生涉世不深，生活经验不足，实践经验匮乏，因此对抽象的物理概念、规律的理解与掌握，往往存在着或多或少、程度不等的困难，这就必须借助教师在课堂上做好演示实验去补偿。通过演示实验，将抽象的东西形象地展示出来、描绘出来，让学生身临其境、耳闻目睹、亲自获得具体的直接的经验，得到清晰的感性认识，从而在教师的启发引导下经过分析和推理、归纳和概括、上升到理性认识，形成物理概念，导出物理规律。所以在物理教学过程中，演示实验是学生认识物理规律的感性基础，是学生加深对物理概念理解的重要环节，更是培养学生的观察能力、思维能力、探索精神以及良好的学习方法的重要途径。我们在梳理现行高中物理教科书［人教社物理室：全日制普通高中教科书《物理》第1－3册，人民教育出版社2003年］过程中，发现其中的演示实验尚存有以下几方面的问题：⒈有些实验的方法缺乏科学性。如我们熟悉的牛顿管，它主要用来演示引出自由落体的定义，并用来说明“不同物体的自由落体运动，它们的运动情况是相同的”。但由于物体下落是通过把玻璃筒翻转过来而实现的，因此不可避免的会出现以下的缺点：⑴将玻璃管倒立的过程中，筒内重物具有了初速度；⑵由于重物的初速度具有水平分量，所以如果没有器壁阻挡，它的运动轨迹将是一条抛物线，而不会是垂直下落；⑶重物在运动过程中除了受重力以外，还受到器壁的作用力，这三点都与自由落体运动的定义不吻合，而且学生的视觉和思维还跟不上。本课题为2005年台州市教育科学规划研究课题，2007年11月结题。课题负责人：沈必芳；课题组成员：吴六满李宽宏吴兰韩静波张娇王红辉王杰荣廖炳君。本报告由沈必芳执笔。4⒉有些实验操作烦琐、不易成功。如显示微小电流方法的改进，在演示电磁感应现象中的右手定则、楞次定律等教学内容时，目前较普遍的方法是将切割磁感线的导线和用若干匝粗铜线绕成的螺线管接微电流放大器的输入端，所产生的感应电流经放大后通过输出端接演示电流表显示出电流的大小和方向。这种方法的缺点是：⑴需要在产生感应电动势的导体两端接微电流放大器，使装置复杂；⑵需要电池作为放大器的电源，使学生对演示电流表中电流的来源产生怀疑。⒊还有一些装置看似简单的实验，实际操作很难达到预期的效果。如研究电感对交变电流阻碍作用的实验电路，是利用双刀双掷开关S可以分别把这个电路接到直流电源或交流电源上。教材要求在实验过程中取直流电压跟交流电压的有效值相等。当开关S接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡变暗，就表明电感对交变电流有阻碍作用。该实验的设计存在以下两点不足：⑴实验中要求直流电压跟交流电压的有效值相等，需要一个非常复杂的电路来调节电压值，实行起来很不方便；⑵当开关S从直流电源扳到交流电源时，让学生观察同一只灯泡在不同时间里的亮度变化并对其进行比较，学生对实验结果的比较和判断有困难。⒋教材中一些学生感到抽象、容易混淆、接受困难的地方，却缺少一些直观的演示，如光的本性，分子间作用力，原子物理方面的内容等。⒌一些实验内容陈旧落后，缺乏趣味性。二、解决方法因此，在物理教学中，对一些演示实验做一些必要的改进或补充，以提高演示教学效果，是非常重要的。很多一线教师对一些演示实验提出了自己的改进方法和措施，他们的成功经验零散地见著于各报刊杂志，本课题研究目的就在于：通过搜集大量的资料与事实，并进行比较分析、归纳整合，以呈现演示实验改进的最优措施，提高演示效果，并从中总结出一些改进实验的方法和原则。（一）演示实验改进的方法⒈比较研究法。在搜集整理大量高中物理实验改进个案的基础上，从彼此的相互联系和差异的比较中观察与认识，从而探索其中的改进规律。⒉需求点列举法。需求，就是需要和求索。所谓需要就是人们对某种目标的渴求和欲望。所谓求索就是人们为了达到某种欲望而进行的追求和探索。本法就是我们在教学过程中，把自己的感受和对实验教学的期望加以比较，发现两者的差异，产生一种需求，从而设计出一种改进的方法。这种方法适用新实验的开发，针对一些易错的练习，易曲解的知识点，利用手边的小物件或学生熟知的玩具来做演示，看似信手拈来，却能很好地帮助学生构建物理情景，达到“千言万语道不清，一看实验便分明”的效果。⒊缺点列举法。通过发掘现有演示实验的缺陷，且一一列举，然后提出改进的或革新的一种方法。列举缺点，就是发现问题，只有发现了问题，才有可能找到解决问题的方法，从而达到解决问题的目的。每发现一个缺点，提出一个问题，就等于找了一个解决问题的突破口。这种方法5通常用在对已有实验的改进上，运用这种方法，笔者对牛顿管的改进的历程，以及有关自由落体的三种演示的比较做了比较归纳，存放在附件3——《有关自由落体的三种演示的比较》中。（二）演示实验的改进原则⒈简单方便原则。演示实验要做到三个简单，即仪器结构简单，操作简单，演示现象得出的结论简单。凡是能用简单的方法演示的实验，就不必把它的实验装置复杂化，那种片面追求“高”“精”“尖”的演示仪器，贪大求洋的做法并不足取。⒉现象清晰的原则。演示实验成功与否在很大程度上决定于实验现象是否清晰，增强现象的清晰度常有以下几种方法：①尺度够大，位置够高；②图象要竖直，运动方向要娶横向；③背景衬托；④采用对比表演手法⒊提高演示实验的生动性原则。设计和选择演示实验，要尽量做到生动、有趣、这样的演示实验能够最大限度的调动学生的积极性，充分发挥学生的非智力因素的潜能，留给学生的印象也是终身难忘的。⒋增强演示实验的科学性原则。演示实验的科学性是指实验原理和操作都符合客观实际，没有科学性的错误，组织安排符合学生的认识规律，能使学生认识所观察到的现象，获得正确的概念，学会分析推理的方法。科学性是实验教学的最基本要求,只有做到这一点，演示才能真实、科学地再现的物理现象，学生才能借助这些现象正确地理解物理概念，掌握物理规律。⒌重视演示实验的安全性原则。所谓安全性原则，就是在实验中必须确保安全，实验的设计和操作要科学、规范，避免一切对身体有害和有危险的实验，以免造成人员伤害事故；器件或装置选择要恰当，避免使仪器发生损坏等不良后果。这一原则是演示实验成功的大前提，非常的重要。（三）实验改进的有效途径⒈弃旧迎新，用玩具替代常规的演示仪器：如：反冲实验，用气球代替水漏斗反冲演示仪，有一种叫“火箭”的气球，气球长长的，容量大，吹气口小，就是用来吹好气后，自由放飞的，在空气的反冲下，气球就象火箭一样射出去，实验简单，只要一只气球就好，效果却很明显；还有一种气球，冲气后放开它就会象陀螺一样在空中不停地转动，效果也很好。用最简单的仪器演示出最好的效果，用玩具代替演示仪器——这无疑是演示实验最理想的方案。⒉改变实验思路，用等效替代法来呈现元件的用途和功能，如日光灯的工作原理，通常的授课方式是：先介绍日光灯电路的构成元件，再介绍各元件的功能，最后连接一下电路，电灯亮了，课就完成了，从来没有想过要用演示来证实这些元件的功能，但是本课题组的李宽宏老师就想到了这一点，并投入了实践，取得了很大的成功，学生惊奇，赞叹，下课时，兴奋与喜悦挂在每个学生的脸上。此后李老师又把这节课的写成教学案例参加市论文评比，获得市一等奖。这一案例即附件2：《日光灯工作原理》探究式教学案例；⒊老房子重装修，改进原有实验仪器，增进演示效果，如有关自由落体运动的演示，不断改6进牛顿管，从翻转实现自由下落到移开磁铁下落，再到用电磁铁切断电源下落，使实验的科学性和可控性不断增强，从白色的羽毛和灰色的铁片到染色的羽毛和涂上油漆的铁片，使玻璃管的反光影响削弱，同时又增强了对比度，增强了实验的可见度，具体比较分析见附件1：《有关自由落体运动三种演示的比较》⒋改变实验观念，重视创设问题情境，激发学生探奇心理，增强演示效果，如变压器这节课，通常的授课方式是：先实物展示，告诉学生这就是变压器，再介绍其结构和工作原理，最后验证其确能起到变压的作用，便大功告成了，于是老师泛泛地讲着，学生淡淡地听着，一堂课如平静的西湖面，难见跌宕起伏，学生兴致不高，效果自然也不会很好。笔者有幸听到台州中学的陈敏建老师在洪家中学开的特级老师示范课，内容就是变压器，让我收益非浅，他这节课完全不是常规的上法，而是先拿出两个线圈，其中之一通上电，另一则与电灯相连，问电灯能发光吗？再说自己有办法使灯泡不与电源连接也能发光，接着在线圈上插上铁芯组成变压器，当其中一线圈接上低于小灯泡正常的工作电压时，另一个与之断开的线圈上的小灯泡却正常发光了，引学生的极大好奇，接着陈老师让他们来说说心中的疑问，