實驗的培養(yǎng)目標(biāo)

1、實驗的培養(yǎng)目標(biāo)、考核標(biāo)準(zhǔn)及實施方案物理科組一、 實驗的培養(yǎng)目標(biāo)實驗教學(xué)和考核在于提高學(xué)生的以下三個方面的能力，即：實驗準(zhǔn)備能力、實驗操作能力、解釋總結(jié)能力。 “實驗準(zhǔn)備能力”包括“明確問題能力”和“計劃實驗?zāi)芰Α?。具體分為： 應(yīng)用所學(xué)的知識、原理、理論及方法來提出假設(shè)。 選擇適當(dāng)?shù)膬x器和材料，包括正確的讀數(shù)和分析方法。 確定實驗的變量、明確步驟。 考慮到有效又安全的程序。 “操作實驗?zāi)芰Α敝傅氖前匆蟀踩貙嵤嶒?；正確地使用儀器和材料、測量及記數(shù)： 檢查儀器（比如：零刻度）、正確地設(shè)置儀器（比如：校正）、選擇合適的標(biāo)尺 準(zhǔn)確、詳細(xì)地觀察 記錄的數(shù)據(jù)與儀器所提供的精度一致 根據(jù)實驗情況調(diào)整相關(guān)

2、步驟 “解釋總結(jié)能力”包括： 通過評估實驗誤差來評估實驗數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性及實驗技巧：知道物理量的大小的可能級數(shù)；區(qū)別系統(tǒng)誤差和隨意誤差；認(rèn)識到產(chǎn)生重大誤差的原因；估計單個測量的可能的誤差；估計最終計算量的誤差影響。 運用觀察、解決熟悉和不熟悉的問題及測試假設(shè)來處理實驗數(shù)據(jù)，以便達到實驗?zāi)康摹?應(yīng)用知識：解釋實驗結(jié)果，推出有效的實驗結(jié)論；評估實驗、對實驗修改進行建議。 用清晰、恰當(dāng)?shù)姆绞饺缥淖?、表格和圖形交流信息、結(jié)果、總結(jié)及思想。二、 實驗的考核標(biāo)準(zhǔn)實驗方法（2分）：考生應(yīng)該能無幫助的情況下自行組合實驗儀器，采集適當(dāng)多的數(shù)據(jù)（如：6-8個數(shù)據(jù)）和適當(dāng)?shù)娜?shù)范圍或指定的數(shù)據(jù)。正確讀數(shù)及重復(fù)讀

3、數(shù)求平均值，如測振動的時間?？忌苷_地從原始數(shù)據(jù)來推導(dǎo)實驗結(jié)果，并且會從原始數(shù)據(jù)的有效位數(shù)來確定結(jié)果的有效數(shù)據(jù)。一般來說，結(jié)果的有效數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)相等或多一位。結(jié)果的精確度要高，這可從學(xué)生的曲線圖上的點的分布來考證。學(xué)生在實驗準(zhǔn)備過程中的要求明確：實驗?zāi)康慕?jīng)過思考，選擇自變量X與變量Y要根據(jù)自已的想法，預(yù)測實驗的結(jié)果，并畫出預(yù)測的實驗圖形決定合理的變量的范圍并有時需要快速測試。決定所要測量的數(shù)據(jù)的個數(shù)（通常6-10個點）。將怎樣測量你的變量？可能是直接測量的原始數(shù)據(jù)，可能是通過計算出來的數(shù)據(jù)。可能有時要有效地利用EXCEL電子數(shù)據(jù)表。要考慮如何讓讀數(shù)可靠、準(zhǔn)確及精確。繪制圖表，包

4、括的欄目有原始的數(shù)據(jù)（單位）、處理的數(shù)據(jù)（單位）準(zhǔn)備好標(biāo)有XY變量的坐標(biāo)紙，XY變量一定要在圖表中出現(xiàn)結(jié)果表述（3分）實驗數(shù)據(jù)填寫在自行設(shè)計的表格中，表格包括原始數(shù)據(jù)及處理的數(shù)據(jù)。表格的欄目須與實驗操作相符合，同時要寫出物理量及單位。同一個物理量的所有的原始數(shù)據(jù)的讀數(shù)的準(zhǔn)確度必須一致。比如：一個長度測量最小準(zhǔn)確到毫米，那么所有的長度測量值都須準(zhǔn)確到毫米。精確度必須與測量工具相一致，如：用一毫米刻度尺測長度，記錄值不允許出現(xiàn)“2CM”。 通過原始數(shù)據(jù)進行計算而得的結(jié)果，其有效數(shù)據(jù)須與原始數(shù)據(jù)的最少的有效數(shù)字相等或多一位，例如：測量的電勢差和電流的有效數(shù)字分別為2位和3位，那么，通過歐姆定律進行計

5、算的電阻的有效數(shù)字應(yīng)是2位或3位，而不是1位或4位。如果電壓、電流的有效數(shù)字都是3位，那么電阻的有效數(shù)字應(yīng)是3位或4位。也有些特殊情況，當(dāng)用厘秒表測量時，允許在啟動表及停表時的誤差，周期可給至3（或4）位有效數(shù)字。建立合適的表格一般遵循以下規(guī)則：從左到右：原始數(shù)據(jù)放在左邊，處理后的數(shù)據(jù)放在右邊所有的欄目必須同時有物理量和單位，并且與圖中的單位完成一致。同一縱欄中的原始數(shù)據(jù)的小數(shù)位數(shù)必須相同，與測量所用的儀器相符。處理后的數(shù)據(jù)應(yīng)反映原始數(shù)據(jù)的不確定值：如果原始數(shù)據(jù)是兩位有效數(shù)據(jù)，處理后的數(shù)據(jù)應(yīng)是兩位或三位。例如：一個學(xué)生研究熱敏電阻如何隨溫度的變化而變化。以下表格有8處不對之處。V/vI/mA平

6、均值IRkT/0CT上升T下降3.0968791.53.284.03.021201141172.58103.01341381362.21153.11751801771.75211.581141291221.3300.761701611650.46150曲線描圖（4分）坐標(biāo)軸應(yīng)清楚地標(biāo)出物理量和單位；按慣例劃出坐標(biāo)方向，X軸與Y軸的尺寸至少要占據(jù)坐標(biāo)紙的一半；選擇的坐標(biāo)尺度要易于計算，并均勻地標(biāo)上數(shù)字；所有采集的數(shù)據(jù)要畫到坐標(biāo)紙上；數(shù)據(jù)點在坐標(biāo)紙的空白處無分；點上去的點不能過粗。所做出的曲線圖應(yīng)使所有的點均勻地分布在其兩側(cè)，線過粗或折線不能得分。線將過問題中特指的點。該畫曲線的地方畫成直線不能得

7、分；如要計算斜率，取得兩點要足夠的遠(yuǎn)；所做的三角形至少要占據(jù)一半以上的線長度。從曲線圖中讀的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，考生要會從坐標(biāo)起點不是0的圖形上推算截距。在設(shè)計坐標(biāo)、確定標(biāo)尺、描繪及作圖上的具體要求：選擇合適的橫、縱坐標(biāo)：盡可能使函數(shù)關(guān)系為一次函數(shù)。如：y= (1/2)gt2, 橫坐標(biāo)為t2（不用t），縱坐標(biāo)為y。合適的標(biāo)尺：標(biāo)尺的選取必須是便于計算（1:1，1:2，1:5，1:10等；1:3，2:3，3:5等是不合適的標(biāo)尺），并使所描的點分布占據(jù)一半以上的空間。描點：點必須與表格內(nèi)的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)。做出一條具有平衡特點的最佳圖線。例如：以下4幅圖中，只有第二行的左邊的圖是最佳圖線，另外5幅都存在問題。

8、xxxxyyyyxxyy分析問題（3分)實驗提問通常要求用曲線圖的結(jié)果來進行一些分析。這樣，學(xué)生必須要注意正確地使用單位和取正確的有效數(shù)字。求斜率求截距通過函數(shù)關(guān)系式，找出所要求的物理量與的關(guān)系，從而求出所要求的物理量。分析儀器的精度、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、測量誤差、系統(tǒng)誤差和偶然誤差。. 儀器精度與數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度與真實值越接近的，準(zhǔn)確度越好；數(shù)據(jù)越接近平均值的，精度越好。準(zhǔn)確度：好 不好 好 不好精 度： 好 好 不好 不好比較米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器三種儀器的精度：序號儀器名稱測量的讀數(shù)舉例儀器的精度的比較1毫米刻度尺1.20.1cm不好2游標(biāo)卡尺1.210.01cm較好3螺旋測微器1.2120.0

9、01cm最好. 儀器的精度儀器本身所決定的測量的不確定性通常為最小刻度的一半，如：序號儀器名稱儀器不確定讀數(shù)舉例1最小分度為0.2秒的秒表0.1s16.2s2最小分度為10C溫度計0.50C22.50C3最小分度0.1A的安培表0.05A2.15A. 測量值的最大不確定值：不確定值=（測量的有效最大值-測量的有效最小值）/2它不僅由所使用的儀器決定，也受實驗過程的諸多因素的影響。如：個人的測量技術(shù)等。. 系統(tǒng)誤差與偶然誤差系統(tǒng)誤差：測量值總是向真實值的某個特定的方向偏，它不可以通過多次測量來消除，但它可以通過提高實驗技能與校準(zhǔn)等方法來減小或消除。引起系統(tǒng)誤差的原因有很多，如：零誤差；視差；儀器

10、刻度未校準(zhǔn)；反應(yīng)時間。消除或減小相應(yīng)的系統(tǒng)誤差的方法有：校準(zhǔn)；平視，借助平面鏡、三角板等輔助工具；與標(biāo)準(zhǔn)刻度相比較；讓測量的時間間隔足夠長；用同樣的參照物（如：光或聲）來確定起、末的時刻。偶然誤差：測量值分布在平均值兩側(cè)，它可以通過多次測量然后求平均；或通過作圖畫出最合適的線來減少誤差。消除或減小偶然誤差的一些措辭：讀數(shù)時，借助三角尺或平面鏡；測線的直徑：在不同位置多次取值；測振動周期：測量多次振動的時間，再求平均值；測V/I特性：按V增大的順序測一組數(shù)據(jù)，再按V減少的順序測一組數(shù)據(jù)，平均同一V下的I值；測重力作用下的伸長量：按G 增大的順序測一組數(shù)據(jù)，再按G減少的順序測一組數(shù)據(jù)，平均同一G下

11、的伸長量。提出改進意見三、 教學(xué)和考核的實施方案實驗教學(xué)實施方案：老師在學(xué)段開始的時候，設(shè)計2個左右的實驗給學(xué)生練習(xí)：一些實驗有助于幫助學(xué)生理解理論，一些實驗有助于養(yǎng)成學(xué)生的計劃性，還有一些實驗可用來培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，另一些實驗可鼓勵學(xué)生盡可能地取得準(zhǔn)確的結(jié)果和獲得精確、可靠的答案。同時準(zhǔn)備3套2組不同的實驗，每個學(xué)生做一次實驗。在每一次的實驗里，每3組學(xué)生的實驗內(nèi)容相同。學(xué)生在做實驗之前必須對此實驗有所準(zhǔn)備：不允許進入實驗室之時，還對實驗?zāi)康囊粺o所知。學(xué)生應(yīng)當(dāng)明白實驗原理、知道所選用的器材、并對此實驗的實施作了一些準(zhǔn)備。所有的文字報告須寫在A4紙上，用環(huán)形針扣好或用釘書針釘好報告。因為時間

12、局促，表格盡可能地在實驗之前準(zhǔn)備好。全班同學(xué)分成2部分。當(dāng)一半的同學(xué)做實驗時，另一半的同學(xué)可在教室等學(xué)習(xí)場所完成其他任務(wù)（如做練習(xí)或考試等）。培養(yǎng)學(xué)生自律和責(zé)任感。一堂實驗課的時間為連續(xù)2課時，中間不休息。實驗時，學(xué)生可允許3-4人一組，每個學(xué)生必須完成自己的實驗報告。不允許兩人完成一份實驗報告。實驗考核的實施方案對實驗的考核分為“操作”和“試題”兩種方式： “操作”考核在每學(xué)段的第8周進行，考核的成績作為第三段的平時成績?？偡譃?2分。（參見實驗的考核標(biāo)準(zhǔn)），學(xué)生在老師的相關(guān)要求下，在2節(jié)“連堂課”內(nèi)完成實驗安裝、數(shù)據(jù)采集、圖形描繪、數(shù)據(jù)處理和實驗分析等，上交實驗報告。“試題”考核：可以是考

13、核實驗解釋和總結(jié)能力的一種方式?？梢栽谶x擇題和計算說明題中出現(xiàn)。例如：1、 選擇題型：例(考查數(shù)據(jù)與圖形處理能力)：一名學(xué)生在研究力的大小隨時間做一次函數(shù)變化的關(guān)系中，獲取了如下圖所示的5組數(shù)據(jù)，那么最符合實驗結(jié)果的直線的斜率為：t/sF/N0 1 2 3 42520151050（A）5N/S（B）6N/S（C）7N/S（D）8N/S（E）10N/S2、 計算和說明題型：例（考查實驗的解釋能力）：你的一個好朋友向你借昂貴的鉆石項鏈去參加一個舞會，你礙于情面，借給了她，但你又有點擔(dān)心，所以你用天平仔細(xì)地稱量了鉆石項鏈，讀數(shù)為8.17克。天平的準(zhǔn)確度為0.05克。第二天，你朋友還回了項鏈，你又稱量

14、了一次，發(fā)現(xiàn)此次的稱量值是8.09克。你認(rèn)為這還是你的鉆石項鏈嗎？為什么？附一：測定你自己的輸出功率姓名 實驗伙伴分?jǐn)?shù)實驗?zāi)康谋緦嶒炌ㄟ^測定你從科學(xué)館的一樓上到六樓的向上運動過程中的克服重力做功的最大功率，理解人和機器的功率的數(shù)值等于單位時間內(nèi)所做的功的大小。背景知識所有的機器都有自己的功率，功率是描述做功快慢的一個物理量。人也相當(dāng)于機器，有功率：有的人功率大，也就是說他們在比較短的時間內(nèi)能完成與別人相同的工作總量。在這個實驗中，你需要測量你從科學(xué)館的一樓上到六樓的時間和所上的高度。情景分析為了完成這個實驗?zāi)康?，先分析出你在運動過程中的受力情況是有有助的。因此，在你實驗之前，請回答以下問題：1 畫出你勻速跑上樓的受力分析圖2 討論你如何得知當(dāng)你勻速上樓時所受的向上的力的大小3 寫出你克服重力做功表達式與你身體的輸出功率的表達式實驗過程一旦你清楚地了解了你實驗原理和實驗所需要的測量的量，請設(shè)計一個數(shù)據(jù)表格、測量、計算功率。用尺測量1-6樓的高度，用表測你運動的時間。實驗表格 在以下建立一個實驗的表格實驗總結(jié)寫出一個與你實驗?zāi)康南嚓P(guān)的結(jié)論：附二：學(xué)生的實驗報告我校1名高二學(xué)生在“測定自己的輸出功率”的實驗中所做的表格，具有一般性，反映出學(xué)生在實驗方面的科學(xué)素養(yǎng)有待加強。表一： 1st 2nd 3rd T(s)2723.524.75h (m)