（精選）高中物理教學(xué)論文物理實驗設(shè)計的基本方法

1、物理實驗設(shè)計的基本方法物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，而我們目前的物理教學(xué)，基本上是停留在關(guān)于物理學(xué)的知識系統(tǒng)的歸納和理論體系的闡述上，就連物理實驗本身的教學(xué)，也是按教材的分析按部就班地進行純理論的講解其弊端是顯而易見的，如果考查的實驗不是教材所限的實驗?zāi)?？一、實驗設(shè)計教學(xué)的必要性年上海高考第四（）題要求測定陶瓷管上均勻電阻膜的厚度，就屬于設(shè)計型實驗但由于題目給出了全部實驗器材和所有相關(guān)量，使實驗定位在電阻或電阻率的測定上，又大大降低了實驗難度，只屬于局部設(shè)計型實驗無論命題者出于何種考慮，設(shè)計型實驗畢竟半遮半掩地出現(xiàn)了，這多少給教學(xué)工整理提了個醒從小處著眼，加強實驗設(shè)計教學(xué)上海作為高考改革的試點城市，其

2、成功的改革將為全國高考提供可能的改革方向，甚至一些新穎的題型和情境，都可能為全國高考所借鑒如年全國高考第題就是從年上海高考第一（）題脫胎而來的無疑上海高考關(guān)于實驗設(shè)計的考查是又一個成功的改革舉措，極有在全國推廣的價值而物理考試說明中要求“會用在這些實驗中學(xué)過的實驗方法”，也為實驗設(shè)計的考查在全國的推廣提供了可能從大處著眼，加強實驗設(shè)計教學(xué)著名核物理學(xué)家錢三強先生在為郭奕玲、沈慧君編著的物理學(xué)史所作的序中，曾嚴(yán)厲指出：“今天我們科學(xué)界有一個弱點，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關(guān)系”我們常常教育學(xué)生“應(yīng)該”“必須”；我們的考試題目常常不惜筆墨描述背景、附加條件，最后只有一個小小

3、的空格“是”這樣培養(yǎng)選拔出來的人才在學(xué)校是好學(xué)生，步入社會是好職員，大腦中只是機械地跳動著兩個問題：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常常：“完成”的相當(dāng)漂亮，但思想僵化，毫無創(chuàng)見這正是我們的悲哀！長期以來的這種教育選拔模式，致使我們現(xiàn)在仍只能在很羞澀地提到幾個美籍華人時才有一種借來的榮光與自豪！思想不活躍，是因為我們給了學(xué)生太多的“必須”的限制；思想僵化，是因為我們留給學(xué)生太少的“可能”的余地實驗設(shè)計的教學(xué)，正是活躍思想，培養(yǎng)能力的一種好方法，授以實驗的基本方法，讓學(xué)生自己去考慮有哪些可能的做法，自己會怎么做二、實驗設(shè)計的基本方法明確目的，廣泛了解題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、

4、探索什么規(guī)律，這是實驗的目的，是實驗設(shè)計的出發(fā)點實驗?zāi)康拿鞔_后，應(yīng)用所學(xué)知識，廣泛了解，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，與哪些物理量有直接的了解對于測量型實驗，被測量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示；對于驗證型實驗，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，怎樣的定量關(guān)系成立，才能達到驗證規(guī)律的目的；對于探索型實驗，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，涉及哪些物理量這些都是應(yīng)首先分析的舉例來說，要測定地球表面附近的重力加速度，我們就應(yīng)檢索：在所學(xué)知識范圍內(nèi)，哪些內(nèi)容涉及到重力加速度，它與其他物理量有何定量關(guān)系，并一一羅列出來：（）在靜力學(xué)中，靜止物體對豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Υ笮【偷扔?/p>

5、重力，即若（或）和能測出，則重力加速度可測定（）在超重或失重（但不完全失重）系統(tǒng)中，±若、和可測出，則重力加速度可測定（）在運動學(xué)中，物體從光滑斜面上由靜止下滑，若、和可測定，則重力加速度也可測定（）在運動學(xué)中，物體從粗糙斜面上由靜止下滑，（）若、和可測，則重力加速度也可測定（）自由落體運動中，若和可測出，則重力加速度也可測定（）用重力加速度測定儀測定（）在平拋運動中，豎直方向在連續(xù)相等的時間內(nèi)位移之差若和可測，重力加速度同樣可以測出（）在斜拋運動中，水平射程可以表示為若、和可測出，則重力加速度也可測出（）單擺做簡諧振動時，其周期可以表示為若和可測，則可測（）在焦耳測定熱功當(dāng)量的實驗

6、中，若能測出水的質(zhì)量和升高的溫度，算出水增加的內(nèi)能，再測出重物的質(zhì)量和下落的高度，同樣可測定重力加速度（）帶電粒子在的勻強電場平行板電容器中平衡時，若、和帶電粒子的荷質(zhì)比（）可測定，則可測出（）假設(shè)一物體在地球表面附近繞地球做圓周運動，選擇方案，簡便精確對于每一個實驗?zāi)繕?biāo)，都可能存在多條思路、多種方案教材中關(guān)于某個實驗?zāi)繕?biāo)的實驗方案，也只是眾多方案中的一種，而且不一定是最好的一種，而只是較可行的一種那么在眾多實驗方案中，我們應(yīng)如何選擇呢？一般來說，選擇實驗方案主要有三條原則：（）簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便，各量易測應(yīng)盡量避免實施那些原理復(fù)雜、操作繁瑣和被測量不易直接測量的實驗方

7、案（）可行性原則實驗方案的實施要安全可靠，不會對人身和器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，不能脫離實際，不能超出現(xiàn)有條件（）精確性原則不同的實驗方案，其實驗原理、所用儀器以及實驗重復(fù)性等方面所引入的誤差是不同的在選擇方案時，應(yīng)對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的實驗方案以上三原則通常要綜合考慮在前述方案中，方案（）中常用的測力計誤差較大；（）中和均不易測定；（）中和不易測定且難以保證斜面足夠光滑；（）中、和均不易測定；（）中若用秒表計時人為因素較大，若用打點計時器計時，紙帶受振針阻力與通常小物塊所受重力相比不能忽略；（）中儀器先進但一般中學(xué)沒有；（）中若用閃光照像技術(shù)則

8、是一種好方案，但設(shè)備和技術(shù)都達不到要求，若用平拋運動的研究方法誤差較大；（）中和的測量難度較大；（）中相對而言較切合中學(xué)實際；（）中需測定的物理量多且很難采取絕熱措施；（）中學(xué)階段不易測定荷質(zhì)比；（）只是一個思想實驗，無法付諸實踐，但可估算，代入數(shù)據(jù)得，與標(biāo)準(zhǔn)值只相差?綜上所述，中學(xué)階段通常采用單擺法測定重力加速度依據(jù)方案，選定器材實驗方案選定之后，考慮該方案需要哪些裝置，被測量與哪些物理量有直接的定量關(guān)系，這些物理量分別需用什么儀器來測定，從而確定整個實驗需要哪些器材在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，是利用單擺裝置來進行實驗的，故需鐵架臺、細線和擺球等來組裝單擺重力加速度可表示為，周期需用

9、秒表測定；擺長是從懸點到擺球中心的距離，因此需用米尺和游標(biāo)卡尺分別測定擺線長度和擺球直徑從實驗原理表達式可以看出，實驗與擺球質(zhì)量無關(guān)，故毋需使用天平當(dāng)然，從實驗方便性和精確性角度考慮，還需對所選器材作進一步要求，以期把系統(tǒng)誤差降到最小如上述器材中，擺線的伸縮性和質(zhì)量應(yīng)較小，擺球的質(zhì)量應(yīng)較大擺線伸縮性大，其長度會隨拉力變化而變化；擺球與擺線質(zhì)量相差越小，系統(tǒng)（擺線和擺球）質(zhì)心偏離擺球中心越遠，誤差就越大為了便于觀察，擺球振動的路徑宜長，但又要確保單擺做簡諧振動，故擺線宜長些，常取米左右擬定步驟，合理有序?qū)嶒炛?，要做到心中有?shù)：如何組裝器材，哪些量先測，哪些量后測，應(yīng)從正確操作和提高效率的角度擬

10、定一個合理而有序的實驗步驟對一些可直接測量的物理量，可先行測量；對需通過實驗裝置才能測定的物理量，須先組裝器材，再進行實驗、觀察和測量在“利用單擺測定重力加速度”的實驗中原理表達式中的和分別為單擺的擺長和單擺做簡諧振動的周期因此應(yīng)先組裝單擺，再測定擺長，最后讓單擺做簡諧振動，測定周期根據(jù)所測數(shù)據(jù)計算出重力加速度的值至于過程細節(jié)不再贅述數(shù)據(jù)處理，誤差分析高考對此要求不高，但常用的數(shù)據(jù)處理和誤差分析的方法還是應(yīng)該掌握，在設(shè)計實驗時也應(yīng)予考慮三、建議我們不能說全國高考對中學(xué)教學(xué)起一種指揮棒的作用，但也無法低估高考對中學(xué)教學(xué)的導(dǎo)向作用，正確認識并充分利用這種導(dǎo)向作用，對改善中學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀是大有裨益的因此在高考命題上做點文章，使試題內(nèi)涵精些，外延寬些，少些“是什么”，多些“怎么樣”，思想自然活躍，花樣自然增多以年全國高考第題為例，若把問題改為：“根據(jù)以上數(shù)據(jù)，能否驗證機械能守恒定律？試用必要的文字和簡明的算式闡明你的觀點”這樣一改，同樣可考查即時速度、和的計算，但為學(xué)生提供的可能性增多了為什么非得從“第一個點