設計實驗的作用于策略課件

探究實驗中“設計實驗”的作用與策略一.新課程標準對學生實驗設計能力的要求分析1.1知道實驗目的和已有條件，制定實驗方案。要制定實驗方案，必須明確實驗目的，即明確這個實驗要求測定什么物理量，要探究什么事實或規(guī)律，要解決什么問題。制定實驗方案實際上就是從操作的角度把探究的猜想或假設具體化、程序化。1.2嘗試選擇科學探究的方法及所需要的器材。

義務教育物理課程標準中科學探究的問題，比較多的是用觀察和實驗的方法。其中尤以實驗探究方法居多，因此存在著一個如何選擇實驗器材的問題。1.3嘗試考慮影響問題的主要因素，有控制變量的初步意識。要讓學生嘗試考慮影響問題的主要因素，應使學生認識到，具體的科學問題常常都是由多個因素共同造成的結果，在一定的條件下有時是某個因素在對問題起主要作用,幫助學生建立控制變量的初步意識.二、設計實驗在教學中的作用2.1設計實驗有助于學生用科學的思維方法去獲取知識，加深對基本知識的認識程度。設計實驗要求學生先動腦、再動手、再動口，學生熟悉知識的獲取過程，能加深學生對知識的理解程度。2.2設計實驗最能體現學生的創(chuàng)造力實驗設計本身就是一個綜合運用所學知識和技能構思解決問題方案的過程。在這個過程中,可以從不同角度、不同層面,采用不同方法進行設計,其中必然蘊含著對學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和訓練。2.3設計實驗有助于培養(yǎng)學生探索未知事物的能力設計實驗方案需要學生靈活地和創(chuàng)造性地運用所學的基礎知識和基本技能，因而可以培養(yǎng)他們綜合運用知識解決實際問題的能力。從目前學生的現狀看，學生實驗設計能力水平達到很好的占9.09%，一般水平的占54.5%，普遍不行的占30.4%，還有6.06%的學生非常差。在學生學習物理的實際能力水平中，72.7%的教師普遍認為最困難的就是設計實驗方法和步驟.對老師的調查問卷1、設計思路不清。2、難以正確把握實驗設計原則。3、語言表達不規(guī)范通過調查“實驗設計”存在問題主要有以下幾方面：三、設計實驗的策略：（明確設計實驗的基本原則）3.1.1科學性原則所謂科學性原則實驗中所依據的物理原理必須是真實的、無錯誤的。實驗器材的選擇必須恰當。實驗方法的選擇要科學而嚴謹。整個設計思路都不能偏離物理的基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則。3.1.2簡便可行性原則

在設計實驗時，從實驗原理、實驗的實施到實驗結果的產生，既要具有可行性，又要在實驗器材、實驗方案、實驗方法的設計上盡可能考慮使用易獲得的實驗材料、簡單的實驗裝置，尋找容易理解并能簡便操作的實驗方案。3.1.3控制變量原則實驗時由于無關變量也會對實驗結果造成干擾，所以設計實驗時應注意考慮不改變無關變量，只改變其中一個實驗變量，觀察對實驗結果的影響。這樣既有利于科學的分析實驗結果，又能保證實驗結果的真實性和可靠性。3.1.4重復性原則科學講究重復性原則，某一具體實驗的結論，不一定能概括出同類事物的本質。擴大實驗的樣本是一種重復，將該實驗結果推廣到同類事物中去再次實驗也是一種重復。重復性是判別真?zhèn)慰茖W的操作方式，任何實驗都必須要有足夠的實驗次數，才能判斷結果的可靠性。三、設計實驗的策略：（規(guī)范實驗設計的基本思路）明確目的及要求分析實驗原理選擇實驗器材確定實驗方法設計實驗步驟。

制定計劃與設計實驗，就是從操作的角度把探究的猜想與假設具體化、程序化。

成人在設計實驗時的思維程序是什么？有沒有規(guī)律可循？能不能把科學的思維方法顯性化，提煉出來？三、設計實驗的策略：（強化設計實驗的程序）三、設計實驗的策略：3.2能根據實驗原理進行測量、尋找規(guī)律的探究性

實驗（設計策略）3.3用控制變量法進行探究的實驗（設計策略）一是要根據實驗原理設計基本的原理圖二是要設計器材：（原理圖出來了，器材也基本出來了。）三是要設計步驟四是要設計實驗數據記錄表格3.2能根據實驗原理進行測量、尋找規(guī)律的探究性

實驗（設計策略）L2L1ACBL2L1S比如探究串聯電路的電流規(guī)律A處電流IA/AB處電流IB/AC處電流IC/A次數研究串聯電路的電流特點設計實驗表格：傾斜程度物重G/N物體提升的高度h/m彈簧測力計的拉力F/N物體沿斜面移動的距s/m機械效率η例如：探究斜面的機械效率與斜面傾斜程度的關系實驗原理：η

=W有/W總

=Gh/Fs（2013年河南）質量m/kg重力G/N重力與質量的比/N·kg21．小亮在做“測量小燈泡的電阻”實驗中，所用小燈泡上標有“2.5V"字樣。

(1)圖16是小亮未連接好的電路，請你用筆畫線代替導線，將實物圖補充完整：實驗次數123U/N2.02.52.8I/A0.220.250.26R/Ω(2)電路連好后，小亮分別測出了小燈泡的幾組電壓和電流值．記錄在表格中。①小燈泡正常工作時的電阻為

Ω。②小亮從數據中發(fā)現，燈泡的電阻是變化的，你認為影響葵變化的主要因素是

。(3)完成上述實驗后，小亮看到滑動動變阻器的銘牌模糊不清，于是想測量變阻器的最大陰值Rx。他從實驗室找來一個阻值已知為R0的定值電阻替換了燈泡．同時撤去了發(fā)生故障的電流表，并利用余下器材(電壓未知的電源、量程合適的電壓表、滑動變阻器、開關各—個。導線),在不改動電壓表位置及其連線的情況下，很快測出了Rx的大小。①請把你設計的電路電路圖在虛線框內。②簡述實驗過程中要測量的物理量并用相應字母表示：

(i)

;(ii)

;

③Rx=

(用已知量和測量量表示)。將滑動變阻器的滑片調到阻值為零處，記下電壓表的示數U

將滑動變阻器的滑片調到阻值最大處，記下電壓表的示數U。2011河南中考23．紅薯是我省的主要農作物，它的密度是多大呢？同學們想出了不同的測量方法。（1）小麗用調節(jié)平衡后的天平測量一塊紅薯的質量，她在天平右盤放上適量的砝碼后，發(fā)現指針在中央刻度線兩邊來回擺動，但偏向左側的角度較大，要使天平恢復平衡，她應_______。天平平衡后，游碼的位置和所用的砝碼如圖13所示，則這塊紅薯的質量為_______g。小麗又用排水法測得這塊紅薯的體積為230ml，則她測出的紅薯的密度約為_______kg／m3。（2）小亮憑紅薯雖能沉到水底，但在水里拿紅薯時感覺很輕的經驗，估計到紅薯的密度比水大不了多少。于是從學校借來了一支密度計，并用食鹽、水、大茶杯和密度計進行實驗，也測出了紅薯的密度。他的方法步驟是：_______2008河南中考顯示什么，怎么顯示；改變什么，怎么改變；控制什么，怎么控制。3.2用控制變量法進行探究的實驗（設計策略：強化設計實驗的程序）

1、明確探究的目的，確定顯示什么？怎么顯示？（探究什么就要顯示什么。） 2、看有幾個因素影響被探究的物理量，確定每一步改變什么？怎么改變？（研究哪個因素，就要改變哪個因素。）3、每一步只能研究一個因素，剩余因素要控制。確定每一步控制什么？怎么控制？

3.2.1強化設計實驗的程序1、顯示什么怎么顯示

根據研究的問題或猜想，明確實驗的目的和研究對象，并根據研究目的確定在實驗中要顯示什么、怎么顯示。

1）“顯示什么”明確探究目的 2）“怎么顯示”選擇探究方法3.2.2把握設計實驗方案的要點2、改變什么怎么改變

1）“改變什么”制定探究計劃 研究哪個因素，改變哪個因素。

2）“怎么改變”選擇探究器材3.2.2把握設計實驗方案的要點3、控制什么怎么控制

1）“控制什么”學習控制變量 2）“怎么控制”明確具體步驟3.2.3把握設計實驗方案的要點 “顯示什么、改變什么、控制什么？”是方法的設計。

顯示什么明確了探究目的；控制什么和改變什么明確了探究步驟，使學生心中有了詳細的探究計劃?！霸趺达@示、怎么改變、怎么控制？”是具體器材的選擇。3.2.4把握設計實驗方案的要點例如：探究影響壓力作用效果的因素猜想：壓力的作用效果與壓力的大小和

受力面積的大小有關。壓力的作用效果被壓物體的形變程度壓力的大小增加所壓重物受力面積（需要壓海綿的物體A和改變壓力的重物B）將物體A壓在海綿上，觀察海綿的凹陷程度，保持A壓海綿的方式不變，在其上再壓一重物B，再觀察海綿的凹陷程度。（實驗器材）（實驗器材）（實驗步驟）當研究壓力作用效果與受力面積時，則需要改變受力面積，從而引出上下面積不同的物體A，如小桌。顯示什么：怎么顯示：改變什么：怎么改變：控制什么：怎么控制：（需要易形變的海綿、沙、橡皮泥等）例如:通過導體的電流與導體兩端的電壓、導體電阻的關系通過導體的電流大小電流表測量電壓的大小更換電池的個數或定值電阻分壓電阻的大小如圖連接電路，閉合開關記錄導體兩端的電壓和通過導體的電流，然后還用同一電阻，通過更換電池或增加一定值電阻分壓的方法改變電壓（至少三次，同學們有沒有更便捷的方法？）（實驗器材）（實驗器材）（實驗步驟）顯示什么：怎么顯示：改變什么：怎么改變：控制什么：怎么控制：經歷此設計過程，學生不會把因變量、自變量的關系弄混，而且徹底明白滑動變阻器的作用。例如:探究不同物質吸收熱量的情況通過列舉生活實例，比如燒水，引導學生意識到物質吸收熱量的多少與物質的質量和物質升高的溫度有關，那如果兩種不同的物質質量相同、升高溫度也相同，它們吸收的熱量相同嗎？進一步明確探究目的：

即探究物質吸收熱量是否與物質種類有關物質吸收熱量的多少我們不能測量，但可以比較，比如用相同的加熱器給它們加熱通過比較加熱時間來反映它們吸熱多少物質種類選用兩種不同的液體（便于測溫度）煤油和水的質量和升高的溫度用天平稱出質量相同的煤油和水裝在兩個相同的燒杯中用相同的加熱器給它們加熱，使它們升高到相同的溫度看誰吸收的熱量多（即誰用的時間長）（實驗器材）（實驗器材）（實驗器材、步驟）經歷此設計過程，學生會明白相同的加熱器和加熱時間長短是用來間接反映物質吸熱多少的，而影響物質吸熱多少的則是物質的質量，升高的溫度，還有物質的種類，雖然物質的質量、升高的溫度都相同，但不同物質吸收熱量的多少不同，吸收熱量多的吸熱本領強，從而順理成章引入比熱容的概念，也就突破了這個難點。顯示什么：怎么顯示：改變什么：怎么改變：控制什么：怎么控制：（比如煤油和水）19．用圖11所示的裝置探究摩擦力跟壓力大小的關系。（1）實驗時，拉動木塊在水平木板上做勻速直線運動，彈簧測力計的示數就等于摩擦力的大小，因為這時的拉力和摩擦力是一對________力。（2）某次實驗中彈簧測力計的指針位置如圖11所示，它的示數是________N。（3）改變木塊上所加鉤碼的個數進行多次實驗，記錄的數據如上表所示，請根據表中的數據，在圖12中畫出摩擦力隨壓力大小變化的關系圖像。（4）分析圖像可知：當接觸面的粗糙程度一定時，摩擦力跟壓力的大小成________。（5）實驗結束后，小麗同學想探究摩擦力是否與接觸面的大小有關，她用彈簧測力計測出木塊在水平面上做勻速直線運動時的摩擦力，然后將木塊沿豎直方向鋸掉一半，測得摩擦力的大小也變?yōu)樵瓉淼囊话搿Ｋ纱说贸觯寒斀佑|面的粗糙程度一定時，接觸面越小，摩擦力越小。你認為她的結論正確嗎？________，理由是：________________________________。2012河南中考23.如圖l6所示，是“研究動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置。(1)實驗中通過觀察

的大小，來判斷小球動能的大小。(2)實驗中為了研究動能大小與質量的關系．需要控制小球撞擊時的速度不變，具體的控制方法是

。(3)質量和速度誰對動能的影響較大呢?小文所在的物理興趣小組借助速度傳感器和其他儀器得出了兩組數據如表一和表二所示。序號鋼球質量m/g，木