設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的作用于策略課件

探究實(shí)驗(yàn)中“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的作用與策略一.新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的要求分析1.1知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵延袟l件，制定實(shí)驗(yàn)方案。要制定實(shí)驗(yàn)方案，必須明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模疵鞔_這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求測(cè)定什么物理量，要探究什么事實(shí)或規(guī)律，要解決什么問題。制定實(shí)驗(yàn)方案實(shí)際上就是從操作的角度把探究的猜想或假設(shè)具體化、程序化。1.2嘗試選擇科學(xué)探究的方法及所需要的器材。

義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)中科學(xué)探究的問題，比較多的是用觀察和實(shí)驗(yàn)的方法。其中尤以實(shí)驗(yàn)探究方法居多，因此存在著一個(gè)如何選擇實(shí)驗(yàn)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(shí)。要讓學(xué)生嘗試考慮影響問題的主要因素，應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，具體的科學(xué)問題常常都是由多個(gè)因素共同造成的結(jié)果，在一定的條件下有時(shí)是某個(gè)因素在對(duì)問題起主要作用,幫助學(xué)生建立控制變量的初步意識(shí).二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用2.1設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生用科學(xué)的思維方法去獲取知識(shí)，加深對(duì)基本知識(shí)的認(rèn)識(shí)程度。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生先動(dòng)腦、再動(dòng)手、再動(dòng)口，學(xué)生熟悉知識(shí)的獲取過程，能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度。2.2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)最能體現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)造力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能構(gòu)思解決問題方案的過程。在這個(gè)過程中,可以從不同角度、不同層面,采用不同方法進(jìn)行設(shè)計(jì),其中必然蘊(yùn)含著對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和訓(xùn)練。2.3設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生探索未知事物的能力設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案需要學(xué)生靈活地和創(chuàng)造性地運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，因而可以培養(yǎng)他們綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。從目前學(xué)生的現(xiàn)狀看，學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力水平達(dá)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(xué)生非常差。在學(xué)生學(xué)習(xí)物理的實(shí)際能力水平中，72.7%的教師普遍認(rèn)為最困難的就是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟.對(duì)老師的調(diào)查問卷1、設(shè)計(jì)思路不清。2、難以正確把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則。3、語言表達(dá)不規(guī)范通過調(diào)查“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”存在問題主要有以下幾方面：三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的策略：（明確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本原則）3.1.1科學(xué)性原則所謂科學(xué)性原則實(shí)驗(yàn)中所依據(jù)的物理原理必須是真實(shí)的、無錯(cuò)誤的。實(shí)驗(yàn)器材的選擇必須恰當(dāng)。實(shí)驗(yàn)方法的選擇要科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)。整個(gè)設(shè)計(jì)思路都不能偏離物理的基本知識(shí)和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。3.1.2簡(jiǎn)便可行性原則

在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)生，既要具有可行性，又要在實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)上盡可能考慮使用易獲得的實(shí)驗(yàn)材料、簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，尋找容易理解并能簡(jiǎn)便操作的實(shí)驗(yàn)方案。3.1.3控制變量原則實(shí)驗(yàn)時(shí)由于無關(guān)變量也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意考慮不改變無關(guān)變量，只改變其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量，觀察對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。這樣既有利于科學(xué)的分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，又能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。3.1.4重復(fù)性原則科學(xué)講究重復(fù)性原則，某一具體實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，不一定能概括出同類事物的本質(zhì)。擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的樣本是一種重復(fù)，將該實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣到同類事物中去再次實(shí)驗(yàn)也是一種重復(fù)。重復(fù)性是判別真?zhèn)慰茖W(xué)的操作方式，任何實(shí)驗(yàn)都必須要有足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，才能判斷結(jié)果的可靠性。三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的策略：（規(guī)范實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路）明確目的及要求分析實(shí)驗(yàn)原理選擇實(shí)驗(yàn)器材確定實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。

制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，就是從操作的角度把探究的猜想與假設(shè)具體化、程序化。

成人在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)的思維程序是什么？有沒有規(guī)律可循？能不能把科學(xué)的思維方法顯性化，提煉出來？三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的策略：（強(qiáng)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的程序）三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的策略：3.2能根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行測(cè)量、尋找規(guī)律的探究性

實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)策略）3.3用控制變量法進(jìn)行探究的實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)策略）一是要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)基本的原理圖二是要設(shè)計(jì)器材：（原理圖出來了，器材也基本出來了。）三是要設(shè)計(jì)步驟四是要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格3.2能根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行測(cè)量、尋找規(guī)律的探究性

實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)策略）L2L1ACBL2L1S比如探究串聯(lián)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(shù)研究串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格：傾斜程度物重G/N物體提升的高度h/m彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F/N物體沿斜面移動(dòng)的距s/m機(jī)械效率η例如：探究斜面的機(jī)械效率與斜面傾斜程度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)原理：η

=W有/W總

=Gh/Fs（2013年河南）質(zhì)量m/kg重力G/N重力與質(zhì)量的比/N·kg21．小亮在做“測(cè)量小燈泡的電阻”實(shí)驗(yàn)中，所用小燈泡上標(biāo)有“2.5V"字樣。

(1)圖16是小亮未連接好的電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖補(bǔ)充完整：實(shí)驗(yàn)次數(shù)123U/N2.02.52.8I/A0.220.250.26R/Ω(2)電路連好后，小亮分別測(cè)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(shí)的電阻為

Ω。②小亮從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，燈泡的電阻是變化的，你認(rèn)為影響葵變化的主要因素是

。(3)完成上述實(shí)驗(yàn)后，小亮看到滑動(dòng)動(dòng)變阻器的銘牌模糊不清，于是想測(cè)量變阻器的最大陰值Rx。他從實(shí)驗(yàn)室找來一個(gè)阻值已知為R0的定值電阻替換了燈泡．同時(shí)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(dòng)變阻器、開關(guān)各—個(gè)。導(dǎo)線),在不改動(dòng)電壓表位置及其連線的情況下，很快測(cè)出了Rx的大小。①請(qǐng)把你設(shè)計(jì)的電路電路圖在虛線框內(nèi)。②簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過程中要測(cè)量的物理量并用相應(yīng)字母表示：

(i)

;(ii)

;

③Rx=

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

將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到阻值最大處，記下電壓表的示數(shù)U。2011河南中考23．紅薯是我省的主要農(nóng)作物，它的密度是多大呢？同學(xué)們想出了不同的測(cè)量方法。（1）小麗用調(diào)節(jié)平衡后的天平測(cè)量一塊紅薯的質(zhì)量，她在天平右盤放上適量的砝碼后，發(fā)現(xiàn)指針在中央刻度線兩邊來回?cái)[動(dòng)，但偏向左側(cè)的角度較大，要使天平恢復(fù)平衡，她應(yīng)_______。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(zhì)量為_______g。小麗又用排水法測(cè)得這塊紅薯的體積為230ml，則她測(cè)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(shí)感覺很輕的經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)到紅薯的密度比水大不了多少。于是從學(xué)校借來了一支密度計(jì)，并用食鹽、水、大茶杯和密度計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也測(cè)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(jìn)行探究的實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)策略：強(qiáng)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(gè)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(gè)因素，就要改變哪個(gè)因素。）3、每一步只能研究一個(gè)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(qiáng)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的程序1、顯示什么怎么顯示

根據(jù)研究的問題或猜想，明確實(shí)驗(yàn)的目的和研究對(duì)象，并根據(jù)研究目的確定在實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)2、改變什么怎么改變

1）“改變什么”制定探究計(jì)劃 研究哪個(gè)因素，改變哪個(gè)因素。

2）“怎么改變”選擇探究器材3.2.2把握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)3、控制什么怎么控制

1）“控制什么”學(xué)習(xí)控制變量 2）“怎么控制”明確具體步驟3.2.3把握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn) “顯示什么、改變什么、控制什么？”是方法的設(shè)計(jì)。

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(xué)生心中有了詳細(xì)的探究計(jì)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)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(guān)。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(shí)驗(yàn)器材）（實(shí)驗(yàn)器材）（實(shí)驗(yàn)步驟）當(dāng)研究壓力作用效果與受力面積時(shí)，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(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體電阻的關(guān)系通過導(dǎo)體的電流大小電流表測(cè)量電壓的大小更換電池的個(gè)數(shù)或定值電阻分壓電阻的大小如圖連接電路，閉合開關(guān)記錄導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)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(xué)們有沒有更便捷的方法？）（實(shí)驗(yàn)器材）（實(shí)驗(yàn)器材）（實(shí)驗(yàn)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(jīng)歷此設(shè)計(jì)過程，學(xué)生不會(huì)把因變量、自變量的關(guān)系弄混，而且徹底明白滑動(dòng)變阻器的作用。例如:探究不同物質(zhì)吸收熱量的情況通過列舉生活實(shí)例，比如燒水，引導(dǎo)學(xué)生意識(shí)到物質(zhì)吸收熱量的多少與物質(zhì)的質(zhì)量和物質(zhì)升高的溫度有關(guān)，那如果兩種不同的物質(zhì)質(zhì)量相同、升高溫度也相同，它們吸收的熱量相同嗎？進(jìn)一步明確探究目的：

即探究物質(zhì)吸收熱量是否與物質(zhì)種類有關(guān)物質(zhì)吸收熱量的多少我們不能測(cè)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(shí)間來反映它們吸熱多少物質(zhì)種類選用兩種不同的液體（便于測(cè)溫度）煤油和水的質(zhì)量和升高的溫度用天平稱出質(zhì)量相同的煤油和水裝在兩個(gè)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(shí)間長(zhǎng)）（實(shí)驗(yàn)器材）（實(shí)驗(yàn)器材）（實(shí)驗(yàn)器材、步驟）經(jīng)歷此設(shè)計(jì)過程，學(xué)生會(huì)明白相同的加熱器和加熱時(shí)間長(zhǎng)短是用來間接反映物質(zhì)吸熱多少的，而影響物質(zhì)吸熱多少的則是物質(zhì)的質(zhì)量，升高的溫度，還有物質(zhì)的種類，雖然物質(zhì)的質(zhì)量、升高的溫度都相同，但不同物質(zhì)吸收熱量的多少不同，吸收熱量多的吸熱本領(lǐng)強(qiáng)，從而順理成章引入比熱容的概念，也就突破了這個(gè)難點(diǎn)。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(guān)系。（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，拉動(dòng)木塊在水平木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于摩擦力的大小，因?yàn)檫@時(shí)的拉力和摩擦力是一對(duì)________力。（2）某次實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力計(jì)的指針位置如圖11所示，它的示數(shù)是________N。（3）改變木塊上所加鉤碼的個(gè)數(shù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，記錄的數(shù)據(jù)如上表所示，請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖12中畫出摩擦力隨壓力大小變化的關(guān)系圖像。（4）分析圖像可知：當(dāng)接觸面的粗糙程度一定時(shí)，摩擦力跟壓力的大小成________。（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小麗同學(xué)想探究摩擦力是否與接觸面的大小有關(guān)，她用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，然后將木塊沿豎直方向鋸掉一半，測(cè)得摩擦力的大小也變?yōu)樵瓉淼囊话搿Ｋ纱说贸觯寒?dāng)接觸面的粗糙程度一定時(shí)，接觸面越小，摩擦力越小。你認(rèn)為她的結(jié)論正確嗎？________，理由是：________________________________。2012河南中考23.如圖l6所示，是“研究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)中通過觀察

的大小，來判斷小球動(dòng)能的大小。(2)實(shí)驗(yàn)中為了研究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系．需要控制小球撞擊時(shí)的速度不變，具體的控制方法是

。(3)質(zhì)量和速度誰對(duì)動(dòng)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(shù)據(jù)如表一和表二所示。序號(hào)鋼球質(zhì)量m/g，木