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摘要：物理实验及其教学是物理教学的一个重要内容,方法和手段;实验教学与理论讲授相配合,有利于学生对物理概念和规律的正确建立,深刻理解和巩固掌握;实验教学有利于调动学生的主观能动性,是发展学生智能的重要途径;实验教学是帮助学生树立正确观点,养成科学态度和科学作风的有效措施。
一、实验探索物理规律,激发学习兴趣
实验具有趣味性,它能充分运用学生的各种感官,激发学习兴趣。现代认知心理学认为,兴趣是产生动机的重要条件,是人类认识客观世界的一种心理表现,是一个人获得知识,开阔视野,推动学习的一种内部强劲的动力.因此,在物理教学过程中,通过实验为学生展现出生动直观的学习环境,将极大地吸引学生的注意力,有利于学生去研究物理现象,探索物理规律,激发学生的兴趣和求知欲。
高中物理课本中有许多物理规律的探索和得出是建立在物理实验基础上的。如高二册“法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小”一节中,法拉第电磁感应定律的得出是建立在三个演示实验的基础上。在教学过程中,通过演示导体切割磁感线,导体和磁体发生相对运动,闭合电路的磁场发生变化,从实验现象得出“穿过闭合电路的磁通量变化越快,感应电流和感应电动势就越大”这一结论。在这一实验结论的基础上得出了“电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比”这一法拉第电磁感应定律。这样,学生在物理实验基础上在头脑中建立了法拉第电磁感应定律,并且对这一定律的理解极为深刻。
二、实验验证规律,夯实重点，突破教学难点
物理概念的形成和规律的建立,离不开实验事实的探讨和验证.物理实验能够创造出确实的,排除干扰的物理环境,学生在这种实验环境下,在教师的启发下,通过观察,思考获取最典型的物理环境,通过最简捷的思维活动建立概念,总结规律,并把理论运用于实验,这对中学生来说,可對物理基础知识获得比较深入,牢固的掌握和初步的运用。
三、通过实验教学,体现设计思想,训练思维方法
1、转换法。物理学科是一门精确的定量化的学科,在物理实验中需要准确地测定物理量,但许多物理特征,过程或物理量要想直接观测有困难,可以把所要观测的变量转换成其他间接观察和测量,这就是转换法。高一册物理教材中体现转换法的学生分组实验有“研究匀变速直线运动”,该实验要求学生测定匀变速直线运动的加速度a,是根据在各个连续相等的时间里的位移之差s与a之间满足关系Δs=s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2,把对a的测量转换为s与T的测量。
2、比较法。比较法就是在一定的实验条件下找出研究对象之间的同一性和差异性。比较是认识事物的基础,因而广泛用于物理实验中,从而来探索物理规律。在高一册物理教材中,“平抛物体的运动”教学中运用演示实验将平抛运动和自由落体运动相比较,从而说明了平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,水平方向速度的大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动,在此基础上学生就较易理解平抛运动的规律了。
3、控制法。在高中物理实验操作过程中,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以控制一些不变量,依次研究某一因素的影响,这种方法称之为控制法(或控制变量法)。例如,在研究物体的加速度跟物体受的外力及物体的质量之间的定量关系的演示实验中,为了弄清楚外力F,质量m两个因子中的每一个分别对物体加速度a的影响,必须这样来进行实验:在m一定的条件下改变F,考察a—F之间存在的函数关系;在F一定的条件下改变m,考察a—m之间存在的函数关系.上述研究方法就是控制法的典型例子,由此可见,控制实验条件的思想是物理实验设计的基本思想之一。事实上,在实验教学中,我们都必须适当地控制实验的条件,又如在高一册“向心力,向心加速度”这一章节中,用向心演示器进行演示实验时进行这样的操作:在半径r和角速度ω一定时,考察向心力F与质量m的关系;在质量m和半径r一定时,考察向心力F与角速度ω的关系;在质量m和角速度ω一定时,考察向心力F与半径r的关系;从而得出匀速圆周运动向心力的公式F=mrω2。在上述实验操作步骤中,控制条件是为了创设有利于物理规则推导的物理环境,突出反映研究对象本质的物理量间的关系,以进行有目的研究。
四、开展课外小实验活动，培养学生动手操作能力
高中物理试验课本上除演示实验和学生实验外，还根据不同章节的知识特点确定了近20个课外小实验，我觉得将其分布在三年时间内完成仍显不足。为此我联系有关章节知识，另外增补了10多个。如在《动量》一章里增设了“用自来水观察反冲运动”；在《电场》一章里增设了“静电屏蔽现象的观察”；在《光的色散》一节里增设了“室内彩虹形成”等小实验，平均每月至少有一个可做。我把这30多个课外小实验编成序列，按教材的特点分阶段以各课外实验兴趣小组为中心组织实施，每个小实验尽量要求学生独立设计，独立操作，并独立完成实验报告。对于难一些的小实验，我给予一定的提示与指导，包括实验原理、所需器材、操作与观察要领等。有些实验原理简单，需要的器材不多且在身边易找，要求他们在实验室外随机场所完成。而有些实验需要利用实验室现有器材，必须要他们在实验室里完成。如“测人的反应时间”、“缝衣针浮在水面上”、“观察光的衍射现象”等大部分小实验均可在实验室外完成，而“观察电磁感应现象”、“微小形变的显示与观察”等少部分小实验可在实验室里完成。
丰富有趣的课外小实验活动，极大地激发了学生学习物理的兴趣，加深了对物理概念和规律的理解，同时提高了动手操作和手脑并用的能力，对学生智力开发不无裨益。
一、实验探索物理规律,激发学习兴趣
实验具有趣味性,它能充分运用学生的各种感官,激发学习兴趣。现代认知心理学认为,兴趣是产生动机的重要条件,是人类认识客观世界的一种心理表现,是一个人获得知识,开阔视野,推动学习的一种内部强劲的动力.因此,在物理教学过程中,通过实验为学生展现出生动直观的学习环境,将极大地吸引学生的注意力,有利于学生去研究物理现象,探索物理规律,激发学生的兴趣和求知欲。
高中物理课本中有许多物理规律的探索和得出是建立在物理实验基础上的。如高二册“法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小”一节中,法拉第电磁感应定律的得出是建立在三个演示实验的基础上。在教学过程中,通过演示导体切割磁感线,导体和磁体发生相对运动,闭合电路的磁场发生变化,从实验现象得出“穿过闭合电路的磁通量变化越快,感应电流和感应电动势就越大”这一结论。在这一实验结论的基础上得出了“电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比”这一法拉第电磁感应定律。这样,学生在物理实验基础上在头脑中建立了法拉第电磁感应定律,并且对这一定律的理解极为深刻。
二、实验验证规律,夯实重点，突破教学难点
物理概念的形成和规律的建立,离不开实验事实的探讨和验证.物理实验能够创造出确实的,排除干扰的物理环境,学生在这种实验环境下,在教师的启发下,通过观察,思考获取最典型的物理环境,通过最简捷的思维活动建立概念,总结规律,并把理论运用于实验,这对中学生来说,可對物理基础知识获得比较深入,牢固的掌握和初步的运用。
三、通过实验教学,体现设计思想,训练思维方法
1、转换法。物理学科是一门精确的定量化的学科,在物理实验中需要准确地测定物理量,但许多物理特征,过程或物理量要想直接观测有困难,可以把所要观测的变量转换成其他间接观察和测量,这就是转换法。高一册物理教材中体现转换法的学生分组实验有“研究匀变速直线运动”,该实验要求学生测定匀变速直线运动的加速度a,是根据在各个连续相等的时间里的位移之差s与a之间满足关系Δs=s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2,把对a的测量转换为s与T的测量。
2、比较法。比较法就是在一定的实验条件下找出研究对象之间的同一性和差异性。比较是认识事物的基础,因而广泛用于物理实验中,从而来探索物理规律。在高一册物理教材中,“平抛物体的运动”教学中运用演示实验将平抛运动和自由落体运动相比较,从而说明了平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,水平方向速度的大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动,在此基础上学生就较易理解平抛运动的规律了。
3、控制法。在高中物理实验操作过程中,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以控制一些不变量,依次研究某一因素的影响,这种方法称之为控制法(或控制变量法)。例如,在研究物体的加速度跟物体受的外力及物体的质量之间的定量关系的演示实验中,为了弄清楚外力F,质量m两个因子中的每一个分别对物体加速度a的影响,必须这样来进行实验:在m一定的条件下改变F,考察a—F之间存在的函数关系;在F一定的条件下改变m,考察a—m之间存在的函数关系.上述研究方法就是控制法的典型例子,由此可见,控制实验条件的思想是物理实验设计的基本思想之一。事实上,在实验教学中,我们都必须适当地控制实验的条件,又如在高一册“向心力,向心加速度”这一章节中,用向心演示器进行演示实验时进行这样的操作:在半径r和角速度ω一定时,考察向心力F与质量m的关系;在质量m和半径r一定时,考察向心力F与角速度ω的关系;在质量m和角速度ω一定时,考察向心力F与半径r的关系;从而得出匀速圆周运动向心力的公式F=mrω2。在上述实验操作步骤中,控制条件是为了创设有利于物理规则推导的物理环境,突出反映研究对象本质的物理量间的关系,以进行有目的研究。
四、开展课外小实验活动，培养学生动手操作能力
高中物理试验课本上除演示实验和学生实验外，还根据不同章节的知识特点确定了近20个课外小实验，我觉得将其分布在三年时间内完成仍显不足。为此我联系有关章节知识，另外增补了10多个。如在《动量》一章里增设了“用自来水观察反冲运动”；在《电场》一章里增设了“静电屏蔽现象的观察”；在《光的色散》一节里增设了“室内彩虹形成”等小实验，平均每月至少有一个可做。我把这30多个课外小实验编成序列，按教材的特点分阶段以各课外实验兴趣小组为中心组织实施，每个小实验尽量要求学生独立设计，独立操作，并独立完成实验报告。对于难一些的小实验，我给予一定的提示与指导，包括实验原理、所需器材、操作与观察要领等。有些实验原理简单，需要的器材不多且在身边易找，要求他们在实验室外随机场所完成。而有些实验需要利用实验室现有器材，必须要他们在实验室里完成。如“测人的反应时间”、“缝衣针浮在水面上”、“观察光的衍射现象”等大部分小实验均可在实验室外完成，而“观察电磁感应现象”、“微小形变的显示与观察”等少部分小实验可在实验室里完成。
丰富有趣的课外小实验活动，极大地激发了学生学习物理的兴趣，加深了对物理概念和规律的理解，同时提高了动手操作和手脑并用的能力，对学生智力开发不无裨益。