从物理实验改进看实验技能培养

时间:2022-06-13 04:42:53

从物理实验改进看实验技能培养

教学是对教材的创造性使用,不是对教材的简单复述。教材中的实验,可以创造性改进,不宜照抄照搬。从教材实验的改进中,我们可以获得许多关于实验技能培养的启示。下面以“机械振动和机械波”的实验改进为例,说明这个问题。

第一,音叉振动与发声。

教材叙述:用橡皮锤敲一下音叉,可听到音叉发出的声音;让悬在线上的小球靠近音叉,小球会被音叉弹开。这表明发声的音叉在振动。如果捏紧音叉的叉股,使它停止振动,就听不到声音了。

缺点:橡皮锤敲音叉,其直接振动及发声均很微弱,前排学生也很难看清或听到。

改进:将敲击后的音叉叉股直接轻触桌面,这样能听到叉股与桌面撞击发出的“喀喀”声;将敲击后的音叉叉股直接与硬纸片接触,整个教室都可听到硬纸片在振动的叉股作用下发出的响声。这些现象都能表明音叉的振动。在演示音叉发声时,可将音叉底部与课桌等物体紧密接触,此时用橡皮锤敲音叉,整个教室可听到音叉发声引起的共鸣声;如果用手捏紧音叉叉股,就听不到声音。由于课桌等物体的共鸣频带较宽,在用音叉组演示音调时也可采用此法。

优点:此改进不需增加其它器材,但效果却明显好于原版。

第二,简谐运动。

教材用沙摆实验得到简谐运动图象。这个实验存在的问题:不便于观察,学生对为什么要将接沙的木板匀速拉动缺乏亲身体验。

改进建议:之前,先增加一个小实验,用细线悬挂一装水塑料袋,一人手提细线上端,站立不动,以针在塑料袋下部刺一小孔,将袋拉离平衡位置,使其在垂直于人的正前方平面内运动,洒下的水在地面,水迹为一直线。思考:“如何将各不同时刻洒下的水位置错开?” “人应怎样向前行走?行走速度对留水痕有什么影响?”结论:人须向正前方匀速行走;行走速度大小,影响水痕形状和在行走方向上的距离。

改进后实验的优点:器材简单,操作方便,可见度大,学生愿意参与,利于对沙摆实验的理解。

第三,干涉现象。

两列相干波源发出的波,振动方向相同,频率相同,相差恒定,二列波相遇,使得某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,加强和减弱的区域间隔,且在相遇区域内各质点的振动强弱空间分布稳定,加强的区域始终加强,减弱的区域始终减弱。干涉现象的这些特点,教材是根据水波干涉实验和波的干涉示意图来总结的。缺点:投影式水波干涉器材及环境要求高,很多学校不具备,就算做了,学生对眼花缭乱的水波,也只是“外行看热闹”,很难注意到干涉的特点,无法对干涉特点形成感性认识。

改进:用橡皮锤、音叉、尼龙弦线、带有支架的定滑轮、砝码和砝码盘等做“弦上驻波”实验。适当调节砝码数量或弦线长度,可观察到弦线上出现明显的波腹和波节相间的“驻波”现象。波腹处,振动始终加强,波节处,振动始终减弱且不振动。

优点:用材简单,操作简便,能直观显示干涉特点,还可用波的叠加原理探究形成原因,帮助理解干涉时振动加强减弱的深层含义。

以上改进对实验技能培养的启示:

实验技能主要包括六方面:掌握常用仪器的构造、原理和使用,正确使用仪器观察、测量和读数;掌握有关实验的一般原理和实验方法;正确记录实验数据,并进行运算分析,得出结论;了解误差概念,学会初步的误差计算和分析;会写一般实验报告;初步养成良好实验习惯,如爱护仪器、遵守安全操作规则和尊重实验事实等。

介绍基本仪器使用方法时,应抓住各种基本仪器的共性,如,都有一定量程,使用前,搞清量程,估计被测对象选用适当量程,避免超过量程而损坏仪器;调节或校正零点,零误差修正;掌握读数的一般方法,会读出最小刻度值,会从最小刻度之间估计出一位有效数字,掌握正确读数姿势,如从量筒读数时,视线与液面相平,不仰视或俯视,凹液面读凹处,凸液面读凸处,从安培表、伏特表读数,视线与刻度盘垂直,且正对指针,估计读数四舍五入;根据仪器构造原理,掌握使用方法和规则,如,使用天平要做到横梁平衡,保护刀口,温度计不能离开液体,且要在温度计内液柱稳定时读数。

要明确各实验的目的、原理或理论根据,相应设计;搞清已知量,被测量,选择所需仪器,设计实验步骤,画好记录表格。

正确调整和安装仪器,正确连接电路,必要时,做好机械调整或电气调整。如,气垫导轨前,调水平位置;电学实验中,依电路图连接线路时,将电路分为主回路和支路,从电源一端开始沿主回路按顺序进行,再支路,其中主回路中必须有开关,导线选多种颜色,主、支回路分别用。往接线柱上接导线,按顺时针方向缠。连接后,复查,确认正确方通电。

要学生集中精力,按实验步骤有条不紊操作和读取测量数据,必要时动作迅速,把握时机,如温度测量、电学测量。要按实验先后顺序将各量测出,并记录。读取和记录必须注意,读数要及时,并马上记录;记录要完整,按有效数字方式记录;数据单位要正确。最好列出表格,表格设计要求:能记录直接测出的各物理量,能记录各次测出的量,能填写计算出来的中间数据和最后数据。

偶然误差是在实验条件不变情况下,对某物理量多次重复测量时,由于各种偶然因素导致的误差。减少偶然误差的办法是多次重复测量,以自述平均值为最终结果。测量次数根据偶然误差对被测量影响的大小确定,如测量值的有效数值较小或测量值变动较大时,应多测量几次。

实验课是培养实验技能的基本途径。尽可能将演示实验改为分组实验。将验证性实验改为探讨性的实验。先让学生去研究、探索物理量之间的关系,后总结出物理规律。

第二课堂既完善、丰富、深化课堂知识,又培养实验技能。要多进行课外实验,多组织参观活动,举行操作实验竞赛,组织课外兴趣小组,举办物理科技晚会等。

上一篇:导入设计要自然巧妙 下一篇:潜心育人 润物无声