如何设计物理实验

作者&投稿:田莺 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
物理实验设计的方法~

常用实验原理的设计方法

1.控制变量法

比如,在研究的三个物理量(A、B、C)之间的关系时,控制其中一个量(如 A)保持不变,研究另外两个量(B 和 C)之间的关系;再如,控制其中一个量(如 B)保持不变,研究另外两个量(A和C)之间的关系;在“验证牛顿第二定律的实验”中,加速度、力和质量的关系的控制。

2.理想化方法

此方法为抓住主要问题,忽略次要因素的一种研究方法。

3.等效替代法

某些量不易测量,可以用较易测量的量替代,从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中,两球碰撞后的速度不易直接测量,在将整个平抛时间定为时间单位后,速度的测量就转化为对水平位移的测量了。

4.留迹法

像平抛物体运动的轨迹、小球落地的位置、小车运动的位移等,采用复写纸、喷墨水、打点等方法,就能较准确地记录它们的位置。

5.微小量放大法

微小量不易测量,勉强测量误差也较大,实验时常采用各种方法加以放大。桌面的微小形变的测量;卡文迪许测定万有引力恒量,采用光路放大了金属丝的微小扭转等。

所谓设计物理实验,就是根据实验原理,运用尽可能简单的仪器,通过较少的步骤而取得显著的实验效果,物理学史上,许多著名的实验以其巧妙的设计而令人赞叹不已。例如,17世纪伽利略设计研究惯性定律,自由落体的实验;历史上持续了近300年的测定光速的实验;1911年卢瑟福研究原子内部结构的粒子散射实验等,由于我们的知识所限,对这些实验还难于理解,我们自己设计的实验相对都比较简单,但是这些实验也总是包含着一些基本的设计思想,如果你能掌握好这些基本思想,并能巧妙的运用于我们的学习中,那么我们的实验技巧会得到很大的提高。

物理是一门以实际操作结合密切的学科,基础性物理原理及定理均需要有实验的验证和实际情况的考量,其中原理及定理最为直接的依据就是实验的结果。学生在初次学习物理知识时,更有意思的、更直接的设计性物理实验可以从各个角度吸引学生的眼球,提高学生学习物理知识的兴趣。教师不仅需要将课本中规定的物理知识传授给学生,还需要将新的社会热点与知识点相结合,培养学生的观察和实践能力,这样才能符合新课标下初中物理对学生的要求。可以看出,初中阶段设计性物理实验对学生学习物理知识和教师传授物理知识都有着积极的能动作用。

2.设计性物理实验在初中物理教学中存在的问题及造成的原因

通过对教师和学生的调查,发现设计性物理实验在初中物理教学中的存在四类问题,分别是家长对设计性物理实验的重视度等观念问题、教师与学生对设计性物理实验的认识、教师在设计性物理实验方面的教学方式及设计性物理实验出题方向认识这四个方面。据资料显示,初中学生的家长对设计性物理实验重视度较低,家长们普遍存在几大误区:(1)家长们认为学习物理就是要背原理背公式就可以学好物理,考出高的分数。(2)家长们认为物理实验只是占物理学中很小的一部分内容,更不要说设计性物理实验所占比例了。(3)设计性物理实验本身类似于思考题,不是传统意义的考题,不需要太重视。教师对设计性物理实验教学的重视度偏低。表现在以下几个方面:(1)对设计性物理实验教学时间安排不合理,更多的时间花在了其他物理问题上。(2)对设计性物理实验的课堂表现形式上做了大量的改动,如直接告诉同学们该如何解答而并非真正的让学生自行设计实验,使得学生对设计性物理实验依旧保有不重视的态度。教师在设计性物理实验方面的教学方式依旧影响着学生对实验本身的认识。教师往往依旧只是停留在口述或PPT展示的方式给学生授课,讲实验。这些二维授课模式,使得学生无法真正的领略设计性物理实验本身的快乐和应学到的思维过程。原因归咎于教师本身没有设身处地地站在学生角度理解和看待设计性物理实验。

3.针对设计性物理实验在初中物理教学中存在的问题的解决方案

我们需要从家长对设计性物理实验的重视度等观念问题、教师与学生对设计性物理实验的认识、教师在设计性物理实验方面的教学方式及设计性物理实验出题方向认识这四个方面做出调整来达到引导学生做好设计性物理实验的目标。(1)作为一名教师,我们需要督促家长与老师在学科认知保持一致,积极与家长沟通,让家长清楚地认识到设计性物理实验对整个物理学及学生思维方式培养的重要性。(2)提升教师与学生对设计性物理实验的重视度。(3)教师应坚持引导学生做设计性物理实验,不要一味追求考试题目,注重培养学生的思维方式。(4)教师应多开拓学生眼界,拓展学生思维方式,鼓励学生多思考、多问问题,做到不惧怕新题,勇于面对困难和挑战的心态。

4.初中物理教学中设计性物理实验教学实例

以2017年某地市中考试题为例。经过两年的物理学习,同学们使用过很多的实验基本仪器,实验探究技能得到了长足的发展.请你利用使用过的实验基本仪器,设计两种原理不同的方案区分水和盐水(写出实验仪器及方法步骤)。这道题目明显是一道开放型实验设计题,也是过程开放题。可选择熟悉的器材来设计方案。方法一:器材:托盘天平(已调节平衡)、两个形状和质量完全相同的烧杯和刻度尺。步骤:(1)在两个形状和质量完全相同的烧杯内装入两种不同液体。(2)用刻度尺测量使两杯液体等高。(3)将这两杯液体分别放入已调节平衡的托盘天平的左右盘中。托盘偏重的一侧杯中所盛的液体是盐水。方法二:器材:弹簧测力计、拴着细线的物块(其密度大于两种液体的密度)和两个烧杯。步骤:(1)把两种液体分别倒入一个烧杯中。(2)分别测出物体浸没在两种液体中时弹簧测力计的示数。示数小时物块受到的浮力大,则该杯所装的液体是盐水。这种设计性物理实验可促进学生积极主动地思考和学习,提高动手能力,更是对学生物理综合素质的提升。实验过程中,学生提出各种问题,教师启发他们理解并引导他们新的、更深层次的认识。整个实验过程进行结束后,学生不仅完成了对实验本身的理解和相应物理知识点的把握,更重要的是学生学会了如何处理好生活和学习中类似问题,这是对学生整个人生的重要引导和教育。

设计一个物理小实验(初二物理)大概说下器材和方法就可以
答:步骤:1.将水倒入烧杯内 2.将铁丝缠绕在铅笔的一头,使其能直立漂浮在水面上。3.测量铅笔没入水面下的长度。4.将水倒掉,换成牛奶,测量铅笔没入牛奶液面下的长度。5.根据浮力公式,这个长度与液体的密度成反比,大概能算出牛奶的密度。实验二 利用浮力 材料:蜡烛,钉子,尺子,水,牛奶,烧杯。...

物理实验的常用设计方法有哪些
答:一、比较法将待测物理量与选做标准单位的物理量进行比较的方法叫比较法.如测量物体长度,用天平称量质量,用电桥测电阻等.有时光有标准量具还不够,还需要配置比较系统,使被测量量与标准量实现比较.如:测量金属在某温度下的比热容.因为金属的比热容随温度的升高而变大,可以找一个在该温度下比热容的金...

物理实验设计的方法
答:常用实验原理的设计方法 1.控制变量法 比如,在研究的三个物理量(A、B、C)之间的关系时,控制其中一个量(如 A)保持不变,研究另外两个量(B 和 C)之间的关系;再如,控制其中一个量(如 B)保持不变,研究另外两个量(A和C)之间的关系;在“验证牛顿第二定律的实验”中,加速度、力...

如何设计简单物理实验来验证某些物理规律
答:- 推挽法:利用力的平衡和力的大小关系,如使用弹簧测定力常数、使用天平测定物体的质量等。- 观察法:用肉眼或显微镜等仪器观察和记录实验现象,如观察光的衍射和干涉、观察液体的表面张力等。- 测量法:通过仪器设备测量物理量,如利用电表测量电流、使用光谱仪测量光的频率等。- 实验设计法:通过设计...

如何利用身边物品设计初中物理实验
答:方法a:在几个饮料瓶中盛入不同深度的水,将瓶口移至嘴边吹气,可以听到不同音调的声音产生。空气柱越短的,音调越高,反之,空气柱越长,音调越低。方法b:在饮料瓶中盛入小部分水,用手握住后,将饮料瓶口移到嘴边、吹气,学生会听到一种音调的声音。若一边吹气,一边用手挤压饮料瓶水面升高时,...

物理教师如何设计一份实验计划?
答:1、第一步骤是提出问题。也就是探究什么,针对什么现象设问。如在探究物质密度的实验中,首先针对自然界中存在的各种物质,有些物质体积相同,质量却不同;而有些物质,体积大小不同,质量却相同,提出设问。2、第二步骤是猜想与假设。实质上就是引导学生根据生活经验对提出的问题进行猜想。根据新的课程...

物理创新小实验 关于初中知识的,设计个物理小实验,要创新,
答:你能用磁铁作一些其它此行小实验吗? 33、大力士——纸 思考:你能想象一张纸能够举起一本书吗?你知道怎样才能做到吗? 材料:纸、胶带、1本书 操作: 1. 把纸放在两本并排分开放的书上,使纸的中间部分悬空.把一本书放在纸的悬空处. 2. 把纸卷成一个纸卷,用胶带粘好纸的边缘处. 3. 把纸卷立...

物理实验的方法有哪些
答:物理实验的方法有:观察法,比较法,控制变量法,描述法,等效替代法,转换法,类比法,建立模型法,推理实验法。1、观察法 观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表,用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象,从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复...

大学物理有什么可以自己设计的实验。。。
答:一:自组电桥测电流表内阻 (一)实验任务 利用所给的仪器设备自组电桥测出电流表的内阻。(二)实验仪器 待测电流表(Ig=100μA,Rg≈2×10的3次方欧姆)、电阻箱(0.0~99999.9欧姆,0.2级)、滑线变阻器(50欧姆,110欧姆各一只)、单刀单掷开关两只、直流稳压电源。(三)任务提示 利用电桥...

如何进行物理实验?
答:观察法:通过肉眼或适当的仪器对现象进行直接观察和记录,例如测量长度、观察物体的形状等。实验比较法:通过对比实验组和对照组的数据,分析其差异来得出结论。例如,在不同条件下比较材料的强度、光线的折射等。测量法:使用仪器和测量装置对物理量进行准确的测量,例如通过电阻计测量电阻、通过天平测量物体...