初中物理典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究.ppt

1、,南京師范大學(xué) 仲扣莊,初中物理典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究,一、物理課程改革與實(shí)驗(yàn)教學(xué),實(shí)驗(yàn)是物理課程的重要特點(diǎn)之一 實(shí)驗(yàn)是長(zhǎng)期以來(lái)的薄弱環(huán)節(jié) 新課程加強(qiáng)探究的理念首先反映在實(shí)驗(yàn)上,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)是我國(guó)物理教學(xué)的歷來(lái)主張 實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要方法,美國(guó)國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn) (1)科學(xué)的統(tǒng)一概念和過(guò)程 體系、秩序和組織 證據(jù)、模型和解釋 變化、恒定性和測(cè)量 演變與平衡 形式和功能,(2)作為探究的科學(xué) 進(jìn)行科學(xué)探究所需要的能力 對(duì)科學(xué)探究的理解 (3)物質(zhì)科學(xué) 5-8年級(jí) 物質(zhì)的性質(zhì)及其變化 運(yùn)動(dòng)和力 能量的傳遞,(4)生命科學(xué) (5)地球和空間科學(xué)

2、(6)科學(xué)與技術(shù) 技術(shù)設(shè)計(jì)的能力 理解科學(xué)與技術(shù) (7)從個(gè)人與社會(huì)的視角所見(jiàn)的科學(xué) (8)科學(xué)的歷史與本質(zhì) 作為人類(lèi)奮斗目標(biāo)的科學(xué) 科學(xué)知識(shí)的本質(zhì) 歷史的觀點(diǎn),英國(guó),科學(xué)教育的重點(diǎn)就是要培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)他們自己的探究活動(dòng)和對(duì)自然現(xiàn)象持續(xù)的興趣和好奇心以及科學(xué)地解決問(wèn)題的態(tài)度和能力。,1988年教育改革法案規(guī)定從1989年起，全國(guó)所有公立中小學(xué)實(shí)行統(tǒng)一課程，科學(xué)為三門(mén)核心課程之一 1989年頒布國(guó)家科學(xué)教育課程標(biāo)準(zhǔn) 第一部分 科學(xué)探究 要求學(xué)生通過(guò)探究活動(dòng)學(xué)會(huì)一些系統(tǒng)的科學(xué)技能和方法 第二部分 知識(shí)和理解 學(xué)生需要理解、掌握的科學(xué)知識(shí)和概念,二、初中物理課標(biāo)中的科學(xué)探究和實(shí)驗(yàn),聲和光 （1）通過(guò)實(shí)

3、驗(yàn)探究，初步認(rèn)識(shí)聲產(chǎn)生和傳播的條件。了解樂(lè)音的特性。了解現(xiàn)代技術(shù)中與聲有關(guān)的應(yīng)用。知道防治噪聲的途徑。 例1 在鼓面上放一些碎紙屑，敲擊鼓面，使其發(fā)聲，觀察紙屑的運(yùn)動(dòng)。敲擊音叉，觀察與其輕觸的乒乓球的運(yùn)動(dòng)。 例2 將鬧鐘放到玻璃罩中，抽去空氣，這時(shí)幾乎聽(tīng)不到聲音。慢慢放入空氣，聲音從在到小。 例3 收集超聲波的應(yīng)用實(shí)例。 例4 舉例說(shuō)明建筑物中是如何防治噪聲的。 活動(dòng)建議 (1)調(diào)查社區(qū)(或?qū)W校)中噪聲污染的情況和已采取的防止措施，提出進(jìn)一步防治噪聲的建議。,2.3 聲和光 內(nèi)容要求： 2.3.1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)聲的產(chǎn)生和傳播條件。 例1 在鼓面上放一些碎紙屑，敲擊鼓面，觀察紙屑的運(yùn)動(dòng)。敲擊音

4、叉，觀察與其接觸的乒乓球的運(yùn)動(dòng)。 例2 將鬧鐘放到玻璃罩中，抽去空氣后，聲音變小。 2.3.2 了解樂(lè)音的特性。了解現(xiàn)代技術(shù)中聲學(xué)知識(shí)的一些應(yīng)用。知道噪聲的危害和控制的方法. 例3 列舉超聲的應(yīng)用實(shí)例。 例4 舉例說(shuō)明如何減弱生活環(huán)境中的噪聲。,新課程實(shí)施不可忽視實(shí)驗(yàn),新課程倡導(dǎo)科學(xué)探究的教學(xué)思想，因?yàn)榧訌?qiáng)科學(xué)探究對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)特別是創(chuàng)新的意識(shí)和能力具有重要的意義。 實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)探究的重要思想和科學(xué)方法，在新課程的教學(xué)中占有重要的地位。如果在新課程的實(shí)施中忽視了實(shí)驗(yàn)，那就意味著倒退。實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)新課程的試金石。 新的課程要求重視實(shí)驗(yàn)，還要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新。,新課程加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的要求,接近生活

5、； 激發(fā)學(xué)生好奇心，多給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的機(jī)會(huì)； 激勵(lì)認(rèn)知沖突和積極思維；,鼓勵(lì)與知識(shí)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合做出猜想； 加強(qiáng)實(shí)踐意識(shí)，手腦結(jié)合； 加強(qiáng)交流和合作。,學(xué)生必做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目： 用刻度尺測(cè)長(zhǎng)度、用表測(cè)時(shí)間 用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力 用天平測(cè)物體的質(zhì)量 用常見(jiàn)溫度計(jì)測(cè)溫度 用電流表測(cè)電流 用電壓表測(cè)電壓 測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度 測(cè)量水平運(yùn)動(dòng)物體所受的滑動(dòng)摩擦力 測(cè)量固體和液體的密度 探究浮力大小與哪些因素有關(guān),探究杠桿的平衡條件 觀察水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn) 探究光的反射規(guī)律 探究平面鏡成像時(shí)像與物的關(guān)系 探究凸透鏡成像的規(guī)律 連接簡(jiǎn)單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 探究導(dǎo)體電壓、電流與電阻的關(guān)系 探究通電螺線(xiàn)管外部磁場(chǎng)的方向

6、 探究導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 測(cè)量小燈泡的電功率,實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究中最重要的觀念和思想方法,伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類(lèi)思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。 愛(ài)因斯坦,沒(méi)有實(shí)驗(yàn)的物理理論是空洞的，沒(méi)有理論的實(shí)驗(yàn)是盲目的。正是實(shí)驗(yàn)家使理論家保持老老實(shí)實(shí)的態(tài)度。 帕格爾斯，物理學(xué)家 實(shí)驗(yàn)可以推翻理論，而理論永遠(yuǎn)無(wú)法推翻實(shí)驗(yàn)。 丁肇中，物理學(xué)家,學(xué)生最喜歡的課堂教學(xué)方式,86.7%的學(xué)生表示喜歡有較多的動(dòng)手操作或親身實(shí)踐、討論交流或自學(xué)等課堂教學(xué)方式，12%的學(xué)生喜歡以老師講授為主的方式。,1激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲 中學(xué)生有著強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，而物

7、理實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)、直觀、形象和生動(dòng)的特點(diǎn)，易于激發(fā)學(xué)生的興趣。學(xué)生觀察老師做實(shí)驗(yàn)，自然會(huì)產(chǎn)生自己動(dòng)手的欲望?？吹綄?shí)際的物理現(xiàn)象和情景，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生探其究竟、發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后規(guī)律的求知欲望。,三、物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能,聽(tīng)話(huà)的木球,2創(chuàng)設(shè)有效學(xué)習(xí)環(huán)境、促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握 物理概念和規(guī)律是從大量的具體事例中抽象出來(lái)的。實(shí)驗(yàn)可以提供精心選擇的、經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化和純化了的感性材料，能使學(xué)生對(duì)物理事實(shí)形成明確具體的認(rèn)識(shí)。 讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)情景，在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、操作等親身實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，主動(dòng)去探索新知識(shí)、獲得新知識(shí)，是使學(xué)生牢固掌握知識(shí)的有效途徑，也是教師突破教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)、提高教學(xué)質(zhì)量的重要保證。,耳聞易忘，目睹為

8、實(shí)，躬親則明。 我聽(tīng)了，會(huì)忘記；我看了，能記??；我做了，才理解。,3促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)方法的掌握 物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，許多科學(xué)方法是在物理實(shí)驗(yàn)中形成的，如控制變量法、圖像法、歸納法等等。 在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)讓學(xué)生經(jīng)歷觀察、思考、合理測(cè)量、處理數(shù)據(jù)、分析與論證等過(guò)程，切身體會(huì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的研究過(guò)程和研究方法，有助于學(xué)生提高科學(xué)探究能力，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的信任度和理解力；可以使學(xué)生逐步掌握和運(yùn)用各種實(shí)驗(yàn)方法和手段；同時(shí)有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的觀察習(xí)慣、正確的操作方法和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。,測(cè)量不同時(shí)間的氣溫,觀察液體的沸騰,4培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、可以培養(yǎng)學(xué)生敏銳的感知和觀察能力

9、； 通過(guò)親自動(dòng)手，可以培養(yǎng)學(xué)生的操作能力，包括基本儀器的使用、數(shù)據(jù)的讀取、儀器設(shè)備的組裝、故障的排除等； 通過(guò)分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較、判斷和推理，可以培養(yǎng)學(xué)生的思維能力；通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。,。,5培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和情感 實(shí)驗(yàn)除了對(duì)知識(shí)的掌握、技能的提高和方法的學(xué)習(xí)有明顯的作用之外，對(duì)非智力因素的培養(yǎng)也有顯著的作用。 實(shí)驗(yàn)不僅能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，而且有助于學(xué)生產(chǎn)生熱愛(ài)科學(xué)、尊重科學(xué)規(guī)律、勇于克服困難、想要進(jìn)行科學(xué)探索的情感。 無(wú)論狄克.費(fèi)曼曾經(jīng)開(kāi)過(guò)其他什么東西的玩笑，他對(duì)物理學(xué)的熱愛(ài)卻是接近于崇敬的。 L.M. 布朗,初中學(xué)生要喜愛(ài)物理，是從產(chǎn)生物理學(xué)習(xí)興趣

10、開(kāi)始的。中學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣有4 個(gè)不同的層次： 直接興趣。即對(duì)生動(dòng)的物理現(xiàn)象、裝置和事件產(chǎn)生自發(fā)的興趣。 操作興趣。即對(duì)獲得物理現(xiàn)象的操作和過(guò)程產(chǎn)生親自動(dòng)手操作的興趣。 因果興趣。即對(duì)物理現(xiàn)象發(fā)生的原因和物理事件之間的因果關(guān)系產(chǎn)生探究的興趣。 理論興趣，即對(duì)物理理論的結(jié)構(gòu)、體系和邏輯關(guān)系的自洽性、一般性和實(shí)用性產(chǎn)生的興趣。,四、初中物理典型實(shí)驗(yàn)研究（一）引言中的物理實(shí)驗(yàn),1、裝滿(mǎn)水的杯子里能放多少回形針 引言：奇妙的物理現(xiàn)象 目的：激發(fā)學(xué)習(xí)物理和參與探究的興趣，體驗(yàn)探究的過(guò)程 策略：猜想，試驗(yàn)出其不意 類(lèi)似案例：蠟燭燃燒,2、探究擺的奧秘（粵教滬科版） 體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)

11、劃,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù),分析與論證,評(píng)估,提出問(wèn)題,猜想與假設(shè),表達(dá)與交流,科學(xué)探究,從某種角度來(lái)說(shuō)，科學(xué)家們就象偵探一樣，把各種線(xiàn)索拼湊起來(lái)弄清事情的來(lái)龍去脈?？茖W(xué)家對(duì)周?chē)默F(xiàn)象和事物，都十分留意。為了揭示大自然的秘密，仔細(xì)地觀察著周?chē)氖澜纭?科學(xué)家不只是觀察，他們還總是以“懷疑”的眼光審視所觀察到的現(xiàn)象，并就觀察所得進(jìn)一步提出可以通過(guò)科學(xué)探究來(lái)解決的問(wèn)題。,提出問(wèn)題,設(shè)計(jì)與收集證據(jù),科學(xué)家不只是提出問(wèn)題，還會(huì)努力找出問(wèn)題的答案。他們會(huì)借助查閱資料、觀察和實(shí)驗(yàn)等方法來(lái)收集有關(guān)的信息及證據(jù)。 實(shí)驗(yàn)的目的是為了檢驗(yàn)假設(shè)是否成立。檢驗(yàn)的結(jié)果可能被證實(shí)，也可能被證偽。如果最初的假設(shè)遭否定，則須修訂

12、或做出新的假設(shè)，然后繼續(xù)檢驗(yàn)，直至新的假設(shè)通過(guò)所有實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證為止。,分析與論證,實(shí)驗(yàn)中得到的觀察和測(cè)量結(jié)果稱(chēng)為數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，看看是否存在什么規(guī)律或趨勢(shì)。,評(píng)估、交流與合作,結(jié)論就是對(duì)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)的總結(jié)。在下結(jié)論的時(shí)候，你要確定收集的數(shù)據(jù)是否支持原先的假說(shuō)。通常需要重復(fù)好幾次實(shí)驗(yàn)才能得出最后的結(jié)論。但得出的結(jié)論往往會(huì)使你發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，并設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)來(lái)尋求答案。 科學(xué)家很樂(lè)意將自己的研究成果公布于眾并與同行們交流。他們認(rèn)為這種交流是智慧的交換，對(duì)得出正確的結(jié)論是十分有益的。在交流過(guò)程中，他們很注意傾聽(tīng)和尊重他人提出的不同觀點(diǎn)和評(píng)議，既堅(jiān)持原則，也勇于放棄或修正自己的觀點(diǎn)。,新的

13、問(wèn)題,當(dāng)一個(gè)問(wèn)題解決后，還會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題。例如，為什么單擺周期與擺球質(zhì)量、擺角無(wú)關(guān)呢？如擺動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)，又有什么情況發(fā)生？ 科學(xué)家又會(huì)設(shè)法解決這些新的問(wèn)題，繼續(xù)他們的研究工作。,（二）力學(xué)實(shí)驗(yàn),1、研究充水玻璃管中氣泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,2、探究變速運(yùn)動(dòng),110米跨欄的距離分布情況,從起跑線(xiàn)到第一個(gè)欄的距離：13.72m； 從第1個(gè)欄到第10個(gè)欄，每相鄰兩個(gè)欄之間的距離：9.14m； 從第10個(gè)欄到終點(diǎn)的距離：14.02m。,一組測(cè)量數(shù)據(jù),描繪St圖線(xiàn),對(duì)數(shù)據(jù)和圖像的分析,劉翔110m 跨欄的成績(jī)是12.91s，全程的平均速度是8.50m/s。 劉翔從第1個(gè)欄到第10個(gè)欄間近似為勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度值約為

14、9.14m/s， 劉翔從起跑到第1個(gè)欄的平均速度約為5.72m/s，小于中間段的速度， 從第10個(gè)欄到?jīng)_刺階段，平均速度為9.73m/s，是全程中最快的一段。,3、探究滑動(dòng)摩擦力,用筆拔河,活動(dòng)：月球上的摩擦力 What Do You Think? 阿波羅登月行動(dòng)證實(shí)月球表面可提供足夠的摩擦力讓載人月球車(chē)行駛。 如何比較在地球和月球上的摩擦力？,For You To Do Use the spring scale to pull horizontally on the box.Measure the amount of force needed to cause the box to slid

15、e on the surface at a low ,constant speed. Record the frictional force in your table.,Continue adding sand to increase the weight of the box to 4.0,6.0,8.0,and10.0N, measuring the frictional force for each weight. Record the frictional force to complete your data table.,Inquiry Investigation: 登上月球的宇

16、航員們發(fā)現(xiàn)月球表面土壤是粉狀的，但比較堅(jiān)硬 不同的接觸表面對(duì)摩擦力是否有影響？ 你怎樣證明自己的設(shè)想？ 前面介紹的月球表面對(duì)行走和賽跑有什么影響？,Physics to Go 由于在月球上摩擦力減小，對(duì)地球上進(jìn)行的體育項(xiàng)目應(yīng)如何進(jìn)行修改？ 如與在地球上的情形相比較，在月球上玩滑板有什么不一樣？手和橄欖球間的摩擦力是否會(huì)有變化？,（1）定性觀察,（2）滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系,（3）滑動(dòng)摩擦力與接觸面性質(zhì)的關(guān)系,（3）滑動(dòng)摩擦力與接觸面積的關(guān)系,（4）滑動(dòng)摩擦力與速度的關(guān)系,4、大氣壓強(qiáng)壓扁的金屬筒、可樂(lè)鑵覆杯實(shí)驗(yàn),氣懸球,5、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系,氣懸燈泡,（三）聲和光,1、讓物體發(fā)出聲音 酒杯

17、 鋁棒,2、聲音的傳播 3、樂(lè)音的特性 常州教師23,青藏高原,4、聲波的能量 聞聲起舞,翩翩起舞的紙屑 震碎的酒杯,1、水果電池,（四）電學(xué)實(shí)驗(yàn),水果電池制作關(guān)鍵在于3 個(gè)方面： （1）水果的選擇，一般來(lái)說(shuō)酸性越大的水果，制作成功可能性就越大，下面是常見(jiàn)的幾種水果的PH 值： 檸檬2.5，李子3，葡萄3.5，葡萄柚3.5，桃子4，鳳梨4，蘋(píng)果4.5，芒果5，蕃茄5.5，火龍果6.5，西瓜6.5，哈密瓜6.5 （2）極板金屬的選擇，兩金屬的活動(dòng)性差別越大，實(shí)驗(yàn)效果越好，金屬的活動(dòng)性由高到低可依據(jù)伏打排出的序列：鋅、鉛、錫、鐵、銅、銀、金、石墨、木炭等 （3）檢驗(yàn)電池供電的設(shè)備選擇，常用設(shè)備有耳

18、機(jī)、發(fā)光二極管、電子表、石英鐘等，還有的用舌頭、皮膚等感覺(jué)器官。,2、串聯(lián)電路中的電流,學(xué)習(xí)物理之前，學(xué)生從日常生活中學(xué)生已經(jīng)獲得了大量的關(guān)于物理世界的前科學(xué)概念。 學(xué)生已有的前科學(xué)概念，是物理學(xué)習(xí)賴(lài)以順利展開(kāi)的基礎(chǔ)，沒(méi)有前科學(xué)概念的支持，物理課程的展開(kāi)是無(wú)法想象的。但是，學(xué)生的前科學(xué)概念中，又往往包含有許多的錯(cuò)誤要素，而這些錯(cuò)誤的成份，又是干擾科學(xué)物理概念建立的極大障礙。怎樣處理好前科學(xué)概念，也是物理概念教學(xué)中要不斷研究解決的問(wèn)題。,例 學(xué)生心中的電路模型,十一、二歲的學(xué)生對(duì)電路的理解,（）單極模式 電流從電池一端，通過(guò)一根電線(xiàn)，流到燈泡那兒，點(diǎn)亮了燈炮，同時(shí)消耗掉流過(guò)來(lái)的電。這就象家里的煤

19、氣爐一樣，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，火就會(huì)燃起來(lái)，把流過(guò)來(lái)的煤氣燒掉。 假如一根電線(xiàn)受阻，另外還有根預(yù)備線(xiàn)。正象交通堵塞時(shí)，要開(kāi)出另一條通道。,（）兩極模式 電池產(chǎn)生兩股電流，從各自一端流入燈里，燈亮?xí)r，用掉了電。 就象有種雙組份的膠水，要把兩種東西混在一起，才有粘性。,（）湮滅模式（正負(fù)電子湮滅式） 電流有正負(fù)極，它們從不同的方向流到燈里，每當(dāng)它們相遇時(shí)，便會(huì)發(fā)生“斗爭(zhēng)”，不是“融為一體”，就是吞滅對(duì)方，用這種方式點(diǎn)亮了燈炮。,（）運(yùn)載模式 電線(xiàn)里有運(yùn)送電的東西，它們?cè)陔姵乩镅b好了電，通過(guò)電線(xiàn)運(yùn)到燈里，然而卸掉，燈就被點(diǎn)亮了，它們?cè)倩氐诫姵乩铮匦卵b電。,（）休息模式 電池里強(qiáng)大的電流流到燈里，把燈泡點(diǎn)亮，發(fā)電發(fā)累了，它們會(huì)回到電池里休息一會(huì)。就象爸爸一樣，一大早去上班，工作了一天累了，晚上回家睡一覺(jué)，明早再去上班。,兩種電流的運(yùn)行是這樣的：正電流和負(fù)電流兩股電流同在發(fā)電處產(chǎn)生并從那里出發(fā)沿相反方向運(yùn)動(dòng)，在電路的另一處重新匯合到一起 正是這種在電源和導(dǎo)體中形成和運(yùn)行著的電，我稱(chēng)之為電流。 -A. M. 安培,對(duì)于前科學(xué)概念不