高中熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)儀器的研究與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、 高中熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)儀器的研究與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 摘要 物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在物理學(xué)中，每個(gè)概念的建立、定律的發(fā)現(xiàn)都有其堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。物理演示實(shí)驗(yàn)是密切配合物理課堂教學(xué)內(nèi)容由教師操作并引導(dǎo)學(xué)生觀察的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。它能夠起到激發(fā)興趣、加深理解、鞏固記憶、促進(jìn)思考、培養(yǎng)能力的作用，是物理教學(xué)的重要組成部分。而熱學(xué)作為物理教學(xué)的組成部分，其理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和特點(diǎn)都區(qū)別于其他學(xué)科，因此，我們有必要對(duì)熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞 熱學(xué) 演示實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 引言 熱學(xué)作為物理教學(xué)中的重要組成部分，其理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和特點(diǎn)都區(qū)別于其他學(xué)科。隨著中學(xué)課程改革的實(shí)施，熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)得到了越來(lái)越多的關(guān)

2、注和重視，作用也越來(lái)越大。然而，也有不少學(xué)校，由于條件或者其他因素的限制，對(duì)熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)沒(méi)有給予足夠重視。就以上問(wèn)題，作者認(rèn)為應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)踐的研究，更好的服務(wù)于教學(xué)。1演示實(shí)驗(yàn)的作用和基本要求1.1演示實(shí)驗(yàn)的作用所謂演示實(shí)驗(yàn)就是指教師在課堂教學(xué)中，為組織學(xué)生觀察，思考而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作演示活動(dòng)。演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要手段之一，是體現(xiàn)具體與抽象相統(tǒng)一，理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)原則的重要方法。其作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:演示實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^形象地為學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)，是學(xué)生形成物理概念，理解物理現(xiàn)象的基礎(chǔ)。它能將日常生活實(shí)踐中不易觀察到的或習(xí)以為常而未引起注意的物理現(xiàn)象突出地顯示出來(lái)。演

3、示實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生加深對(duì)講授內(nèi)容的理解，鞏固記憶，激發(fā)興趣，誘導(dǎo)思考，糾正錯(cuò)誤觀念，建立正確的認(rèn)知。演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的觀察能力，思維能力和科學(xué)的思維方法，是提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的有效途徑。11.2演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本要求演示實(shí)驗(yàn)要有利于學(xué)生觀察。演示實(shí)驗(yàn)是教師在講臺(tái)上，借助于組裝好的儀器和設(shè)備，分步驟地操作，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示在學(xué)生面前，用以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)的一種教學(xué)方法，所以有利于學(xué)生觀察是對(duì)演示實(shí)驗(yàn)最基本的要求。演示實(shí)驗(yàn)要有利于學(xué)生建立概念掌握規(guī)律。在教學(xué)中，學(xué)生觀察演示實(shí)驗(yàn)的主要目的，是為了更好地建立概念、掌握規(guī)律，所以演示實(shí)驗(yàn)必須注重科學(xué)性。演示實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性主要指實(shí)驗(yàn)裝置的科學(xué)

4、性、實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)性和實(shí)驗(yàn)解釋的科學(xué)性。演示實(shí)驗(yàn)要有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。中學(xué)物理教學(xué)作為中學(xué)教育的一個(gè)重要方面，不僅應(yīng)關(guān)注人類發(fā)展和文化傳承的需要，更應(yīng)當(dāng)關(guān)注人的全面發(fā)展的需要；不僅應(yīng)注重物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，更應(yīng)當(dāng)注重相關(guān)科學(xué)能力的培養(yǎng)、科學(xué)觀點(diǎn)與科學(xué)精神的建立、科學(xué)方法的掌握、科學(xué)態(tài)度的端正。演示實(shí)驗(yàn)可以從知識(shí)、能力、觀點(diǎn)、方法、態(tài)度、情感諸方面有效地促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。演示實(shí)驗(yàn)要有利于提高學(xué)生科學(xué)研究水平科學(xué)的核心是探究，教育的目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。中學(xué)物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)這兩者的結(jié)合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中通過(guò)科學(xué)探究，進(jìn)而理解物理學(xué)的本質(zhì)，形成科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。這就要求我

5、們物理演示實(shí)驗(yàn)從原來(lái)以建立概念、總結(jié)規(guī)律、傳承知識(shí)為基點(diǎn)，轉(zhuǎn)移到以物理知識(shí)的講授和技能的培養(yǎng)為載體，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，從中學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)科學(xué)探究精神、實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)。2.熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用中學(xué)物理課程中的熱學(xué)部分就其內(nèi)容來(lái)講主要是經(jīng)典物理學(xué)中最基本、最簡(jiǎn)單、與實(shí)際聯(lián)系最密切的部分。其主要概念、規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。理想的熱學(xué)教學(xué)過(guò)程應(yīng)該是：在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生一邊實(shí)驗(yàn)，一邊觀察，通過(guò)總結(jié)分析獲得知識(shí)。由于客觀條件的限制，不可能所有的實(shí)驗(yàn)都由學(xué)生親自動(dòng)手來(lái)做，大部分實(shí)驗(yàn)是由教師做給學(xué)生看。從這個(gè)意義上講，熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生最集中地獲得熱學(xué)現(xiàn)象的主要來(lái)源。同時(shí)熱

6、學(xué)演示實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣等各方面都起著十分重要的作用。它在教學(xué)中的作用主要體現(xiàn)在：（1）為學(xué)生提供必要的感性知識(shí)中學(xué)物理的內(nèi)容雖與日常生活中許多現(xiàn)象有密切的聯(lián)系，但中學(xué)生尚缺乏有關(guān)的物理知識(shí)，往往不能深刻地感覺(jué)這些現(xiàn)象，難以找出這些現(xiàn)象所反映的物理本質(zhì)。而且有些物理現(xiàn)象似乎與日常生活中給學(xué)生的印象不一致。因此有必要通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)把物理現(xiàn)象的特征突出地顯示出來(lái)，使學(xué)生獲得豐富、深刻、正確的感性認(rèn)識(shí)。這樣學(xué)生不僅容易記住結(jié)論，而且在頭腦中形成了一定的物理圖像。（2）是歸納物理概念和規(guī)律的基礎(chǔ)中學(xué)物理中的大部分概念、規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得來(lái)的，演示實(shí)驗(yàn)直接為學(xué)生

7、提供豐富的感性材料，幫助學(xué)生建立概念或?yàn)橐?guī)律提供實(shí)證，這樣學(xué)生對(duì)概念、規(guī)律的理解就深刻的多了。如果不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)不成功，學(xué)生就會(huì)對(duì)結(jié)論產(chǎn)生懷疑或者印象不深。（3）培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰νㄟ^(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)講解、分析，引導(dǎo)學(xué)生觀察，使學(xué)生不僅看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，也學(xué)習(xí)了觀察的方法，培養(yǎng)學(xué)生全面、細(xì)致的觀察能力。通過(guò)細(xì)致的觀察，學(xué)生不僅認(rèn)識(shí)了現(xiàn)象，而且提高了觀察能力。（4）引起學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生的注意興趣是最好的老師，有了興趣就有了內(nèi)在的動(dòng)力，可以得到好的學(xué)習(xí)效果。中學(xué)生持續(xù)注意時(shí)間一般不超過(guò)20分鐘，教師在上課時(shí)要采用多種教學(xué)方法，演示實(shí)驗(yàn)則是物理教學(xué)中最有效的方法之一。一個(gè)精彩的演示實(shí)驗(yàn)會(huì)引起學(xué)

8、生興致盎然地去觀察，并能留下深刻的印象，引起激烈的討論。53.做好熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的問(wèn)題（1）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康臒釋W(xué)演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模⒉皇怯蓪?shí)驗(yàn)內(nèi)容決定的，而是由課堂教學(xué)需要決定的。通過(guò)一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，究竟要說(shuō)明什么問(wèn)題，教師必須對(duì)此十分清楚，從而選擇典型的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)明的實(shí)驗(yàn)裝置。 （2）注意演示的科學(xué)性和嚴(yán)密性熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和嚴(yán)密性是與學(xué)生的認(rèn)知能力及中學(xué)實(shí)驗(yàn)的誤差要求相統(tǒng)一的。它具體體現(xiàn)在三個(gè)方面：實(shí)驗(yàn)原理本身要科學(xué)嚴(yán)密。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容要有機(jī)結(jié)合，兩者間要有正確的邏輯關(guān)系。教師的實(shí)驗(yàn)操作和讀取處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)要規(guī)范。由于熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生有明確的示范作用，對(duì)上述三點(diǎn)我們必須十分

9、注意，否則會(huì)給學(xué)生帶來(lái)不良的影響。（3）確保實(shí)驗(yàn)一次成功熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)必須力求一次成功，這對(duì)于提高教學(xué)效果是極其重要的。若實(shí)驗(yàn)不能一次成功，就會(huì)削弱學(xué)生的信服力，影響師生情緒，耽誤學(xué)習(xí)時(shí)間。（4）確保實(shí)驗(yàn)的安全熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中，必須保證安全，不要安排具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。具體來(lái)說(shuō)，在演示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，應(yīng)遵循以下要點(diǎn)：.不要演示可能有害學(xué)生健康的實(shí)驗(yàn)。A、無(wú)不可控的爆炸。B、在沒(méi)有通風(fēng)的情況下不產(chǎn)生煙、氣。C、在沒(méi)有給學(xué)生提供防護(hù)的情況下，無(wú)強(qiáng)光或強(qiáng)熱產(chǎn)生.對(duì)于每一個(gè)演示都要有書(shū)面的操作程序。.知道所有與演示相關(guān)的活動(dòng)和設(shè)備的危險(xiǎn)情況。.在附近有合適的緊急安全設(shè)施。.處理好用過(guò)的物質(zhì)。.教師要想方

10、設(shè)法增大演示實(shí)驗(yàn)的觀察效度。24.對(duì)常用熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)儀器的研究4.1溫度計(jì)常用的溫度計(jì)有:水銀溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、煤油溫度計(jì)。4.1.1溫度計(jì)的作用及結(jié)構(gòu)原理溫度計(jì)是用來(lái)測(cè)量物休溫度的.常用溫度計(jì)由玻璃泡和毛細(xì)玻璃管組成.玻璃泡內(nèi)裝水銀、酒精或煤油.玻璃泡上方連著的毛細(xì)玻璃管的厚壁上有刻度.當(dāng)溫度上升時(shí)，泡內(nèi)的液體膨脹液面上升.溫度下降時(shí)，泡內(nèi)的液體收縮液面下降.從液面的位置可讀出溫度的數(shù)值.所以.常用溫度計(jì)是根據(jù)液體熱脹冷縮原理制成的.4.1.2溫度計(jì)的使用方法使用前,先要觀察溫度計(jì)的量程,選擇合適的溫度計(jì),要清楚其最小刻度,以便準(zhǔn)確地讀數(shù)。測(cè)溫前應(yīng)估計(jì)被測(cè)溫度的高低,以免被測(cè)溫度過(guò)高,溫度

11、計(jì)里的液體把溫度計(jì)脹破。測(cè)量溫度時(shí),應(yīng)使溫度計(jì)的玻璃泡跟被測(cè)物體充分接觸。溫度計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)溫度計(jì)的玻璃泡要留在被測(cè)液體中,視線與毛細(xì)管中的液面相平。如果是水銀溫度計(jì),應(yīng)以凸面為準(zhǔn),如果是酒精或煤油溫度計(jì),觀察時(shí)應(yīng)以凹面的底部為準(zhǔn)。4.1.3 使用溫度計(jì)中的常見(jiàn)錯(cuò)誤使用時(shí),常常剛把溫度計(jì)插入水面就立即松手,以致砸破溫度計(jì)下端的玻璃泡。將溫度計(jì)玻璃泡從待測(cè)液體中拿出來(lái)讀數(shù)。在溫度計(jì)玻璃泡觸及容器底或側(cè)壁的情況下讀數(shù)。讀數(shù)時(shí),視線與溫度計(jì)玻璃管不垂直。溫度計(jì)的玻璃泡未完全浸入待測(cè)液體中。4.2酒精燈在熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中,酒精燈是加熱最常用的加熱儀器,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,主要由容器、燈芯、燈帽組成,

12、但使用時(shí)確有很多問(wèn)題須要注意。4.2.1酒精燈使用前檢查酒精。檢查燈里是否有酒精,若無(wú)酒精或少于容積的四分之一以下,就應(yīng)向燈里添加酒精。添入酒精量不能超過(guò)燈身容積的三分之二。檢查燈芯。檢查燈芯是否平整、燒焦及其長(zhǎng)短程度、燈芯的松緊度。4.2.2酒精燈使用中點(diǎn)燈之時(shí)。點(diǎn)燃酒精燈只能用燃著火柴或木條去點(diǎn)燃,絕不允許用酒精燈引燃另一只酒精燈。加熱之中。A.加熱時(shí)用外焰。燈焰分焰心、內(nèi)焰、外焰三部分。外焰燃燒充分,溫度最高。B.酒精少于容積四分之一以下時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充。4.2.3酒精使用后給物質(zhì)加熱完畢,需移去并熄滅酒精燈。熄滅它,只允許用燈帽蓋滅,絕不準(zhǔn)用嘴去吹。燈帽必須蓋嚴(yán),以防酒精揮發(fā)而浪費(fèi),同時(shí)避

13、免燈芯中的酒精吸收空氣水分,導(dǎo)致下次使用時(shí)很難點(diǎn)燃。4.3 壓強(qiáng)計(jì)壓強(qiáng)計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示. 實(shí)驗(yàn)前,安裝好壓強(qiáng)計(jì)后,U型管左右液面相平,都對(duì)準(zhǔn)“0”刻度線.實(shí)驗(yàn)中,把探頭放入液體中時(shí),左液面下降,低于“0”刻度線;右液面上升,高于“0”刻度線,U型管左右液面出現(xiàn)高度差h,高度差h的變化表示液體壓強(qiáng)的變化。圖4.1 壓強(qiáng)計(jì)結(jié)構(gòu)5熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)原則熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要遵循下述的幾條原則：（1）目的性原則：設(shè)計(jì)任何實(shí)驗(yàn)首先都必須明確設(shè)計(jì)的目的和要求。對(duì)此，應(yīng)注意下面幾個(gè)問(wèn)題：設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有明確的目的和針對(duì)性。對(duì)于設(shè)計(jì)熱學(xué)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，不僅要明確所要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅€要明

14、確其教學(xué)目的和要求。要了解所要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過(guò)程中的地位和作用，以及在整個(gè)教材體系或?qū)嶒?yàn)體系中的地位和作用。要了解所要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)與相似實(shí)驗(yàn)、相關(guān)實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系與區(qū)別。要選擇并確定設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和突破口，以方便有針對(duì)性地解決設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，確保設(shè)計(jì)成功。（2）科學(xué)性和可行性原則：在設(shè)計(jì)熱學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，必須確保設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可行性。首先是實(shí)驗(yàn)原理必須是科學(xué)可行的。實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性主要指實(shí)驗(yàn)中所依據(jù)的物理原理是否正確，是否確切。原理的正確性要求實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象必須真實(shí)、正確的反映實(shí)驗(yàn)原理，不能弄虛作假，制造假象欺騙學(xué)生。實(shí)驗(yàn)原理錯(cuò)誤是絕對(duì)不允許的，但因誤差是由于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和條件的非理想化產(chǎn)生的，是不可避免的，故

15、實(shí)驗(yàn)中允許存在誤差。原理的可行性指從儀器制作、器材選擇、實(shí)驗(yàn)條件和操作等方面看實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒?，?shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性、重復(fù)性和安全性可好。其次，該原則還應(yīng)從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)看設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是否符合教育心理學(xué)原理，能否應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)過(guò)程，達(dá)到一定的教學(xué)目標(biāo)。這主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:1)實(shí)驗(yàn)原理及其教學(xué)程序是否符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、心理特點(diǎn)；2)實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容學(xué)生是否能接受、理解；3)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)程序是否有利于指導(dǎo)學(xué)生觀察、啟發(fā)學(xué)生思維。最后，科學(xué)性和可行性原則還要考慮設(shè)計(jì)中實(shí)驗(yàn)方法的應(yīng)用、技術(shù)問(wèn)題的處理是否科學(xué)、合理。（3）簡(jiǎn)便性原則：簡(jiǎn)便性原則包括原理簡(jiǎn)單、儀器裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、操作簡(jiǎn)便、由演示現(xiàn)象導(dǎo)出結(jié)論時(shí)解說(shuō)或推理簡(jiǎn)便

16、、節(jié)省時(shí)間等。原理簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，往往會(huì)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理提出不同的實(shí)驗(yàn)方案。這時(shí)，就應(yīng)根據(jù)中學(xué)生的特點(diǎn)，選擇實(shí)驗(yàn)原理比較簡(jiǎn)單的方案，以利于對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析講解。儀器、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明。只要演示實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性強(qiáng)、現(xiàn)象明顯，則儀器裝置越簡(jiǎn)單越好。儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明、裝置容易安置、器材簡(jiǎn)便、取材方便，容易突出所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理，有利于學(xué)生了解設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法，了解實(shí)驗(yàn)裝置，而不為那些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)所干擾。操作簡(jiǎn)便。操作簡(jiǎn)便不僅有利于一次性成功，增加教師的信心，穩(wěn)定師生的情緒，增加學(xué)生對(duì)教師及實(shí)驗(yàn)的信任感，而且也有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、步驟等的觀察與思考，不因操作的繁瑣復(fù)雜分散學(xué)生的注意力。解說(shuō)推理簡(jiǎn)

17、便。演示實(shí)驗(yàn)是為了配合教學(xué)而設(shè)計(jì)的，因此，實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的原理、采用的方法、進(jìn)行的步驟等都應(yīng)該有利于解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。時(shí)間要節(jié)省。演示實(shí)驗(yàn)不是獨(dú)立于教學(xué)之外，而是跟當(dāng)堂教學(xué)緊密相連，要在課堂上完成、受時(shí)間的限制。它的地位和作用決定了實(shí)驗(yàn)不能太復(fù)雜，進(jìn)行的時(shí)間不能太長(zhǎng)。（4）明顯性原則：明顯性不僅僅指儀器裝置的可見(jiàn)度、觀察對(duì)象的清晰度、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的明顯度，還指整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程是否清楚的顯露出來(lái)，容易讓人看到或感覺(jué)到。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中用以解決實(shí)驗(yàn)的“技術(shù)”方面問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):尺寸要足夠大，觀察對(duì)象要大。我們可以設(shè)計(jì)制作一些本身尺寸較大的儀器、裝置，采用大型的觀察對(duì)象以滿足明顯性的要求。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

18、明顯。除了儀器裝置的尺寸大之外，裝置、材料的選取、實(shí)驗(yàn)顯示的方法等對(duì)現(xiàn)象的明顯程度的影響也至關(guān)重要。色彩鮮明，明暗合適。為了增大對(duì)比度，突出重點(diǎn)、突出觀察對(duì)象，使實(shí)驗(yàn)裝置層次分明、結(jié)構(gòu)清楚，把一些不太明顯的部分顯示出來(lái)，通常使用各種色彩的搭配和襯托。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用色彩來(lái)做背景襯托和染色處理。整體布局合理。演示儀器要放在適當(dāng)?shù)母叨?，?wù)必使全班學(xué)生都能看清儀器裝置。儀器放置太低，教師操作時(shí)容易遮擋學(xué)生的視線。為了讓學(xué)生更好地掌握物理現(xiàn)象的規(guī)律，有時(shí)不止讓學(xué)生看到一些靜態(tài)現(xiàn)象，還要讓他們觀察到現(xiàn)象的變化和發(fā)展過(guò)程。（5）趣味性原則：要使實(shí)驗(yàn)給學(xué)生留下深刻的印象，增大感知效果，實(shí)驗(yàn)要有一定的趣味

19、性，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象要給學(xué)生一定的感官刺激，以吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的興趣。實(shí)驗(yàn)只要有新意，能引起學(xué)生的興趣就符合了實(shí)驗(yàn)的趣味性這一原則。（6）指導(dǎo)性原則：演示實(shí)驗(yàn)作為配合課堂教學(xué)的一種形式，必須具有可指導(dǎo)性。能便于教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思考，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行演示操作。65.2設(shè)計(jì)方法及實(shí)踐5.2.1 改革實(shí)驗(yàn)裝置，增強(qiáng)演示效果實(shí)例一、壓強(qiáng)計(jì)的改進(jìn)在教學(xué)中,發(fā)現(xiàn)該壓強(qiáng)計(jì)具有如下的缺點(diǎn):.完好的液體壓強(qiáng)計(jì),在探頭沒(méi)有放入液體中時(shí),液體壓強(qiáng)計(jì)中的U型管中的兩液面是相平的,如圖4.1所示.在教學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,把壓強(qiáng)計(jì)安裝好后,會(huì)出現(xiàn)圖5.1所示的現(xiàn)象,其原因是探頭與U型管左管內(nèi)水面間的氣壓大于大氣壓所致

20、.有時(shí)無(wú)論如何調(diào)整探頭的橡皮膜和膠管,U型管左右管都存在液面高度差h,從而影響實(shí)驗(yàn).圖5.1 壓強(qiáng)計(jì)出現(xiàn)左右液面高度差.實(shí)驗(yàn)前,U型管左右液面相平,都對(duì)準(zhǔn)“0”刻度線.在實(shí)驗(yàn)中,把探頭放入液體中時(shí),U型管左右液面出現(xiàn)高度差,如圖5.1所示:左液面下降,低于“0”刻度線;右液面上升,高于“0”刻度線,給記錄U型管左右液面高度差帶來(lái)不便.在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,探頭的深度位置難于固定,造成U型管液面高度差改變,會(huì)分散學(xué)生的注意力,并且不借助刻度尺,僅憑肉眼無(wú)法記錄探頭在液面下的深度.改進(jìn)方法：如圖5.2所示圖5.2 改進(jìn)后的壓強(qiáng)計(jì)制作步驟如下:.把U型管改為勺型管,把它固定在展示板上,在勺型管勺頭兩側(cè)的展示

21、板上,均勻地刻上刻度,勺柄水平對(duì)準(zhǔn)“0”刻度線.把直膠管更換為三頭膠管,一端套勺型管,一端套探頭,一端夾上夾子2.在金屬探桿上安裝可以上下滑動(dòng)的橫桿,并在橫桿上安裝夾子1,用于固定探頭在液面下的深度.在金屬桿旁安裝刻度尺,刻度從探頭起向上從“0”開(kāi)始逐漸均勻增大,便于測(cè)出探頭所處液面下的深度.在面板兩側(cè)安裝4個(gè)可以折疊的底架,便于擺放.在面板背面釘2個(gè)支架,用于掛膠管和探頭.使用改進(jìn)后的壓強(qiáng)計(jì),實(shí)驗(yàn)前不必浪費(fèi)過(guò)多的時(shí)間去調(diào)整U型管左右液面是否相平,探頭的深度容易控制,而且?guī)熒几菀鬃x出探頭的深度和壓強(qiáng)的大小變化,縮短了實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)間.實(shí)驗(yàn)的連貫性增強(qiáng)了,獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更有利

22、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,提高了實(shí)驗(yàn)效果和教學(xué)效率.4實(shí)例二、氣體熱膨脹的演示教材中是將“”形玻璃管里面注入一段紅墨水的水柱來(lái)顯示空氣受熱時(shí)體積的變化。此種裝置的不足之處在于“”形管的水平部分不易做到真正的水平，紅色液柱不好固定住，學(xué)生也很容易把液柱的移動(dòng)誤解為由液柱重力而引起，演示效果很不理想。如果把“”形管改成“N”形管，如圖4.3所示，就不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。用“N”形玻璃管封閉在燒瓶口上演示時(shí)，液柱平時(shí)穩(wěn)定地處于管的彎曲部分的底部，當(dāng)燒瓶?jī)?nèi)的空氣受熱膨脹時(shí)液柱被推動(dòng)著沿管的豎直部分上升，絕對(duì)不會(huì)造成學(xué)生的誤解。圖5.3 N形玻璃管5.2.2巧做實(shí)驗(yàn)，方法創(chuàng)新實(shí)例一、乙醚染色乙醚是無(wú)色液體，能見(jiàn)度較小，

23、在完成有關(guān)未飽和汽與飽和汽等實(shí)驗(yàn)中，為了判定乙醚蒸氣是否處于飽和狀態(tài)，需要觀察液態(tài)乙醚的存在與否，最好將乙醚染色，具體方法有:(1)將紫草根(治療燙傷的中草藥之一，中藥店有售)浸泡在乙醚液體中，可使其呈紅色；(2)在乙醚中放入少量碘屑，可獲得像碘酒一樣的紫褐色液體“棕色碘乙醚”，實(shí)驗(yàn)證明，棕色碘乙醚蒸發(fā)得很快，并不影響乙醚飽和汽實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，且極易被觀察到.實(shí)例二、氣體熱膨脹實(shí)驗(yàn)在課本介紹的實(shí)驗(yàn)裝置的玻璃管中滴入一些肥皂水，如圖5.4所示，這樣在玻璃管中形成一串小小肥皂泡。由于肥皂泡的表面張力較大，能保持很長(zhǎng)時(shí)間，當(dāng)手握住燒瓶時(shí)，從肥皂泡在玻璃管水平部分左右移動(dòng)可反復(fù)觀察氣體的熱脹冷縮。如果把燒

24、瓶放在酒精燈火焰上微微加熱，在玻璃管口還會(huì)吹出一個(gè)很大的肥皂泡，停止加熱，肥皂泡又會(huì)縮小。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)引起了同學(xué)們的濃厚興趣，形象生動(dòng)地說(shuō)明了氣體熱脹冷縮的道理。7圖5.4 氣體膨脹演示儀5.2.3 借助于多媒體，模擬演示實(shí)驗(yàn)高中物理對(duì)實(shí)驗(yàn)的精確性要求較高，有時(shí)需要進(jìn)行定量分析，而由于實(shí)驗(yàn)室實(shí)際器材的限制，或操作上的難度較大，往往使實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度較低，例如微觀粒子的運(yùn)動(dòng)、粒子散射、原子核的裂變和聚變、卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)、天體運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)等等，要在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)設(shè)這些實(shí)驗(yàn)是不可能的，這時(shí)就需要應(yīng)用多媒體技術(shù)來(lái)輔助了。實(shí)例、分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)觀察了“布朗運(yùn)動(dòng)”后，自然會(huì)在學(xué)生們的心中產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)：花粉顆粒

25、為什么會(huì)這樣運(yùn)動(dòng)？所有的花粉顆粒都會(huì)產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)嗎？對(duì)于肉眼看不到、用光學(xué)顯微鏡也看不到的分子，形象地設(shè)計(jì)分子構(gòu)成、分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)，在大屏幕上演示出布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因，進(jìn)行分析，微觀世界的現(xiàn)象就以動(dòng)畫(huà)的方式形象地展示在同學(xué)們面前，有效地突破了“微粒的大小對(duì)布朗運(yùn)動(dòng)的影響”這一教學(xué)難點(diǎn)，使原本難以理解的事實(shí)的解釋變得簡(jiǎn)單、生動(dòng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率也會(huì)因此提高。5.2.4 自制教具，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新教材中應(yīng)用性的演示實(shí)驗(yàn)太少，不利于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、應(yīng)用基礎(chǔ)的物理知識(shí)、基本的實(shí)驗(yàn)原理和技能去解決新問(wèn)題、擴(kuò)展思維的能力，所以教師需要多開(kāi)展自制中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教具的活動(dòng)，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生深入研討教材，分析課本上的演示實(shí)驗(yàn)，從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題，并提出解決問(wèn)題的方案。實(shí)例一、大氣壓強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)可利用塑料飲料瓶和注射器制作一個(gè)簡(jiǎn)易的演示儀器，實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)注射器的活塞抽出1/3時(shí)，即可看到塑料飲料“璞”的一聲被壓變形，最后將被壓扁，并且不斷發(fā)出“劈劈啪啪”的聲音，這種視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)的雙重刺激不但給學(xué)生留下極深的印象，而且實(shí)驗(yàn)所需的器材在生活中隨處可見(jiàn)，學(xué)生可在課后自己動(dòng)手制作，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力。實(shí)例二、金屬環(huán)的熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)中學(xué)配備了金屬球熱脹冷縮演示器，為了增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可用鋁板(厚3一4mm)再自制一個(gè)帶柄的金屬環(huán)