初中物理實驗創(chuàng)新

黃恕伯物理實驗的創(chuàng)新安排實驗第一頁，共75頁。第一頁，共75頁。物理實驗創(chuàng)新的總思路實驗創(chuàng)新的總思路獲得準確數(shù)據(jù)，形成知識結(jié)論經(jīng)歷實驗操作，提高實驗技能關(guān)注學(xué)習行為，提升相關(guān)能力獲得實踐體驗，增強實踐意識通過物理實驗，激發(fā)學(xué)習興趣通過實驗感知，理解物理知識形成結(jié)論提高技能理解知識提升能力增強意識激發(fā)興趣通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法領(lǐng)悟方法第二頁，共75頁。第二頁，共75頁。一、優(yōu)選器材、優(yōu)化操作，獲得準確實驗數(shù)據(jù)調(diào)查——老師們希望改進的實驗項目：●晶體熔化●比熱容實驗●焦耳定律實驗●機械效率實驗●電功定量實驗●測水平運動物體的滑動摩擦力●內(nèi)能演示實驗●光在不均勻液體中折射返回第三頁，共75頁。第三頁，共75頁。一、優(yōu)選器材、優(yōu)化操作，獲得準確實驗數(shù)據(jù)例：滑動摩擦力的測量第四頁，共75頁。第四頁，共75頁。滑動摩擦力的測量第五頁，共75頁。第五頁，共75頁?！羰殖譁y力計拉著木塊前進的缺點△手很難保持勻速△運動的測力計不容易觀察讀數(shù)◆改進的實驗方案△用電動玩具方式可以保持木塊勻速運動△把測力計固定不動滑動摩擦力的測量第六頁，共75頁。第六頁，共75頁。滑動摩擦力的測量第七頁，共75頁。第七頁，共75頁?！羰殖譁y力計拉著木塊前進的缺點△手很難保持勻速△運動的測力計不容易觀察讀數(shù)◆改進的實驗方案△用電動玩具方式可以保持木塊勻速運動△把測力計固定不動△摩擦材料的選取滑動摩擦力的測量返回第八頁，共75頁。第八頁，共75頁。二、通過實驗感知和思維加工理解物理知識調(diào)查——老師們希望改進的實驗項目：●探究物質(zhì)的密度●探究物質(zhì)的比熱容返回第九頁，共75頁。第九頁，共75頁。通過實驗建立“比熱容”概念的教學(xué)設(shè)計

比熱容概念的建立可以有以下不同層次的教學(xué)方案：

方案一：適合大多數(shù)學(xué)生，一般層次。

方案二：適合接受能力強的學(xué)生，稍高層次。

方案三：適合自主探究、邏輯思維強的學(xué)生，高層次。第十頁，共75頁。第十頁，共75頁。（建立比熱容概念的）教學(xué)方案一：

(1)

按人教版物理教科書做演示實驗：用相同的電加熱器加熱質(zhì)量相同的水和食用油，使它們升高相同的溫度，發(fā)現(xiàn)加熱水需要的時間較長，說明水所吸收的熱量較多。更多實驗都表明，不同物質(zhì)，在質(zhì)量相等、升高的溫度相同時，吸收的熱量不同。(2)小結(jié)：為表明物質(zhì)的這種性質(zhì)，把一定質(zhì)量某種物質(zhì)在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容。(3)隨后介紹比熱容的符號、單位和計算式。引導(dǎo)學(xué)生閱讀“一些物質(zhì)的比熱容”表，關(guān)注某些物質(zhì)比熱容的值。本方案是一種普適方案，要求不高，可接受性好。在教學(xué)中，要啟發(fā)學(xué)生積極思考：為什么要把吸收的熱量除以“質(zhì)量和升高溫度的乘積”？第十一頁，共75頁。第十一頁，共75頁。（建立比熱容概念的）教學(xué)方案二：

(1)

定性實驗：加熱相同質(zhì)量不同物質(zhì)，說明它們吸熱能力不同。用相同酒精燈加熱質(zhì)量相同的水和食用油，加熱相同時間（加熱一半時間后把兩酒精燈交換，盡量保持兩吸收熱量相同），發(fā)現(xiàn)水升高的溫度不多，若要使水升高的溫度跟食用油相同，還要繼續(xù)對水加熱，說明水的吸熱能力強。

(2)

定量實驗：比較兩種質(zhì)量不同物質(zhì)溫度升高時的吸熱能力。(2)小結(jié)：為表明物質(zhì)的這種性質(zhì)，把一定質(zhì)量某種物質(zhì)在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容?！盏臒崃俊璪……a升高的溫度質(zhì)量物質(zhì)用相同的電加熱器加熱質(zhì)量不同的a、b兩杯液體（圖為其中一杯），一定時間后記錄它們升高的溫度，記錄在表格中。a（老師根據(jù)加熱器功率和加熱時間提供熱量數(shù)據(jù)，認為這是a、b“吸收的熱量”）

(3)

學(xué)生計算：哪種物質(zhì)吸熱能力強？（相同質(zhì)量、升高相同溫度）。

(4)

根據(jù)計算式，引出比熱容的定義。進而介紹單位、比熱容表等。本方案的優(yōu)點在于，“物體吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高溫度乘積的比值”是學(xué)生自主計算中得出的，有具體數(shù)據(jù)的支撐，因而易于理解。但本方案對學(xué)生的要求稍高，且需要花費一定的時間。

〔引入：物體吸收的熱量跟什么因素有關(guān)？質(zhì)量、升溫、材料〕第十二頁，共75頁。第十二頁，共75頁。（建立比熱容概念的）教學(xué)方案三：

(1)

定性實驗：溫度升高時不同物質(zhì)吸熱能力不同（同方案二，略）

(2)定量實驗：比較兩種質(zhì)量不同物質(zhì)溫度升高時的吸熱能力。用電加熱器加熱質(zhì)量不同的a、b兩杯液體，記錄每隔一段時間后它們升高的溫度。a………升高溫度………升高溫度………………加熱時間加熱時間液體b液體a

(3)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)：a（單位質(zhì)量）b（單位質(zhì)量）吸收熱量升高溫度吸收熱量升高溫度………………………………把加熱時間乘以功率轉(zhuǎn)換為吸收熱量，并除以液體的質(zhì)量，得到單位質(zhì)量液體所吸收的熱量，得到右表。

(4)制作圖象：Q/mΔtOab縱坐標為所吸收熱量與質(zhì)量的比值（等于單位質(zhì)量液體吸收的熱量），橫坐標為升高的溫度。

(5)解釋圖象，引出定義：類比密度定義?？v坐標與橫坐標的比值體現(xiàn)了液體的吸熱能力。引出比熱容定義。

本方案通過圖象引出比熱容定義，概念的形成比較嚴密，先得到物體吸熱與升溫的正比規(guī)律，再用比值定義物理量，經(jīng)歷了類似密度的學(xué)習過程，但又比密度上升了一個層次。本方案對學(xué)生的要求高，對一般學(xué)生來說，可接受性較差。本方案也可以用溫度傳感器和專用軟件通過計算機得到圖象。第十三頁，共75頁。第十三頁，共75頁。演示實驗：用聽覺理解加速度1.理論基礎(chǔ)：●位移是視覺中的長度形象，加速度是與視覺長度相關(guān)的物理量，加速度不容易被視覺直接感知。是否可以用聽覺來理解加速度？第十四頁，共75頁。第十四頁，共75頁。演示實驗：用聽覺理解加速度韋伯定律當人的感覺器官受到一定強度I的刺激時，在此基礎(chǔ)上再增加刺激量ΔI，使ΔI等于感官恰能覺察到的最小差別感覺閾限，ΔI與I的比值為一個常數(shù)。即K＝ΔI/I

，K稱為韋伯常數(shù)。下表為幾種不同刺激方式的韋伯常數(shù)：音高（在2000Hz時）……1/333響度（在1000Hz，100分貝時）…………1/11舉重（在300g時）…………1/53視覺亮度（在1000光量子時）……………1/62視覺長度（對美術(shù)家而言）………………1/601.理論基礎(chǔ)：第十五頁，共75頁。第十五頁，共75頁。錄音帶v錄有一個固定頻率的樂音放音磁頭和錄音機接通演示實驗：用聽覺理解加速度2.教學(xué)設(shè)計：第十六頁，共75頁。第十六頁，共75頁。演示實驗：用聽覺理解加速度2.教學(xué)設(shè)計：返回第十七頁，共75頁。第十七頁，共75頁。三、經(jīng)歷實驗操作，提高實驗技能例：測量卵石的密度返回●用天平、量筒測量卵石的密度——提高使用天平測質(zhì)量、量筒測體積的技能●用滴管、溢杯測量卵石的密度——領(lǐng)悟物理方法（替代法）在實驗中的應(yīng)用第十八頁，共75頁。第十八頁，共75頁。四、通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法FABC●如圖，物體靜止，各接觸面之間是否有摩擦？——利用“假設(shè)”的方法，假設(shè)接觸面之間沒有摩擦，將會如何？返回第十九頁，共75頁。第十九頁，共75頁。實驗體驗用手拉紙條，兩本書都靜止，A、B之間，B、C之間有靜摩擦力嗎？FABCF施加拉力F

但保持B靜止把兩支鉛筆放在A、B

之間：F把兩支鉛筆放在B、C

之間：同樣施加拉力F返回第二十頁，共75頁。第二十頁，共75頁。光線從一種介質(zhì)進入到另一種介質(zhì)，在界面上同時發(fā)生兩種現(xiàn)象：1.反射：光線返回至原介質(zhì)中。遵從反射定律。2.折射：光線進入至另一介質(zhì)中。發(fā)生折射?，F(xiàn)通過一個實驗作出入射光線、反射光線、折射光線。驗證反射定律、體現(xiàn)折射特點。四、通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法●通過實驗復(fù)習光的反射和折射第二十一頁，共75頁。第二十一頁，共75頁。實驗思路眼睛看到物體，是從物體發(fā)出（反射）的光進入了眼睛。確定了物體、眼睛的位置，就確定了光線。由此，刻度尺上的各個刻度，都可以看成是一個點光源，這些刻度到眼睛的連線，就是這些刻度發(fā)出的光射入眼睛的光線。四、通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法●通過實驗復(fù)習光的反射和折射第二十二頁，共75頁。第二十二頁，共75頁。實驗器材（如下圖）眼睛看見水面下方刻度尺的刻度，是水下刻度發(fā)出的光經(jīng)水面折射后進入眼中；眼睛看見水面上方刻度的倒影，是上方刻度發(fā)出的光經(jīng)過水面反射后進入眼中。由此可以確定入射光線、折射光線和反射光線。四、通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法●通過實驗復(fù)習光的反射和折射第二十三頁，共75頁。第二十三頁，共75頁。先研究折射：把眼睛放在豎直尺的前上方觀察水下尺的刻度。觀察水下刻度、水平尺刻度、豎直尺頂端刻度的重合點，這就是同一根光線通過的三個位置，由此可以畫出入射光線和折射光線。實驗器材（如下圖）四、通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法●通過實驗復(fù)習光的反射和折射第二十四頁，共75頁。第二十四頁，共75頁。水平25.2深度61.2第二十五頁，共75頁。第二十五頁，共75頁。292827262524232221201918171615141373727170696867666564636261606059585756555453525150494847水平25.2深度61.2第二十六頁，共75頁。第二十六頁，共75頁。再研究反射把水染成深色，這樣可以看到插入在水中豎直尺水面上方刻度的倒影。四、通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法●通過實驗復(fù)習光的反射和折射第二十七頁，共75頁。第二十七頁，共75頁。在照片上作一水平線。水平線在三支尺子上的刻度記錄了同一光線的三個位置：發(fā)光點、水面反射點、觀察點。從而確定了反射光線和入射光線。把眼睛放容器外豎直尺的斜上方觀察倒影如右圖。四、通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法●通過實驗復(fù)習光的反射和折射第二十八頁，共75頁。第二十八頁，共75頁。69.9、18.0、55.371.2、14.6、54.2第二十九頁，共75頁。第二十九頁，共75頁。29282726252423222120191817161514137372717069686766656463626160605958575655545352515049484769.9、18.0、55.371.2、14.6、54.2第三十頁，共75頁。第三十頁，共75頁?？梢杂闷矫骁R代替水面做成專門的復(fù)習用實驗儀器，把激發(fā)興趣、深化知識和增強能力結(jié)合起來。四、通過觀察實踐，領(lǐng)悟物理方法●通過實驗復(fù)習光的反射和折射第三十一頁，共75頁。第三十一頁，共75頁。五、關(guān)注學(xué)習行為，提升相關(guān)能力怎樣在物理教學(xué)中提升學(xué)生的創(chuàng)造能力？●把理解知識的過程提升為進行創(chuàng)造的過程返回第三十二頁，共75頁。第三十二頁，共75頁?！皳Q向器”的教學(xué)演示：沒有換向器的“電動機”。解釋：線圈無法持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因。比較：兩種電動機結(jié)構(gòu)上的差異閱讀：教材關(guān)于換向器的介紹講解：換向器的構(gòu)造特點和原理改裝：安裝換向器的線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動小結(jié)：技術(shù)發(fā)明跟科學(xué)發(fā)現(xiàn)同樣偉大理解課堂教學(xué)的改進：把“理解知識”變?yōu)椤斑M行創(chuàng)造”這段教學(xué)使學(xué)生對技術(shù)發(fā)明的過程、意義有了很好的認識怎樣進一步優(yōu)化？理解→創(chuàng)造注重知識→發(fā)展能力第三十三頁，共75頁。第三十三頁，共75頁。“換向器”的教學(xué)演示：沒有換向器的“電動機”。解釋：線圈無法持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因。比較：兩種電動機結(jié)構(gòu)上的差異閱讀：教材關(guān)于換向器的介紹講解：換向器的構(gòu)造特點和原理改裝：安裝換向器的線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動小結(jié)：技術(shù)發(fā)明跟科學(xué)發(fā)現(xiàn)同樣偉大演示：沒有換向器的“電動機”。解釋：線圈無法持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因。猜想：每轉(zhuǎn)半圈改變電流方向會怎樣檢驗：用人工方法改變電流方向設(shè)計：怎樣把人工換向改為自動換向分析：電源和線圈每半圈變換接觸點評價：提出具體方案評價并優(yōu)化創(chuàng)造理解課堂教學(xué)的改進：把“理解知識”變?yōu)椤斑M行創(chuàng)造”讓學(xué)生經(jīng)歷猜想、檢驗、設(shè)計、分析、評價的過程。第三十四頁，共75頁。第三十四頁，共75頁。甲.乙.丙.傳統(tǒng)教學(xué)是關(guān)注的是知識結(jié)果，講授活塞抽水機的構(gòu)造、原理等，讓學(xué)生記住。培養(yǎng)創(chuàng)造力的教學(xué)設(shè)計可以創(chuàng)設(shè)一個情境，從“玩”開始。把理解變?yōu)閯?chuàng)造第三十五頁，共75頁。第三十五頁，共75頁。甲.乙.丙.創(chuàng)設(shè)一個有趣的活動——用手做閥門使一根管子能抽水。然后不斷改進、創(chuàng)新。把學(xué)習知識→進行創(chuàng)造。把理解變?yōu)閯?chuàng)造第三十六頁，共75頁。第三十六頁，共75頁。五、關(guān)注學(xué)習行為，提升相關(guān)能力怎樣在物理教學(xué)中提升學(xué)生的創(chuàng)造能力？●把理解知識的過程提升為進行創(chuàng)造的過程●通過教師的創(chuàng)造實例激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情第三十七頁，共75頁。第三十七頁，共75頁。上世紀七十年代一張活動幻燈片的創(chuàng)制第三十八頁，共75頁。第三十八頁，共75頁。第三十九頁，共75頁。第三十九頁，共75頁。第四十頁，共75頁。第四十頁，共75頁。第四十一頁，共75頁。第四十一頁，共75頁。第四十二頁，共75頁。第四十二頁，共75頁。第四十三頁，共75頁。第四十三頁，共75頁。第四十四頁，共75頁。第四十四頁，共75頁。N返回第四十五頁，共75頁。第四十五頁，共75頁。六、獲得實踐體驗，增強實踐意識返回第四十六頁，共75頁。第四十六頁，共75頁?！裣蛐牧桶霃绞浅烧冗€是成反比？實驗時，rA＝40cm，rB＝80cm，每秒鐘喊口令2次。

操作一：手握A，每秒1周；操作二：手握B，每秒1周；操作三：手握A，每秒2周；比較一和二：

ω相同，F(xiàn)跟r成正比比較二和三：

v相同，F(xiàn)跟r成反比這是“體驗性”實驗，目標的重點并不在知識上，而是增強學(xué)生的實踐意識。第四十七頁，共75頁。第四十七頁，共75頁。把實踐中的感受用傳感器實驗檢驗一下：力傳感器實驗體驗

人在行進中如果踩上一塊瓜皮會怎樣？用滑板試試。有什么發(fā)現(xiàn)？●人走路時腳所受的靜摩擦力方向如何？第四十八頁，共75頁。第四十八頁，共75頁。第四十九頁，共75頁。第四十九頁，共75頁。從生活實踐中引入“自感和互感”課題第五十頁，共75頁。第五十頁，共75頁。電磁感應(yīng)的應(yīng)用第五十一頁，共75頁。第五十一頁，共75頁。教科書第三章第3節(jié)（汽化和液化）電冰箱的構(gòu)造和原理第五十二頁，共75頁。第五十二頁，共75頁。電冰箱的構(gòu)造和原理第五十三頁，共75頁。第五十三頁，共75頁。用打火機演示“電冰箱”返回第五十四頁，共75頁。第五十四頁，共75頁。七、通過物理實驗，激發(fā)學(xué)習興趣●《拔火罐和馬德堡半球》——2016科學(xué)晚會節(jié)目返回第五十五頁，共75頁。第五十五頁，共75頁。七、通過物理實驗，激發(fā)學(xué)習興趣●《兩根牙簽挑重重擔》——2016科學(xué)晚會節(jié)目第五十六頁，共75頁。第五十六頁，共75頁。有趣的實驗：“天女散花”第五十七頁，共75頁。第五十七頁，共75頁。用于引入新課的各種物理魔術(shù)第五十八頁，共75頁。第五十八頁，共75頁。自制“兩心壺”兩個倒水孔，倒水后用膠帶紙封住預(yù)先鉆了兩個進氣孔第五十九頁，共75頁。第五十九頁，共75頁。用物理知識“揭密”魔術(shù)用于引入新課的各種物理魔術(shù)第六十頁，共75頁。第六十頁，共75頁。用物理知識“揭密”魔術(shù)水壺的壺嘴與壺身組成連通器排水管的U形“反水彎”是一個連通器八年級物理教科書“連通器”用于引入新課的各種物理魔術(shù)第六十一頁，共75頁。第六十一頁，共75頁。用物理知識“揭密”魔術(shù)鉆一個孔倒入牛奶用于引入新課的各種物理魔術(shù)第六十二頁，共75頁。第六十二頁，共75頁。用物理知識“揭密”魔術(shù)用于引入新課的各種物理魔術(shù)第六十三頁，共75頁。第六十三頁，共75頁。教科書上的覆杯實驗用于引入新課的各種物理魔術(shù)第六十四頁，共75頁。第六十四頁，共