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課外物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
課外物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)物理學(xué)是研究自然界中各種物理現(xiàn)象的規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)。它是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。所有的物理知識(shí)，包括物理概念、定律和理論，都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來的。因此，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，掌握物理學(xué)的研究方法，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，對(duì)學(xué)生今后學(xué)好物理會(huì)起到促進(jìn)作用。這就是當(dāng)前我們貫徹和實(shí)施素質(zhì)教育，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的一個(gè)重要方面。下面我就初中物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)談?wù)勔恍┎怀墒炜捶ǎ凑?qǐng)大家批評(píng)指正。
初中物理實(shí)驗(yàn)課首先要教會(huì)學(xué)生使用各種基本儀器，這是學(xué)好物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。初中物理基本儀器主要有：刻度尺、量筒、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計(jì)、彈簧測力計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)、氣壓計(jì)、密度計(jì)、滑輪、凸透鏡、凹透鏡、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等。物理大綱要求“學(xué)會(huì)正確使用儀器進(jìn)行觀察、測量和讀數(shù)”，要讓學(xué)生了解這些儀器的構(gòu)造、原理、用途，掌握儀器的量程、使用方法和使用規(guī)則，以達(dá)到熟練地、正確地讀數(shù)，在介紹這些基本儀器使用方法時(shí)，應(yīng)抓住各種基本測量儀器的共性和個(gè)性來加以指導(dǎo)：
1、各種基本測量儀器都有一定的量程。必須要求學(xué)生在使用各種基本儀器前，搞清儀器的量程，并且能估計(jì)被測對(duì)象的情況，選用適當(dāng)量程，避免超過量程而可能損壞儀器。
2、使用測量儀器前通常都要“校零”，否則測出的數(shù)據(jù)誤差大，不準(zhǔn)確，因此在教學(xué)過程中必須使學(xué)生養(yǎng)成使用基本測量儀器前“校零”的習(xí)慣。
3、會(huì)正確讀數(shù)。要讓學(xué)生掌握讀數(shù)的一般方法，關(guān)鍵是會(huì)讀出儀器的最小刻度值，會(huì)從最小刻度之間估計(jì)出一位有效數(shù)字。同時(shí)，要學(xué)會(huì)正確讀數(shù)的姿勢(shì)。如：從量筒上讀數(shù)時(shí)，眼視線應(yīng)與液面保持相平，不能仰視或俯視，若是凹液面讀凹處，若是凸液面則讀凸處。
4、根據(jù)儀器的構(gòu)造原理，掌握其個(gè)性。如：滑動(dòng)變阻器是通過改變接入電路的電阻絲的長度來改變電流的，因此接線時(shí)應(yīng)遵循“一上一下”原則，同時(shí)接下面或上面兩個(gè)接線柱，不能起到改變電流的作用；天平是根據(jù)桿杠的平衡條件制成的，因此使用前和秤量時(shí)都要做到橫梁平衡，同時(shí)必須嚴(yán)格保護(hù)刀口，要讓學(xué)生理解保護(hù)刀口的重要性，從而自覺遵守使用方法和規(guī)則；溫度計(jì)是利用液體的熱脹冷縮性質(zhì)制成的，所以，根據(jù)熱平衡原理，測量液體時(shí)，溫度計(jì)不能離開被測液體，而且要在溫度計(jì)內(nèi)液柱穩(wěn)定時(shí)讀數(shù)等。這樣將各種儀器的共性與個(gè)性結(jié)合起來學(xué)習(xí)與記憶能達(dá)到“事半功倍”的效果。
其次，實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)際操作能力是整個(gè)實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，因些培養(yǎng)學(xué)生的操作能力是物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。那么在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生哪些操作能力呢？
1、培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方法的能力。首先要求學(xué)生明確各個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的、原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理，能對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括用什么物理定律、公式、原理圖，選擇什么樣的器材等；還要搞清哪些是已知量、待測量，然后選擇所需的儀器和實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)而設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟，畫好記錄表格等。其次，培養(yǎng)學(xué)生正確調(diào)整和安裝儀器的能力，如：在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，依照電路圖連接線路，連線時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，應(yīng)將電路分為干路和支路，從電源一端開始沿干路按順序進(jìn)行，其次為支路；導(dǎo)線最好選用幾種顏色，干、支路分別用一種顏色。往接線柱上接導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)按順時(shí)針方向?qū)?dǎo)線纏上。電路連接后，必須復(fù)查、觸通，確認(rèn)無誤后方能通電。這種能力的培養(yǎng)，應(yīng)先示范，讓學(xué)生模仿學(xué)習(xí)，然后逐步提高到由老師講述方法及注意事項(xiàng)，由學(xué)生獨(dú)立去安裝、調(diào)試、連接等。
2、培養(yǎng)學(xué)生正確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析，得出正確結(jié)論的能力。這是實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。要培養(yǎng)學(xué)生這方面的能力，要求學(xué)生集中精力，相互配合，按實(shí)驗(yàn)步驟有條不紊地操作和讀取測量數(shù)據(jù)，有的實(shí)驗(yàn)則要求測量或操作時(shí)動(dòng)作迅速，要把握時(shí)機(jī)，如測量溫度時(shí)，要在溫度計(jì)內(nèi)液柱穩(wěn)定時(shí)讀數(shù)；電學(xué)測量，當(dāng)開關(guān)閉合后，調(diào)好滑動(dòng)變阻器時(shí)，就應(yīng)讀出電流表、電壓表讀數(shù)，否則時(shí)間一長，會(huì)因電阻發(fā)熱而影響示數(shù)等。要按實(shí)驗(yàn)先后順序?qū)⑿枰獪y定的物理量測出，并記錄下來。一般要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前設(shè)計(jì)出表格，表格設(shè)計(jì)要求：能記錄直接測出的各物理量，能填寫計(jì)算出來的中間數(shù)據(jù)和最后數(shù)據(jù)等內(nèi)容。數(shù)據(jù)記錄要完整，如用刻度尺測量物體長度時(shí)，記錄結(jié)果要有準(zhǔn)確值、估計(jì)值和測量單位。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理時(shí)，如發(fā)現(xiàn)有不合理的數(shù)據(jù)，應(yīng)對(duì)該數(shù)據(jù)補(bǔ)測。要指導(dǎo)學(xué)生按有效運(yùn)算法則去處理數(shù)據(jù)并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)分析討論，如：討論數(shù)據(jù)說明什么？與理論計(jì)算有何偏差？實(shí)驗(yàn)結(jié)果的物理意義（結(jié)論）是什么？
3、要使學(xué)生了解誤差概念，并學(xué)會(huì)初步的誤差計(jì)算和分析。要指導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)誤差的原因，說明實(shí)驗(yàn)的誤差主要有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷，實(shí)驗(yàn)原理、裝置不完善而引起的，如：風(fēng)的吹動(dòng)使天平產(chǎn)生誤差；電表指針不對(duì)準(zhǔn)零刻度等。減少系統(tǒng)誤差的方法是校準(zhǔn)儀器，或是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。偶然誤差是在實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下，對(duì)某一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，由于各種偶然因素產(chǎn)生的誤差，減少偶然誤差的辦法是多次測量取平均值，以其平均值為最終的結(jié)果。
4、要教會(huì)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告能力。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)原始記錄和實(shí)驗(yàn)時(shí)的體會(huì)，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容主要有：實(shí)驗(yàn)名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計(jì)算和處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及誤差分析等。這是一個(gè)很重要的技能，對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫法、格式要嚴(yán)格要求，書寫時(shí)，要求層次清楚，語言流暢，文字精練、正確，圖文并茂，要總結(jié)出實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)失敗的原因，使學(xué)生將來進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)能寫出自己的實(shí)踐成果。在批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)要注意學(xué)生思維的火花，如對(duì)某個(gè)問題的獨(dú)特看法，對(duì)某項(xiàng)操作的有益建議，對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)意見等，要給予鼓勵(lì)，并要及時(shí)與之討論，讓師生都有所收獲。
5、養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，包括愛護(hù)儀器，遵守安全操作規(guī)則和尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的習(xí)慣等。如：做電學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)將儀器調(diào)到最安全的狀態(tài)再切斷電源，然后拆除連接線，整理好儀器和導(dǎo)線。要經(jīng)常地對(duì)學(xué)生進(jìn)行良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的教育，以免損壞儀器及發(fā)生實(shí)驗(yàn)事故等。
再次，在平時(shí)教學(xué)中要積極為學(xué)生創(chuàng)造自主實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)其學(xué)習(xí)的熱情。實(shí)驗(yàn)課上盡量將演示實(shí)驗(yàn)改為分組實(shí)驗(yàn)，在分組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的活動(dòng)是多方面的，既有思維，又有操作，是提高能力的很好機(jī)會(huì)，學(xué)生在教師的步步指導(dǎo)下，會(huì)養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)修養(yǎng)。在初中物理教學(xué)中可以將下列實(shí)驗(yàn)改為分組實(shí)驗(yàn)：探究弦樂器的音調(diào)與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)；探究蒸發(fā)快慢與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)；探究滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有的實(shí)驗(yàn)；液體內(nèi)部壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)；壓力作用效果與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)；探究動(dòng)能、重力勢(shì)能大小與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)；探究串并聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律的實(shí)驗(yàn)；測定滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)；測定小燈泡實(shí)際功率的實(shí)驗(yàn)等。課后要積極開辟第二課堂，第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識(shí)，又可培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能， 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情， 主要形式有：①指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外實(shí)驗(yàn)；②組織參觀活動(dòng)；③舉行操作實(shí)驗(yàn)競賽；④組織課外興趣小組；⑤開展小發(fā)明、小制作比賽等。
總之，在當(dāng)前“新課改”的形勢(shì)下，學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)在物理學(xué)科中顯得尤為重要，必須引起各學(xué)校和任課老師的重視。本文只是談些粗淺體會(huì)，偏頗之處，在所難免，若有不當(dāng)，敬請(qǐng)批評(píng)。
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