物理实验设计的基本方法.docx
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1、物理实验设计的基本方法 物理学是一门实验科学,而我们目前的物理教学,基本上是停留在关于物理学的知识系统的归纳和理论体系的阐述上,就连物理实验本身的教学,也是按教材的分析按部就班地进行纯理论的讲解其弊端是显而易见的,如果考查的实验不是教材所限的实验呢?一、实验设计教学的必要性年上海高考第四()题要求测定陶瓷管上均匀电阻膜的厚度,就属于设计型实验但由于题目给出了全部实验器材和所有相关量,使实验定位在电阻或电阻率的测定上,又大大降低了实验难度,只属于局部设计型实验无论命题者出于何种考虑,设计型实验毕竟半遮半掩地出现了,这多少给教学工作者提了个醒从小处着眼,加强实验设计教学上海作为高考改革的试点城市,
2、其成功的改革将为全国高考提供可能的改革方向,甚至一些新颖的题型和情境,都可能为全国高考所借鉴如年全国高考第题就是从年上海高考第一()题脱胎而来的无疑上海高考关于实验设计的考查是又一个成功的改革举措,极有在全国推广的价值而物理考试说明中要求“会用在这些实验中学过的实验方法”,也为实验设计的考查在全国的推广提供了可能从大处着眼,加强实验设计教学著名核物理学家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的物理学史所作的序中,曾严厉指出:“今天我们科学界有一个弱点,这就是思想不很活泼,这也许跟大家过去受的教育有一定关系”我们常常教育学生“应该”“必须”;我们的考试题目常常不惜笔墨描述背景、附加条件,最后只有一个小
3、小的空格“是”这样培养选拔出来的人才在学校是好学生,步入社会是好职员,大脑中只是机械地跳动着两个问题:“你要我做什么?你要我怎么做?”工作常常:“完成”的相当漂亮,但思想僵化,毫无创见这正是我们的悲哀!长期以来的这种教育选拔模式,致使我们现在仍只能在很羞涩地提到几个美籍华人时才有一种借来的荣光与自豪!思想不活跃,是因为我们给了学生太多的“必须”的限制;思想僵化,是因为我们留给学生太少的“可能”的余地实验设计的教学,正是活跃思想,培养能力的一种好方法,授以实验的基本方法,让学生自己去考虑有哪些可能的做法,自己会怎么做二、实验设计的基本方法明确目的,广泛联系题目或课题要求测定什么物理量,或要求验证
4、、探索什么规律,这是实验的目的,是实验设计的出发点实验目的明确后,应用所学知识,广泛联系,看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过,与哪些物理现象有关,与哪些物理量有直接的联系对于测量型实验,被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示;对于验证型实验,在相应的物理现象中,怎样的定量关系成立,才能达到验证规律的目的;对于探索型实验,在相应的物理现象中,涉及哪些物理量这些都是应首先分析的举例来说,要测定地球表面附近的重力加速度,我们就应检索:在所学知识范围内,哪些内容涉及到重力加速度,它与其他物理量有何定量关系,并一一罗列出来:()在静力学中,静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等
5、于重力,即若(或)和能测出,则重力加速度可测定()在超重或失重(但不完全失重)系统中,若、和可测出,则重力加速度可测定()在运动学中,物体从光滑斜面上由静止下滑,若、和可测定,则重力加速度也可测定()在运动学中,物体从粗糙斜面上由静止下滑,()若、和可测,则重力加速度也可测定()自由落体运动中,若和可测出,则重力加速度也可测定()用重力加速度测定仪测定()在平抛运动中,竖直方向在连续相等的时间内位移之差若和可测,重力加速度同样可以测出()在斜抛运动中,水平射程可以表示为若、和可测出,则重力加速度也可测出()单摆做简谐振动时,其周期可以表示为若和可测,则可测()在焦耳测定热功当量的实验中,若能测
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