低温物理实验方法研究论文

低温物理实验方法研究论文（共6篇）

低温物理实验方法研究论文 篇1

摘要：低温物理吸附实验, 是市政环境学院为研究生设置的综合实验的项目之一。随着比表面积和孔隙度分析在工程实践过程中运用的普及和深入, 我们及时地增加了低温物理吸附实验, 以满足学生对于这方面知识的需求。但是, 随着实验教学的积累, 原有教学的深度越来越无法满足学生的要求, 需要进行改革, 适当加深基础理论的深度, 结合实验结果对数据进行更深刻的分析, 以适应日益广泛的需求和更深入的研究。

关键词：低温物理吸附,吸附理论,教学

1 课程的难点分析

其一, 实验涉及的理论繁复且偏于冷门。低温物理吸附实验既涉及多样性的分析理论, 比如常见的就有:BET方法, Langmuir方法, T-PLOT方法, BJH方法, DFT方法, H-K方法等多种分析结论。时至今日, 仍有学者在探索新的方法或改进旧有的方法。比如, 将原来的DFT方法结合数理统计方面的原理, 产生了新的NLDFT方法。每一种方法又都有各自的局限性和适用性。比如BET是目前公认的最好的分析方法, 但是, 对于微孔结构的样品 (孔径≤2nm) 或者大孔结构的样品 (孔径≥500nm) , 其准确性一直遭到质疑。如何在短时间内让学生尽量多的掌握这些基础理论, 是教学的一大难点。

其二, 实验教学仪器贵重且使用频率极高。由于实验仪器及其配件都比较昂贵, 比如仪器价值40余万元, 一根试管价值也在千元左右。新手对于仪器的使用, 稍不注意就会造成损失。一旦仪器损坏或者出现故障需要维修, 将给正常的测试工作带来极大的影响, 甚至影响到学院的科研进程和研究生的正常毕业。如何在教学中避免仪器的损坏, 一直是教学的重点之一。我们的做法是首先介绍仪器的结构和工作原理, 告知学生容易出问题的地方, 然后教导学生正确的使用方法及养成良好的仪器使用习惯。目前为止, 虽然完成多次实验教学循环, 没有发生任何教学仪器损坏, 保证了正常的科研辅助工作和研究生实验要求。

2 以往存在的问题

在开设课程之前, 学生对于比表面积分析的结论, 有较多的错误理解。由于不了解低温吸附基本的理论, 不了解分析过程的来龙去脉, 对于常见的分析结论无法合理地运用。甚至不知道结果的合理性和结论的准确性。低温物理吸附的结论很多, 常用的就有BET, Langmuir, T-PLOT, BJH等多种分析结论, 个别学生甚至凭个人感觉随意使用某一个分析结论, 而不知道哪一个分析结果是最适合的结论。相对好一些的学生也仅仅是将同类数据简单地罗列, 进行比较, 无法深入地探讨。

3 改进的方向和方法

3.1 加强基础理论的研究

我们从吸附理论的最基础内容入手, 对学生讲解物理吸附和化学吸附的各自特点, 各种吸附理论假设的前提条件, 数学模型的建立过程等内容, 都详细地写入教学实验指导书。比如Langmuir的假说内容和数学模型的具体过程, BET假说和Langmuir假说的区别以及改进的具体特点。

我们要求学生将Langmuir假说的数学模型进行推算, 并得到标准结果:

依此公式对实际测试的结果, 亲自进行曲线拟合和手算出Langmuir的数据, 由电脑测定的结果相比较。这个过程不但可以加深学生对理论知识的认识, 更对数据有了鲜活的感觉。

再比如对于孔隙分析常用的BJH分析结论, 从理论建立的开尔文数学模型开始讲解, 到各种吸附曲线的特点和结论的对应关系, 进行详细的介绍和分析, 对于BJH分析的吸附过程结论和脱附过程结论, 进行细致的比较, 得到哪个数据更准确的结论。我们要求学生对实验进行预习, 在来实验室之前有了一定的知识储备, 在讲解过程中也有更好的互动效果。学生的兴趣更浓了, 知识的掌握也就更深入、扎实。

3.2 养成良好的实验习惯

课程的开课是每年的春季学期, 这个学期也是很多学生需要毕业数据的时候。实验教学如果对仪器造成损坏, 后果不堪设想。所以, 我们在对学生进行理论讲解后, 即进行实验技能和良好的实验习惯。比如在测试前, 先进行较为详细的样品登记, 对样品的材质、数量、是否回收、有无腐蚀性等进行登记, 并对样品比表面积进行估计。

教学过程中, 我们不仅对学生软件的操作进行详细讲解, 还对硬件操作的每一个步骤进行手把手的教学, 告诉大家每个步骤容易出现的问题, 容易造成的损害等, 甚至于试管的摆放习惯, 都有严格的要求。学生普遍认为, 良好的实验习惯, 是获得准确数据的基础。

3.3 对结果分析的解释严格要求

以往, 我们的学生在对结果分析的时候, 大多进行简单的数字罗列, 甚至于一些解释是不合理的。事实上, 测试的结果是丰富而且相互印证的。如何从大量的曲线、数据中提取有用而准确的结论, 是对知识认知程度水平的最好检验。

4 可能的改进

低温物理吸附实验的教学仪器是美国麦克公司的ASAP2020型比表面积及孔隙分析仪, 该仪器还可进行多种气体的吸附实验, 比如CO2、氩气等气体。目前常用的DFT数据结果, 即要求氩气吸附。仪器也可以进行化学吸附的测试实验, 希望在这个方面也进行有效的尝试。

此外, 由于教学学时的限制, 无法进行H-K的微孔分析, 也是一个遗憾。

5 结语

基础理论的研究和实践的创新环节, 一直是教学实验的重点, 也是教学实验的难点。针对低温物理实验的特点, 我们应注重实验过程中的理论分析内容, 引导学生进行更深入的研究。从最初数学模型的建立到各理论的特点和适用范围, 要求学生进行最基本的运算, 加深学生的认识和理论水平, 取得了很好的效果。另外, 我们在实验教学过程中, 注重培养学生良好的实验习惯和细心的操作手法, 在完成要求的实验教学过程中保证了仪器的正常运行。

低温物理实验方法研究论文 篇2

转换法在初中物理中的应用实例有（13个）

⑴苹果落地可证明重力存在；

⑵物体发生形变或运动状态改变可证明此物受到力的作用；

⑶马得堡半球实验可证明大气压的存在；

⑷运动的物体能对外做功可证明它具有能；

⑸雾的出现可证明空气中含有水蒸气；

⑹扩散现象可证明分子做无规则运动；

⑺铅块实验可证明分子间引力的存在；

⑻影的形成可说明光沿直线传播；

⑼月食现象可证明月亮不是光源；

⑽电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定

⑾指南针指南北可证明地磁场的存在；

⑿奥斯特实验可证明电流周围有磁场；

⒀用手机能打电话可证明电磁波的存在；

比较法

比较法在初中物理中的应用实例有：

⑴比较法研究蒸发与沸腾的异同点

⑵重力与压力的异同点

⑶比较法研究电流表与电压表的使用方法的异同点

控制变量法

控制变量法在初中物理中的应用实例有：(19个）

⑴如何比较两个物体或两个人的运动速度？v =s/t

⑵研究影响力的作用效果的因素；

⑶研究滑动摩檫力与哪些因素有关；

⑷物体对支撑面的压强与压力、受力面积的关系。P=F/S

⑸研究液体内部的压强；

⑹物体在液体中所受浮力大小与液体密度、物体排开液体体积的关系。

⑺研究决定动能大小的因素

⑻研究决定重力势能大小的因素

⑼研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；

⑽研究影响液体蒸发快慢的因素；

⑾研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系；

⑿研究决定电阻大小的因素

⒀研究电流与电压、电阻的关系（欧姆定律）

⒁研究电功与哪些因素有关；

⒂研究电功率与电压、电流的关系

⒃研究电流产生的热量与电流、电阻、时间的关系（焦耳定律）

⒄电磁铁磁性强弱与线圈中电流大小、线圈匝数、有无铁芯的关系。

(18)研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关；

高中物理实验教学研究 篇3

关键词： 高中；物理实验；教学

一、前言

物理学是非常重要的基础学科，加强对物理学的重视是非常必要的，物理是实验性极强的学科，加强物理实验教学的研究具有现实意义。

二、实验教学在高中物理教学中的意义

物理学本来就是一门以观察、实验为基础建立起来的实验性科学，物理实验是物理课程教学内在的重要的组成部分，也是高中生理解和掌握物理知识、获得基本技能的主要的直观形式。高中物理新大纲对实验能力做了明确具体的要求：“能独立地完成知识内容表中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制定解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。”这一新课改要求特别强调了实验在高中物理教学中的重要意义。在中学物理教学中应充分地认识到实验教学的意义，高度重视实验教学，将其作为物理教学的不可或缺的有机组成部分和教学手段。

三、加强高中物理实验教学的重要性

物理教学主要通过理论教学和实验教学来完成。很多时候，学生都是在接受老师对物理理论知识的传授。然而，学生仅仅明白物理理论知识是不能彻底掌握物理知识的，必须将学到的理论知识得以运用才能加深印象，在内心将学到的理论知识消化掉。因此，加强物理实验教学，学生才能在理论教学和实验教学中更好的掌握知识，才能使物理学科保障教学上的完整性，使理论知识有适当的用武之地。

过多的理论知识学习必然引起物理教学的极端化，容易让学生产生厌倦情绪，使老师无法更好的掌控教学效果。因此，还应当考虑到理论知识学习与实验教学的适当均衡。物理实验教学能够使学生在运用理论知识的过程中，树立更大的自信，使他们更加积极的投身于物理学习。同理，大量进行物理实验教学，学生没有理论知识做指导，他们也会感到枯燥乏味。所以，物理实验教学寻找到了其与理论知识教学的平衡点，从两方面保证了学生的学习兴趣。

在物理实验教学过程中，每个学生的动手的机会都是均等的，每个学生得到操作的机率都是实实在在存在的，这样，使得每个学生的思想更加活跃，充分融人物理教学氛围中，从而在整体上确保物理教学的效果同时，有些较为复杂的物理实验，需要多位学生的共同努力才能完成，因此，这就要求学生在有序的状态下完成物理实验。当然，实验教学的有序性需要学生们分工明确，并且具备较好的团队意识，这样，学生才能共同努力顺利完成物理实验。

四、当前高中物理实验教学中存在的问题

高中物理实验室建设严重滞后。高中物理实验室的建设情况普遍不尽人意。实验室数目少、面积小，不能满足正常教学需要的现象普遍存在；实验员学历低、业务水平不高，不能适应新课程改革的要求；仪器数量少、陈旧、使用率很低；实验室管理机制跟不上课程改革的需要。

在应试教育的理念约束下，物理实验教学大多是围绕高考运作，而不是把提高学生科学素养，培养学生创新意识和实践能力作为直接目标。据调查，高级中学实验课开展的情况大致分为三类：第一类是实验设备齐全，实验课开展的较好的部分学校，他们能够根据大纲和课本要求开出全部演示实验和分组实验，但也存在学生参与程度不够和自主创新活动不足的缺点。例如，演示实验多是由老师表演、讲解，学生观察，而坐在教室后面的学生很难看清仪器及现象，影响了多数学生参与的积极性。分组实验一般是根据课本和讲义的要求，实验室将所需仪器摆放到桌上，学生则根据教师和讲义的要求按部就班的进行操作，根本没有创新训练的机会；第二类是那些实验条件差，或对实验教学不够重视的学校，只能开出部分演示实验和学生分组实验，往往是选做几个高考热点实验，其它实验则靠老师讲解；第三类是根本不做实验的少数学校，实验完全由老师讲授，学生则按照老师的讲解去死记实验的有关问题，练习有关的考题。

五、高中物理实验教学新模式构建的理念

高中物理实验教学模式的理论依据。要注重提高全体学生在物理实验中的科学素养。注重物理实验教学的基础性。在物理实验内容上体现时代性、基础性和选择性。提倡在物理实验教授上的多样性和学习上的自主性。在物理实验教学评价上更新观念，以促进学生发展为核心。

高中物理实验教学模式的教学目标。它要求学生通过物理实验：学习物理学相关概念。掌握物理学研究的基本实验技能，了解物理学的发展历程、主要成就及对社会发展的影响。关注物理学与其他学科的联系及物理学的应用等。培养学生的科学探究能力、自主学習能力、实践能力、创新能力、独立研究能力以及解决问题能力等。调动学生的实践热情，培养学生的学习兴趣，锻炼学生的合作交流能力。端正学生的科学态度，启发学生的科学精神以及注重学生的科学素养。物理是以实验为基础的自然科学。新课程标准明确指出：物理学由实验和理论两部分组成，物理实验是人类认识世界的一项重要活动，是进行科学研究的基础，高中物理课程应该促进学生自主学习，让学生积极参与，乐于探究，勇于实验，勤于思考。新课标的理念重视学生的学习过程和良好习惯的养成，新形势对物理实验教学的改革和发展提出了新的要求。

科教兴国是我国的基本国策，物理学应用广泛，加强对高中物理实验的研究可以更好的激发学生的学习兴趣，为祖国培养更多的人才。

参考文献

[1] 杜徳鱼.高中物理实验教学的重要性分析.

民办教育研究，2013.3（2）：166～168

[2] 王朝.高中物理实验教学的重要性分析.新

西部下半，2012.4（4）：243～247

[3] 高洁.高中物理实验教学的重要性分析.价

物理演示实验及学生分组实验研究 篇4

1、实验是初中物理教学的基础

《九年义务教育物理课程标准》（以下简称“课程标准”）指出：“物理学是由实验和理论两部分组成”。“物理学实验是人类认识世界的一种重要活动，是进行科学研究的基础”。物理学是一门研究自然界物质运动规律的科学，许多物理概念是建立在实验的基础上，如密度和压强等概念的建立、浮力产生的原因、大气有压强、导体对电流的阻碍作用、影响电阻大小的因素、研究欧姆定律等，这些问题离开了实验，学生只能死记硬背、被动接受，而不能体会到物理现象的客观存在性和物理概念建立的必然性。

2、实验是初中物理教学的内容

原《教学大纲》指出：“培养学生初步的观察、实验能力”；“培养学生学习物理的兴趣、实事求是的科学态度和良好的学习习惯”；“学生应该初步具备的实验能力，主要是学会正确使用仪器进行观察、测量和读数，会分析实验数据并得出正确的结论，了解误差的概念，会写简要的实验报告”。因此，实验是中学物理教学的内容之一。

《课程标准》指出：要使学生“具有初步的实验操作技能，会使用简单的实验仪器和测量工具，能测量一些基本的物理量”；“通过参与科学探究活动，学习拟订简单的科学探究计划和实验方案”；“乐于参与观察、实验、制作、调查等种学实践活动”。

高中物理规律实验方法探讨 篇5

在观察和实验的基础上，通过分析归纳总结出来的物理规律叫做实验规律，物理学中的大多数规律都是实验规律。在物理规律的教学过程中，不仅要让学生掌握规律本身，还要对规律的建立过程、研究问题的科学方法进行深入了解，更重要的是如何应用规律来解决具体问题。教学不同的物理规律，由于其本身特点的不同，应该采取不同的教学方法。下面谈谈物理实验规律的教学方法。

一、探究实验法

探究实验法就是根据某些物理规律的特点，设计实验，让学生通过自己做实验，总结出有关的物理规律。

教师通过教学设计可以逐步引导学生进行思维加工。例如，在楞次定律的教学中，可以通过教师提问，学生观察、总结逐步找出规律，认识物理实质。

预设问题：条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中的感应电流的方向怎样判断？若磁场加强，导体棒不动，感应电流的方向又怎样判断呢？

实验探究：

（1）科学猜想。首先猜想感应电流的方向与哪些因素有关：

①原磁场的方向？

②原磁场的运动方向？

③原磁场的磁通量的变化？

然后猜想：通过什么方法研究感应电流的方向与其中某因素存在怎样的关系呢？

（2）设计实验。其实验目的是研究感应电流的方向与原磁场的方向和原磁场的磁通量变化之间的关系。

①设计如图所示的实验：

②选择怎样的实验方案？

③需观察、记录什么？

然后仔细观察并记录感应电流的方向、原磁场的方向及原磁场的磁通量的变化方向。

（3）实验方案。确定灵敏电流计指针偏转与通入感应电流方向的关系，用一节干电池分别判定电流计左偏时左右的正负情况，右偏时左右的正负情况。

归纳总结：

利用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤：（若磁场加强，导棒不动，感应电流的方向的判断）

①确定原磁场的方向。

②判断穿过闭合电路磁通量的变化情况。

③根据楞次定律确定感应电流磁场方向（增反减同）。

④根据右手螺旋定则判断感应电流的方向。

二、演示实验法

并不是所有的实验都适合中学生进行自主探究，教师通过演示实验总结物理规律也是一种重要方法。教师通过精心设计的演示实验，引导学生观察，根据实验现象，师生共同分析、归纳，总结出有关的物理规律。中学物理的演示实验，往往带有定性或半定量的特点，是具有很强的模拟性质的实验，要求演示实验应使全班学生都能看清楚，一是看清仪器，二是看清现象。实验的现象或数据显示要尽量做到清晰、直观。如带电粒子在匀强磁场中的运动的教学，可以通过观察洛伦兹力演示仪的实验现象，总结出带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

1.引入新课。带电粒子在匀强磁场中受力，即洛伦兹力F=qvB，那么垂直射入匀强磁场中的带电粒子在洛伦兹力F=qvB的作用下，将会偏离原来的运动方向。那么粒子的运动径迹又是怎样的呢？

2.讲授新课。首先让学生观察洛伦兹力演示仪，并介绍其显示原理，即电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和线圈的励磁电流来进行调节的原理。然后进行一系列的实验观察：

（1）不加磁场时，引导学生观察电子束的径迹。学生观察到没有磁场时，电子束的径迹是直线。

（2）给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向、由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。学生观察到外加匀强磁场时，电子的径迹是圆形。通过提问引导学生讨论：

①带电粒子在什么条件下做圆周运动？（带电粒子垂直射入磁场）

②是一种什么性质的圆周运动？（匀速圆周运动）

③为什么是匀速圆周运动？（因为带电粒子受到一个大小不变、方向总与粒子运动方向垂直的洛伦兹力）

总之，物理实验规律是物理学中的重点内容，教学中教师一定要依据具体的教学环境，采取有效的实验教学方法，让学生体验物理规律的建立过程，加深对物理规律内涵的理解，并能运用物理规律解决具体问题。 （作者单位：江西省永丰中学）endprint

在观察和实验的基础上，通过分析归纳总结出来的物理规律叫做实验规律，物理学中的大多数规律都是实验规律。在物理规律的教学过程中，不仅要让学生掌握规律本身，还要对规律的建立过程、研究问题的科学方法进行深入了解，更重要的是如何应用规律来解决具体问题。教学不同的物理规律，由于其本身特点的不同，应该采取不同的教学方法。下面谈谈物理实验规律的教学方法。

一、探究实验法

探究实验法就是根据某些物理规律的特点，设计实验，让学生通过自己做实验，总结出有关的物理规律。

教师通过教学设计可以逐步引导学生进行思维加工。例如，在楞次定律的教学中，可以通过教师提问，学生观察、总结逐步找出规律，认识物理实质。

预设问题：条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中的感应电流的方向怎样判断？若磁场加强，导体棒不动，感应电流的方向又怎样判断呢？

实验探究：

（1）科学猜想。首先猜想感应电流的方向与哪些因素有关：

①原磁场的方向？

②原磁场的运动方向？

③原磁场的磁通量的变化？

然后猜想：通过什么方法研究感应电流的方向与其中某因素存在怎样的关系呢？

（2）设计实验。其实验目的是研究感应电流的方向与原磁场的方向和原磁场的磁通量变化之间的关系。

①设计如图所示的实验：

②选择怎样的实验方案？

③需观察、记录什么？

然后仔细观察并记录感应电流的方向、原磁场的方向及原磁场的磁通量的变化方向。

（3）实验方案。确定灵敏电流计指针偏转与通入感应电流方向的关系，用一节干电池分别判定电流计左偏时左右的正负情况，右偏时左右的正负情况。

归纳总结：

利用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤：（若磁场加强，导棒不动，感应电流的方向的判断）

①确定原磁场的方向。

②判断穿过闭合电路磁通量的变化情况。

③根据楞次定律确定感应电流磁场方向（增反减同）。

④根据右手螺旋定则判断感应电流的方向。

二、演示实验法

并不是所有的实验都适合中学生进行自主探究，教师通过演示实验总结物理规律也是一种重要方法。教师通过精心设计的演示实验，引导学生观察，根据实验现象，师生共同分析、归纳，总结出有关的物理规律。中学物理的演示实验，往往带有定性或半定量的特点，是具有很强的模拟性质的实验，要求演示实验应使全班学生都能看清楚，一是看清仪器，二是看清现象。实验的现象或数据显示要尽量做到清晰、直观。如带电粒子在匀强磁场中的运动的教学，可以通过观察洛伦兹力演示仪的实验现象，总结出带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

1.引入新课。带电粒子在匀强磁场中受力，即洛伦兹力F=qvB，那么垂直射入匀强磁场中的带电粒子在洛伦兹力F=qvB的作用下，将会偏离原来的运动方向。那么粒子的运动径迹又是怎样的呢？

2.讲授新课。首先让学生观察洛伦兹力演示仪，并介绍其显示原理，即电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和线圈的励磁电流来进行调节的原理。然后进行一系列的实验观察：

（1）不加磁场时，引导学生观察电子束的径迹。学生观察到没有磁场时，电子束的径迹是直线。

（2）给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向、由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。学生观察到外加匀强磁场时，电子的径迹是圆形。通过提问引导学生讨论：

①带电粒子在什么条件下做圆周运动？（带电粒子垂直射入磁场）

②是一种什么性质的圆周运动？（匀速圆周运动）

③为什么是匀速圆周运动？（因为带电粒子受到一个大小不变、方向总与粒子运动方向垂直的洛伦兹力）

总之，物理实验规律是物理学中的重点内容，教学中教师一定要依据具体的教学环境，采取有效的实验教学方法，让学生体验物理规律的建立过程，加深对物理规律内涵的理解，并能运用物理规律解决具体问题。 （作者单位：江西省永丰中学）endprint

在观察和实验的基础上，通过分析归纳总结出来的物理规律叫做实验规律，物理学中的大多数规律都是实验规律。在物理规律的教学过程中，不仅要让学生掌握规律本身，还要对规律的建立过程、研究问题的科学方法进行深入了解，更重要的是如何应用规律来解决具体问题。教学不同的物理规律，由于其本身特点的不同，应该采取不同的教学方法。下面谈谈物理实验规律的教学方法。

一、探究实验法

探究实验法就是根据某些物理规律的特点，设计实验，让学生通过自己做实验，总结出有关的物理规律。

教师通过教学设计可以逐步引导学生进行思维加工。例如，在楞次定律的教学中，可以通过教师提问，学生观察、总结逐步找出规律，认识物理实质。

预设问题：条形磁铁插入或抽出线圈时，线圈中的感应电流的方向怎样判断？若磁场加强，导体棒不动，感应电流的方向又怎样判断呢？

实验探究：

（1）科学猜想。首先猜想感应电流的方向与哪些因素有关：

①原磁场的方向？

②原磁场的运动方向？

③原磁场的磁通量的变化？

然后猜想：通过什么方法研究感应电流的方向与其中某因素存在怎样的关系呢？

（2）设计实验。其实验目的是研究感应电流的方向与原磁场的方向和原磁场的磁通量变化之间的关系。

①设计如图所示的实验：

②选择怎样的实验方案？

③需观察、记录什么？

然后仔细观察并记录感应电流的方向、原磁场的方向及原磁场的磁通量的变化方向。

（3）实验方案。确定灵敏电流计指针偏转与通入感应电流方向的关系，用一节干电池分别判定电流计左偏时左右的正负情况，右偏时左右的正负情况。

归纳总结：

利用楞次定律判断感应电流方向的一般步骤：（若磁场加强，导棒不动，感应电流的方向的判断）

①确定原磁场的方向。

②判断穿过闭合电路磁通量的变化情况。

③根据楞次定律确定感应电流磁场方向（增反减同）。

④根据右手螺旋定则判断感应电流的方向。

二、演示实验法

并不是所有的实验都适合中学生进行自主探究，教师通过演示实验总结物理规律也是一种重要方法。教师通过精心设计的演示实验，引导学生观察，根据实验现象，师生共同分析、归纳，总结出有关的物理规律。中学物理的演示实验，往往带有定性或半定量的特点，是具有很强的模拟性质的实验，要求演示实验应使全班学生都能看清楚，一是看清仪器，二是看清现象。实验的现象或数据显示要尽量做到清晰、直观。如带电粒子在匀强磁场中的运动的教学，可以通过观察洛伦兹力演示仪的实验现象，总结出带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

1.引入新课。带电粒子在匀强磁场中受力，即洛伦兹力F=qvB，那么垂直射入匀强磁场中的带电粒子在洛伦兹力F=qvB的作用下，将会偏离原来的运动方向。那么粒子的运动径迹又是怎样的呢？

2.讲授新课。首先让学生观察洛伦兹力演示仪，并介绍其显示原理，即电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和线圈的励磁电流来进行调节的原理。然后进行一系列的实验观察：

（1）不加磁场时，引导学生观察电子束的径迹。学生观察到没有磁场时，电子束的径迹是直线。

（2）给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向、由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。学生观察到外加匀强磁场时，电子的径迹是圆形。通过提问引导学生讨论：

①带电粒子在什么条件下做圆周运动？（带电粒子垂直射入磁场）

②是一种什么性质的圆周运动？（匀速圆周运动）

③为什么是匀速圆周运动？（因为带电粒子受到一个大小不变、方向总与粒子运动方向垂直的洛伦兹力）

关于中学物理实验方法研究与梳理 篇6

【关键词】物理实验 实验方法 过程

引言

物理学是一门实验科学,物理实验是人们根据研究的目的,利用科学仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在最有利的条件下去研究自然规律的一种认知活动。物理实验使人们加快探索自然进程的速度,好的方法使人们更能深刻地认识自然规律。同时,它对于培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力也有着重要的作用。物理实验涉及的内容很广且不断推陈出新,实验方法也有很多种,本文仅就一些基本的实验方法加以阐述,并作扼要分析。

一、比較法

比较法在物理实验中是最普遍、最基本的实验方法。它是根据同一实验原理,在相同的条件下,通过将待测的未知量与已知的标准量进行比较从而物理实验常通过对一些物理现象或物理量的达到测量目的的方法。在比较中来达到异中求同或同中求异的实验目的,如自感现象的观察,光谱分析等。根据在比较过程中是否进行了某种转换,可将比较法分为直接比较法和间接比较法两类。

(1)直接比较法。本文将待测的未知量和标准量直接进行比较而求出未知量的方法称为直接比较法。

(2)间接比较法。利用物理量之间的函数转换关系制作成相应的仪器或设计出相应的方法通过转换间接获得所需结果,称为间接比较法。

二、转换法

转换法是根据物理量间的各种关系和各种效应,对不能直接与标准量比较的被测量,运用变换原理将其转换为可与标准量相比较的物理量后再进行测量的方法。对于同一物理量,根据其产生的种种不同的物理效应,可采用多种不同的转换方法,实验中应根据转换的效率和测量的可行性来选择最佳的转换途径。

在物理实验中,常有一些现象因不明显而不易观察或者不易直接观察,这就要借助于力、热、电、光、机械等方法之间相互转换以间接地实现可观察、容易观察或观察效果明显的目的。如迈克尔逊干涉仪把测光速转换成测光的干涉条纹;伏安法测电阻是把测电阻转换成测量电流和电压。

三、放大法

在物理实验中,常常需要对一些微小的物理量,如微小的长度,微小的机械振动、很短的时间,微弱的光信号和微弱的电信号等等加以测量,如果采用常规的测量方法,则很难进行,即使勉强测出也因为与实际的精度要求相差太远而失去意义,这时通常需将被测量放大后再进行测量。因此,放大法与比较法一样,也是物理实验中最普遍、最基本的实验方法之一 。常用仪器如游标卡尺、放大镜、望远镜、显微镜等仪器。

四、控制变量法

控制变量法是物理学学习中使用得较多的方法之一。它是指当一个物理量与几个因素都有关系时,我们要控制其他因素不变,只改变其中的一个因素,研究物理量与这个因素的关系。再控制别的因素不变,改变其中的另一个因素,研究物理量和它的关系。讨论凸透镜成像规律时成像的情况(凸透镜的焦距一定),液体蒸发快慢与什么因素有关?电阻大小和什么因素有关?测量小灯泡的电阻?测量小灯泡的电功率(电阻一定),电流通过导体产生的热和什么因素有关?电磁铁的磁性强弱与什么因素有关?摩擦力和什么因素有关?压强与什么因素有关?动能和势能的大小?这些实验中都用到了控制变量法,不管是公式还是物理量定性、定量的分析都用到了这种方法,应用在探究性问题的研究,让一个或多个物理量相同时,一个物理量改变时,另一个物理量如何改变,从而得出结论。

五、平衡法

所谓平衡就是矛盾双方的平衡,分析平衡就是分析矛盾的双方在一个平衡系统中,总存在着偏离平衡因素,平衡就是偏离平衡因素的抵消效应,其实质是根据平衡的原理设计的,如天平、比重计、温度计等。

六、叠加法

叠加法也叫积少成多法,在物理实验中,很多实验结论是要通过一定的测量工具,运用科学的实验方法,测量出与之相关的物理量,最终通过计算得出实验结果。如测一枚大头针(一页书)的质量、一页书的厚度、一枚硬币的质量和体积,可以找几十枚、几十页进行测量,再计算出每一枚、每一页的物理量。

七、图象法

是表示物理规律的方法之一,它可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律。初中阶段有:受力示意图、光路图(光的直线传播、光的反射、光的折射)、平面镜成像图、匀速运动的S—t图象、电阻的U—I图象、密度的m—V图象、焦耳定律的温度—时间图象、力臂的作法、滑轮组的绳子绕法等,新教材中,将理论知识应用于图象中,培养学生识图、建图、用图的能力,努力提高解决物理问题的能力,教会学生学会作图、识图的能力,利用图象来解决实际的问题。

八、模拟法

(1) 物理模拟: 人为制造的 “模型” 与实际 “原型” 有相似的物理过程和相似的儿何形状, 以此为基础的模拟方法即为物理模拟。可以分为: 几何模拟、 动力相似模拟、 替代或类比模拟。

(2)计算机模拟虚拟实验系统通过解剖教学过程, 使用键盘和鼠标控制仿真仪器画面动作来模拟真实实验仪器, 完成各种模块中相应的内容。在软件设计上把完成各种模块中的内容看作是问题空间到目标空间的一系列变化, 从此变化中找到一条达到目标的求解途径, 从而完成仿真实验过程。此方法利用计算机来丰富实验教学的思想、 方法和手段, 改革传统实验教学模式, 使实验教学与高新科学技术协调地发展, 提高实验教学水平。

总结:

总之,不管用哪些方法来进行分析和研究,都是使学生了解、认识最后到掌握知识的目的。在具体的实验中, 往往是把各种方法综合起来应用。通过学生对所学知识的综合运用,提高解决问题的能力,培养正确的思维方法,调动学生学习的积极性和主动性。运用科学的方法去探究知识,合理的步骤去解决问题,得到处理问题的方案。因此, 应该把物理实验思想方法贯穿于教学的始终、 教学的各个环节。实验者只有对各种实验思想方法有深刻的了解, 才能在未来的实际工作中得心应手地综合应用。

参考文献:

[1] 龚镇雄.漫谈物理实验方法[M].北京:科学出版社,1991.4～5

[2] 安忠,刘炳升.中学物理实验教学研究[M].北京:高等教育出版社,1986.175 176

[3]项红专.实验方法的方法性[J].物理实验,2002,22(4):31—32