物理实验设计

物理实验设计（共12篇）

物理实验设计 篇1

一、物理实验设计大赛与大学物理实验教学的联系

1. 物理实验设计大赛题目简单分析

物理实验设计大赛旨在培养学生对物理的兴趣, 提高学生的创新意识、综合运用知识和实践动手能力。大学生物理实验设计大赛分为基础型题和应用型题, 从近三届物理实验设计大赛来看基础题是对基本物理量的测量。近三届分别是微小位移、微小质量、时间 (精确度高) 这三种物理量的测量。而应用型的题目是利用物理原理制作装置, 更着重的是在生活、社会、科技生产中的商用性, 实用性和创新性。例如:第七届的题目是“超声波安防装置”, 第九届的题目是“无线电灯的制作”。其中“超声波安防装置”涉及到物理原理在“大学物理”下册中就有介绍超声波的多普勒效应原理, 通过检测移动物体引起的超声波多普勒拍频信号, 并由此监控移动物体。而“无线电灯”的制作要求要实现电磁能的无线传输这和法拉第的电磁感应定律, 电磁振荡, 电磁波的产生和传播等内容有关。以上涉及到的原理在大学物理课程中都有介绍。要制作相应的装置除了对物理原理的深刻理解和正确运用外还要有广泛的电子制作方面的知识和技能, 比如电路板的设计与制作, 焊接工艺等等。并且还要熟悉单片机最小系统、传感器等。大赛要求学生必需撰写设计方案, 这又考察了参赛学生对物理和其他相关课程理论知识的掌握程度, 团队合作能力, 数据处理能力和论文方案的写作能力等。

2. 大学物理实验教学内容与物理实验设计大赛题目的联系

由物理实验设计大赛联系到现在独立学院物理实验教学, 比如同是微小物理量的测量, 我们可以结合大学物理实验课杨氏弹性模量的测量利用光杠杆放大原理测量钢丝长度的微小形变量的变化, 还可以结合我们实验教学中通过观察光的衍射现象条纹的数量的变化来测量产生衍射现象的狭缝宽度变化, “光的衍射法测杨氏弹性模量”实验[1], 其测量方法和经典的光杠杆法不同, 而是让学生根据光的衍射理论, 通过测量衍射条纹间距离的变化量 (是在金属丝下端安装一个狭缝, 用激光照射狭缝, 狭缝变化时衍射条纹间距离发生变化) , 从而测定金属丝的伸长量, 这样就大大提高了测量精度。如果我们能转变传统的物理实验教学观念, 同样是杨氏弹性模量的测量我们可以鼓励学生利用学过的物理实验方法设计出不同的测量方案, 通过设计性的物理实验教学很好的培养了学生的创新意识和综合运用知识动手能力。但是, 和目前传统的物理实验教学相比我们会感到目前物理实验教学的不足之处。

二、目前独立学院物理实验教学存在问题和改进措施

1. 独立学院物理实验教学沿袭传统实验教学的模式

目前物理实验课堂教学还是有比较完备的教学程序, 要求学生课前预习, 实验课开始后前30分钟由老师先讲解该节课的实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤和实验仪器构造和使用仪器时注意问题最后布置实验课后思考题, 然后学生在老师的指导下完成实验内容, 学生完成实验后由老师检查实验数据签字认可了方可收拾仪器离开。在这过程中如果老师只是按部就班的完成物理实验教学活动的话就会使课堂呆板、沉闷, 学生缺少主动学习的积极性, 被动地按照老师介绍的实验步骤完成操作, 对于实验过程中出现的问题不积极思考解决问题的办法, 对于实验数据和结果只是囫囵吞枣的接受。传统的实验教学让全班学生按规定的内容, 在限定的时间内, 齐步走, 必然使一部分学生苦于敷衍, 一部分学生受到压抑, 大部分学生被动模仿。甚至是依赖实验老师的帮助下完成实验。解决这种学生只会模仿实验的方法是:需要实验老师突破传统的教学框架, 转变传统的实验教学角色。课堂上教学就是要努力创造一个适宜的学习环境, 使学习者能积极主动地建构他们自己的知识[2]。教师的职责是促使学生在“学”的过程中, 实现新旧知识的有机结合。学习者必须通过自己主动的、互动的方式学习新的知识, 教师不再是以自己的看法及课本现有的知识来直接教给学生, 而是根植于学生的先前经验的教学。在这种建构主义的教学活动中, 知识建构的过程在教师身上同时发生着, 教师必须随着情景的变化, 改变自己的知识和教学方式以适应学生的学习。在这个过程中, 师生之间是一种平等、互动的合作关系。因此, 教师不再是知识的灌输者, 应该是实验教学环境的设计者, 学生学习的组织者和指导者, 学会让他们自己发现实验中存在问题并引导学生思考解决问题的方法。这时教师是学生的学术顾问, 要从前台退到幕后, 要从“演员”转变为“导演”。

2. 综合性实验和设计性实验开出率不高

大学物理实验分为基础性实验、综合性实验和设计性实验。基础性实验主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验技能和基本测量方法、误差与不确定度及数据处理的理论与方法等, 可涉及力、热、电、光、近代物理等各个领域的内容。此类实验为适应各专业的普及性实验, 目标是让学生了解基本实验理论、数据处理知识、实验规范、实验方法, 学会常规实验仪器 (包括计算机) 与装置的使用, 编写实验报告, 熟悉典范实验的原理、方法及实验过程。主要是进行严格的“三基” (基本理论、基本方法、基本技能) 系统训练, 培养良好的科学实验素质。基础性实验项目在传统的物理实验教学中占的比列比较大。由于设备原因, 目前学院开出的实验中缺少的是综合性、设计性和研究性实验。综合性实验是指在同一个实验中涉及到力学、热学、电磁学、光学、近代物理等多个知识领域, 综合应用多种方法和技术的实验。此类实验的目的是巩固学生在基础性实验阶段的学习成果、开阔学生的眼界和思路, 提高学生对实验方法和实验技术的综合运用能力。而设计性实验则是根据给定的实验题目、要求和实验条件, 由学生自己设计方案并基本独立完成全过程的实验。研究性实验是指组织若干个围绕基础物理实验的课题, 由学生以个体或团队的形式, 以科研方式进行的实验。设计性或研究性实验的目的是使学生了解科学实验的全过程、逐步掌握科学思想和科学方法, 培养学生独立实验的能力和运用所学知识解决给定问题的能力和创新能力[3]。根据给定的实验题目、要求和实验条件, 由学生自己设计方案并基本独立完成全过程的实验。解决设计性和研究性实验开出不够的问题可以通过物理实验大赛的契机, 在全校范围开展校内物理实验设计大赛选拔赛, 公开比赛实验题目, 做好选拔赛的宣传报名工作, 鼓励全校学生以小组为单位, 积极报名参加, 每个队伍配备一个实验指导老师。在开放实验室固定时间内, 遵守实验室管理制度的前提下, 实验室提供必要的仪器设备给参赛学生完成实验作品。由校内选拔出来的优秀作品再送省的物理实验设计大赛参赛。这种以赛代练的方法, 既可以选拔出优秀的实验作品又可以在全校范围内开展了物理研究性和设计性的实验教学。

3. 学生不了解物理实验教学意义

记得在上土木工程专业实验课的时候有个学生问:我是学土木工程专业的, 现在做的光学、电学实验和我专业方面的学习没有很大的联系?其实这是学生对物理实验课在高校教学中地位和意义不理解导致。教师在物理实验绪论课时就要让学生清楚物理实验课的意义绝非只是简单的完成实验和计算数据, 更重要的是在这个过程中自己的动手能力, 发现问题解决问题的的能力, 对待实验科学严谨的科学素养会有很大的提高。特别是设计性实验是培养学生创新能力的有效手段。在“3+1”教学模式下培养出来的学生就业方向应该是未来企业的工程技术人员。大部分毕业生毕业后是从事技术工作的, 要进行工程、产品、工艺等设计, 未来的职业要求他们能较好运用已有的知识和技能结合新要求完成工作。设计性实验不是机械记忆已有的实验原理内容和操作方法, 它在诸多方面要求学生要大胆地探索和尝试。在解决问题的过程中, 学生要积极探索记忆中的信息, 进行严密有序的逻辑推理和判断, 创造性地提出解决问题的途径和方法。实际上, 构思设计物理实验的过程就是一种以发散思维为核心, 聚合思维为支持的两种思维有机结合的方式, 即思维不断地“发散—聚合—发散—聚合”的过程。在设计性实验中, 充分体现了学生思维的创造性。在实验设计过程中, 有的设计性实验要求学生制作实验器材或改造组合己有的实验设备, 这又给学生提供了一个技术创新的最佳机会。

三、构建物理实验的开放性教学方法

1. 首先是实验室教学管理的开放

实验室在课余时间对学生开放, 学生可遵照实验室的管理规定, 在这些实验室里自由地进行实验和研究。让学生既可在实验课内完成实验任务, 也可在实验课外利用实验室开放时间完成实验任务, 还可在学校所安排的实验自习课内完成实验任务[3]。学生可以随时进入实验室, 进行实验构想、设计和调试, 充分利用课内外时间来进行实验, 给学生提供一个充分开放和自由选择的实验环境, 使学生对实验课程产生浓厚兴趣, 积极主动地进行科学探索。

2. 实验教学内容的合理开设

大学物理实验开放性教学不仅要求时间上向学生开放, 而且教学内容、教学方法、教学手段上也要向学生开放。更新实验内容, 主要是指对实验项目内容的筛选、取优, 注意从现实应用中提取素材, 从创新应用成果中汲取题材, 替代过于陈旧落后的实验内容。例如, 电桥实验强调在工业检测中对高、中、低值电阻测定的条件, 尤其是桥式电路在智能仪器仪表、传感仪器中的广泛使用等内容。拓展那些既能验证重要物理原理, 又能培养解决实际问题能力的实验, 如霍尔效应。在实验中我们只是利用霍尔效应测量长直螺线管的磁感强度, 但在实际当中根据霍尔效应做成的霍尔器件, 就是以磁场为工作媒体, 将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出, 使之具备测量、传感和开关的功能。还可以开发与日常生活中有关, 又能培养学生兴趣和观察力的实验, 如全息防伪、磁电传感器实验等。通过应用范围的拓展使学生领悟到物理学原理在工程技术中的应用价值, 看到或意识到当前做的物理实验, 其思想、原理、方法、手段, 肯定对今后的工作、创新带来自助的启发和帮助, 乃至拓宽自己创新的思维空间。

3. 教学手段上的开放

遵循注重因材施教、兼顾专业的原则。来自不同地区、不同学校的学生, 他们的实验能力相差悬殊, 有的学生以前接触的实验很少, 有的在高考中的X选的是化学或者生物科, 这些学生对实验仪器还不熟悉, 所以必须因材施教, 开放实验室, 让这些学生首先熟悉各种实验仪器, 了解仪器的构造、性能、用途、用法及测量范围等。例如, 测量长度的基本测量仪器游标卡尺、螺旋测微计等, 要熟悉其使用方法、测量范围、精确度等;又如多用表, 要熟悉其工作原理、各个部份的结构、使用步骤、测量范围、最大量程。有时还需要指导教师的讲解和示范。工科院校不同的专业对物理实验教学的要求差异较大, 不同的专业可以选择不同的实验内容, 有些内容可以作为选修内容或扩大知识面给学生。这样做既缓解了内容多和学时少的矛盾, 又使学生全面地学习了物理内容, 同时又做到了有的放矢。实验室依据学科方向、制定不同专业的培养目标和教学大纲, 开设不同专业的实验项目, 学生可根据自己的专业特点、确定必做和选做的实验项目。先开设一些准备性实验, 为实验技能较差的学生提供学习机会, 实验技能较好的学生通过准备性实验训练, 实验技能进一步加强, 同时为下面的综合性实验和设计性实验打好基础[4]。例如在开放性实验中可以安排相当数量重复中学的实验, 如长度密度测量、电阻测量、示波器的使用等, 还可以安排些天平、千分尺、游标卡尺、万用表使用的实验, 以提高实验能力较差的同学的兴趣。同时也要安排些难度较大的, 使用仪器较多的以及某些综合物理实验, 供基础好、能力强的同学在开放实验中选用。

注意实验资源环境制约的原则。一个优秀的实验课程教学内容体系离不开实验硬件环境条件的支持, 硬件条件建设与学校的领导重视、学校发展的投资方向等因素有关, 公办大学的大学物理实验室建设由于学校重视或国家扶持, 硬件环境条件优越, 在实验开放性教学的硬件资源上是有保障的。但是, 一些独立学院的实验室建设得不到重视, 硬件条件比较差, 因此在实验内容的选择上要考虑实验资源环境的制约因素, 应尽量开发一些低成本、高效能的实验。

4. 增加实验设备的使用率

目前实验室普遍存在着实验教学经费不足, 但另一方面实验室资源浪费、效益不高的矛盾, 造成这种现象的原因主要是实验室的管理上往往重投资、轻效益, 重购置、轻管理。要实施开放性实验教学, 就必须转变这种落后的管理观念[4]。因为实验室不应仅仅是仪器设备的存放地, 而应该是学校的重要教学资源;实验室管理的重点不应是对物的管理, 而应该是如何进一步提高实验教学质量;实验室建设和管理的目的不是把物管住, 而是在于充分发挥它的作用和功能, 使教学活动更有效率。不言而喻, 提高实验室使用效益的最佳途径就是开放实验室。实施开放性实验教学后, 随着实验人时数, 所有学生的实验总时数的累加的增加, 实验设备的使用率大大提高。同时, 实验仪器设备的损坏率也相应增加, 元器件和各种材料的消耗率也相应增加, 为了保证开放性实验教学的正常进行, 损坏的实验设备需及时维修, 消耗的元器件和实验材料需及时补充, 实验室必须有充足的、稳定的经费保证。因此, 必须制定合理、完善的经费保障制度。

四、学生完成物理实验课程后的评价

学生完成物理实验课程后的评价即如何实行物理实验期末考试。平时实验报告成绩以A+, A-, B+, B-, C+, C-, D+, D-等划分等级, 换算成百分制以后就是95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60等。期末考组织一场实验操作考试, 考试的试卷题型以实验操作为主重点考查学生的仪器与设备的使用;能否准确地有条理地进行操作;完成实验操作所需要的时间;能否正确地记录实验中观察到的现象;能否根据现象得出正确的结论;能否正确地绘制出原理图。考试过程中学生按照两人一组, 当场随机抽取自己考试的实验题目, 开始考试后合理准确的运用实验仪器按照实验题目要求完成实验。在此过程中由实验老师按操作步骤给分或扣分。最后根据得出的实验数据计算结果和进行误差的处理。实验考试的试卷有三大部分组成分别是:实验操作、数据处理和计算、思考题。分值分别是60分, 20分, 20分。最后学生的总评成绩由平时的实验报告的平均成绩和期末的实验考试成绩按一定比例计算评定。为突出实验过程中对学生多元智能评价, 总评成绩 (x) 可由实验考试成绩B的权重为0.6, 期末考试成绩的A权重为0.4共同决定, 即为x=A*40%+B*60%。这是一种比较完整对的学生物理实验成绩评价方法, 即突出了学生平时实验的重要性又考查了每个学生的一个学年以来经过物理实验课程后的对实验技能, 数据一般计算和处理和物理实验能力的掌握程度。这样的好处在于实验考试还是通过实验操作去评价学生的掌握程度, 避免了只凭一张试卷决定学生物理实验成绩的传统考试方法。很好的体现了开设物理实验这门课程的初衷[5]。

五、结束语

笔者通过指导学生完成物理实验设计大赛过程中, 结合在独立学院从事物理实验教学的一点经验, 同时也听取了范修道和丁天然两位老师在物理实验教学改革上的意见, 在学院实施“工学结合, 校企合作”培养应用型人才的办学模式背景下提出了独立学院大学物理实验的教学改革的几点看法[6]。论文中提出了增加设计性研究性实验项目, 构建开放性的物理实验教学, 但不是简单的实验室开放, 而是从教学内容、教学手段等方面的开放。

但是具体的实行需要实验老师坚决贯彻, 和学校对物理实验教学改革重视和设备仪器上的支持。我决心在现代教育教学理论的指导下, 在实验教学工作中不断深入研究, 为进一步发挥开放性教学的优势做更深入的研究, 充分发挥大学物理实验教学的工科专业人才培养中的重要作用, 为自己所喜爱的物理实验教学工作开创更美好的明天!

摘要：大学物理实验是工科大学生进行科学实验基本训练的一门完整和系统的实践性基础课程。从“工学结合, 校企合作”的办学模式来考虑, 物理实验教学的改革必须建立一种适合当代科技发展、有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的教学新体系, 通过分析物理实验设计大赛的题目结合独立学院的办学模式, 探讨了独立学院开放性物理实验教学模式。

关键词：独立学院,大学物理实验,创新意识,设计性实验,开放性教学

参考文献

[1]韩彩芹.工科大学物理实验开放性教学的探索与实践[D].南京师范大学硕士学位论文, 2006

[2]王其和.改革实验教学手段提高实验教学水平[J].高教研究与探索, 2000, 3

[3]黄柳宾.物理实验开放式教学改革及实验室建设[J].实验技术与管理, 2003, 4

[4]霍剑青, 王晓蒲, 杨旭, 等.大学物理实验课程的建设思想与教学实践[J].物理与工程, 2004, 5

[5]霍剑青.大学物理实验[M].北京:高等教育出版社, 2002

[6]詹业宏.“工学结合、校企合作”办学模式的理论探索和实践[J].广东工业大学, 2008, 6

物理实验设计 篇2

----测定电池的电动势和内阻

睢宁县李集中学 沙兴群 *** 教学背景分析

实验“测定电池的电动势和内阻”是人教版高中物理选修3-1第二章第十节的内容，从知识网络上看它是闭合电路欧姆定律的具体应用，是本章也是所有高中物理电学实验中最重要的实验之一。通过本实验的教学，将进一步巩固学生分析电学问题的思路与方法，强化对闭合电路欧姆定律的理解与认识，同时通过实验误差的分析，让学生能用辩证的思想来解决问题，激发学生的学习兴趣，培养学生的探究精神。

教学目标

1.知识与技能

（1）知道闭合电路欧姆定律内容及测定电源的电动势和内阻的基本原理方法，体验通过实验解决问题的探究过程；

（2）会用解析法和图象法处理实验数据并求解电池的电动势和内阻；

（3）结合实验原理对本实验进行误差分析，知道误差的来源与减小误差的方法。

2.过程与方法

（1）通过知识回顾和原理讲解，让学生知道测定电源的电动势和内阻的实验原理与方法；（2）通过实验数据的处理，使学生学会实验数据的处理与实验结果的分析；（3）通过实验原理讲解和分析，让学生学会分析实验误差。

3.情感态度与价值观

（1）使学生会运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，养成敢于质疑的习惯、培养严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。

教学重点、难点

教学重点：电源电动势和内阻的测量原理及实验数据的处理方法。教学难点：实验数据处理与分析，实验误差来源及其分析。

教学器材

电流表1只，电压表1只，滑动变阻器1个，开关1个，导线若干，干电池1节

教学方法 讲授、分组讨论、实验演示 整体设计思路、指导依据说明

教学过程设计

1.伏安法测电源的电动势和内阻的基本原理：原理如下图1所示。

（1）由U=E-Ir可知，测出几组U、I值，作出如图1-1所示的U—I图象，图线在U

轴上的截距为E。图线的斜率的绝对值为电阻

图1-1 用伏安法测电池的电动势和内阻的两种变形方法

① 用电阻箱、电流表测定？——实验电路如图2所示：

改变电阻箱的阻值，记录R与I，应用，几组数据，求E与r各自的平均值。

②用电阻箱、电压表测定——①实验电路如图3所示

求出E、r。为了准确，可多测

U1EUr1R1用,求出E、r。多测几组数据分 改变电阻箱的阻值，记录R与U，应U EU22rR2

别求出几组E、r的值，再利用平均法求出E、r，即为测量值。

2.用伏安法测电池的电动势和内阻的误差分析

若采用图4（a）或（b）电路，根据闭合电路欧姆定律，由两次测量列方程为

若考虑电流表和电压表的内阻，对图4（a）电路应用闭合电路欧姆定律有

式中E、r为电源电动势和内阻的真实值。

对图4（b）电路应用闭合电路欧姆定律有

教学评价

初中物理液化现象实验设计 篇3

实验器材：烧杯，水，铁架台，石棉网，酒精灯，边长10厘米左右的平面镜片，火柴，长试管夹。

实验过程：步骤一，用酒精灯在铁架台上把烧杯里的水烧开，用夹子夹住镜片，让学生观察镜子表面是光滑的，并且能看到所成像，然后再把镜面覆盖在烧杯冒热气的上方，先让学生猜想从热气上方拿下的镜子表面是什么现象，然后把学生的猜想和实验实际情况进行对比，学生根据生活经验都能够说对，镜子表面有水珠，成像不清晰了，从而引出液化的概念，物质从气态变成液态。

步骤二，用长夹把镜片放到酒精灯上均匀加热一会儿，再次把镜子表面覆盖在冒着热气的上方，并且让学生猜想，再次从热气上方拿下的镜子表面会是什么现象，最终实验结果证明了有一部分学生猜错了，镜子表面竟然干干净净没有一点水珠，能清晰成像。这个实验反差就引起了学生的主动思考，加热后的镜片为什么不能使热的水蒸气液化？总结液化条件之一：热气遇冷放热才能液化，热的镜片不能给热气提供放热的条件，所以不能液化。

以上的实验就给学生解决日常生活中的液化知识提供了一种直观方法。例1：夏天天气热，室内有空调，玻璃上有水珠，水珠附着在玻璃的____侧，深秋室外温度低，玻璃上也有水珠，水珠附着在玻璃___侧。（填“内”或“外”）。例2：水在壶里烧开后，离壶嘴近的地方“白气”少，稍微远一点的地方“白气”多，为什么？例3：浴室里常用一种去雾镜，主要是有电热丝给镜片加热，根据所学知识解释去雾原理。例4：北方初冬室内外温差大，戴眼镜的学生经常为眼镜片上有雾水看不清人而烦恼，根据所学知识这个不方便，是从室内到室外，还是从室外到室内引起的？并解释其原因。

以上实验把抽象的液化现象转化成学生能够引起思考和容易理解的自然常识，达到了学以致用的目的。

初中物理《电阻》实验教学设计 篇4

让学生成为课堂的主角, 教师在课堂中起辅助和引导作用。培养学生可持续发展的学习能力, 培养学生实事求是的学习态度和努力追求真理的探索精神。

二、教学准备

器材:旋钮式调光台灯、固定有各种电阻线的塑料板、电源 (干电池3节以上) 、电流表、开关、2B铅笔芯 (剖去一半, 留下带笔芯的一半, 中间用透明胶布固定) 、日光灯丝、酒精灯、小灯泡 (2.5V) 若干、导线若干。

三、教学过程

(一) 课题导入时的实验设计

1.播放流行音乐《江南Style》, 让一位学生上台将音量慢慢调响, 再慢慢调低, 让学生认识到音量的变化, 表明通过喇叭中的电流也在发生变化。

2.让一位学生上台调节台灯的亮度变化, 引导学生认识台灯亮度的变化, 表明通过灯丝中的电流也在发生变化。

(二) 课堂探索过程中的实验设计

1.设计学生分组实验, 让学生自主探索改变电路中电流大小的具体方法, 然后进行交流

实验设计:让学生先接好一个实验电路 (2节电池、一个开关、一个小电灯的电路) , 然后用桌上的器材设法改变通过小电灯中的电流。器材有:多节干电池、2B铅笔芯 (剖去一半带笔芯) 、日光灯灯丝、固定各种电阻丝的塑料板、多个小灯泡等。

学生实验后, 答案很多, 如:多接个小电灯, 多接或少接一个干电池, 变换接入铅笔芯的长度、接入一段金属线等, 教师一一给予肯定和表扬。

然后归纳得到结论:改变电路两端的电压或改变接入电路中导体的电阻能改变电流。接着引导学生思考后得出:电路中接入导体后电流变小, 表明导体的电阻对电流有阻碍作用。从而得到电阻概念, 并理解:电阻表示导体对电流的阻碍作用, 导体的电阻越大, 它对电流的阻碍作用就越大。

2.设计学生实验, 探究电阻大小与哪些因素有关

任何导体都有电阻, 不同的导体电阻往往不同, 那么影响电阻大小的因素可能有哪些呢?引导学生认真观察教师提供的固定有各种电阻线的塑料板后, 提出猜想:电阻可能与材料、长度和横截面积有关。

实验设计:安排各小组同学先接好电路 (干电池、开关、电流表和被研究的电阻丝, 组成串联电路) , 再采用控制变量法改变接入电路中的电阻丝。学生实验时接入电路中的是固定在塑料板上的电阻丝, 塑料板上有四根电阻丝:直径为D、长度为L的镍铬丝一根;直径为2 D、长度为L的镍铬丝一根;直径为D、长度为L的康铜丝一根;直径为D、长度为L/2的镍铬丝一根。

接着安排各小组同学进行实验, 同时完成实验数据记录, 然后分析各表实验记录, 一一得出结论。记录数据可参考下表 (下表是为探究电阻与长度关系而设计, 另外两表可参照设计) 。

交流:实验时应控制_____和_____相同。

_____和_____相同时, 长度越长, 电阻越_____。

在学生自主探究和交流的基础上得到结论:电阻的大小与导体的长度、横截面积和材料有关。电阻是导体本身的一种性质。接着介绍电阻的单位是欧姆, 并播放视频, 介绍欧姆的重大贡献和当年使用过的实验器材。

3.设计学生分组实验, 让学生自主探究电阻大小与温度是否有关

实验设计:安排各实验小组先将开关、小电灯、日光灯灯丝、电流表串联接到3节干电池两端, 闭合开关后先观察小电灯的亮度和电流表的示数, 接着用酒精灯给日光灯灯丝加热, 发现小灯泡变暗, 电流表示数变小, 表明加热后, 灯丝电阻变大, 从而得到结论:电阻的大小还与温度有关。 (说明:经过多次尝试后, 发现这个实验用日光灯灯丝做, 效果很明显, 用其他金属丝做效果不明显)

4.设计趣味性演示实验, 拓展学生视野, 激发学生学习兴趣

实验设计:将2节干电池、开关、小量程电流计、一个光敏电阻、一个热敏电阻组成串联电路, 教师假装变魔术, 像运气功一样用手掌将光敏电阻周围的光一会儿遮去, 一会儿不遮去, 学生会看到电流计的指针来回大幅度晃动, 惊讶万分;教师又用手去给另一个热敏电阻传热, 学生又会惊讶地看到电流计的指针来回大幅度晃动。这样的趣味性演示实验让学生轻松地了解了电阻还与光照强度、温度、压强大小等有关, 它们被称为光敏电阻、热敏电阻和压敏电阻, 从而开阔学生的视野, 激发学生的学习兴趣。

物理密度质量实验设计题 篇5

一、测密度大于水的固体的密度

1.天平、砝码、量筒都给的分组实验

例1.用天平、量筒、砝码、水、烧杯、细线、石块，测石块的密度。

步骤：(1)用天平测出石块的质量m石

(2)在量筒中放适量水，记下体积V1，将石块浸没量筒内的水中，记下体积V2

(3)则石块密度为ρ石=m石/v石=m石/(v2-v1)

说明：测石块体积用的方法称“减量法”。

2.只给天平、量筒(或量杯)，不给砝码，测固体密度

例2.给你一架无砝码，无游码，已调好的等臂天平和一个量杯、细绳，一些细沙及适量的水，请测出一块小矿石的密度。

要求：①写出实验步骤及要测量的物理量

②推出用所测物理量表达矿石密度的表达式

步骤：(1)在天平一个盘内放量杯，另一个盘内放沙子使天平平衡

(2)在放沙子的盘内放矿石，在量杯内加水直至天平平衡，记下此时量杯内水的体积v水

(3)把量杯取下来放适量水，记下此时水的体积V0，把用细线拴好的矿石投入量杯内的水中，记下此时量杯内水的体积V1

(4)则由(1)(2)得m石=m水=ρ水V水

由(3)得V石=V1-V0

∴ρ石=m石/V石=ρ水V水/(V1-V0)

说明：无砝码，无游码，已调好的等臂天平相当于自制天平。

3.给天平、砝码，不给量筒的设计实验

例3.给你天平、砝码、烧杯、水、细线，设计一个测一小块金属密度的方案。

步骤：方法一：(1)用天平测出小金属块的质量m

(2)用天平测出烧杯和适量水的质量m1

(3)将烧杯倾斜到水刚好流不出来，将石块用细线吊着浸没其中，溢出一部分水，再取出石

块

(4)用天平测出烧杯和剩余水的总质量为m2

(5)则ρ=m/V石=m/[(m1-m2)/ρ水]=mρ水/(m1-m2)

注：此法可称为满溢法，满溢的方式还有不同，如：先将烧杯中装满水，再将石块放入后不取出，直接用天平测质量，也可计算；再或将烧杯中装满水，将石块放入，再取出，也行，但此

法不如方法一中的“满溢”误差小。

方法二：(1)用天平测出石块的质量m

(2)用天平测出烧杯和适量水的总质量m1

(3)将石块用细线吊着浸没在烧杯内的水中，但不碰杯底，测出此时的总质量m2。

中考物理辅导：密度设计实验题

密度设计实验既是重点，也是难点，我们应先掌握一些常见的方法，然后具体问题具体分析，现将“密度”实验的常见类型总结如下：

一、测密度大于水的固体的密度1.天平、砝码、量筒都给的分组实验

例1.用天平、量筒、砝码、水、烧杯、细线、石块，测石块的密度。步骤：(1)用天平测出石块的质量m石(2)在量筒中放适量水，记下体积V1，将石块浸没量筒内的水中，记下体积V2(3)则石块密度为ρ石=m石/v石=m石/(v2-v1)说明：测石块体积用的方法称“减量法”。2.只给天平、量筒(或量杯)，不给砝码，测固体密度

例2.给你一架无砝码，无游码，已调好的等臂天平和一个量杯、细绳，一些细沙及适量的水，请测出一块小矿石的密度。要求：①写出实验步骤及要测量的物理量②推出用所测物理量表达矿石密度的表达式

步骤：(1)在天平一个盘内放量杯，另一个盘内放沙子使天平平衡(2)在放沙子的盘内放矿石，在量杯内加水直至天平平衡，记下此时量杯内水的体积v水(3)把量杯取下来放适量水，记下此时水的体积V0，把用细线拴好的矿石投入量杯内的水中，记下此时量杯内水的体积V1(4)则由(1)(2)得m石=m水=ρ水V水由(3)得V石=V1-V0∴ρ石=m石/V石=ρ水V水/(V1-V0)说明：无砝码，无游码，已调好的等臂天平相当于自制天平。3.给天平、砝码，不给量筒的设计实验

例3.给你天平、砝码、烧杯、水、细线，设计一个测一小块金属密度的方案。

步骤：方法一：(1)用天平测出小金属块的质量m(2)用天平测出烧杯和适量水的质量m1

(3)将烧杯倾斜到水刚好流不出来，将石块用细线吊着浸没其中，溢出一部分水，再取出石块

(4)用天平测出烧杯和剩余水的总质量为m2(5)则ρ=m/V石=m/[(m1-m2)/ρ水]=mρ水

/(m1-m2)注：此法可称为满溢法，满溢的方式还有不同，如：先将烧杯中装满水，再将石块放入后不取出，直接用天平测质量，也可计算；再或将烧杯中装满水，将石块放入，再取出，也行，但此法不如方法一中的“满溢”误差小。

方法二：(1)用天平测出石块的质量m(2)用天平测出烧杯和适量水的总质量m1(3)将石块用细线吊着浸没在烧杯内的水中，但不碰杯底，测出此时的总质量m2（4）则ρ=m/V石=m/（m2-m1）/ρ水=mρ水/（m2-m1）说明：此法用的知识点为相互作用力等大反向的特点，即杯底受压力的增加量等于石块受的浮力。这样测出石块浸没但不沉底的质量即为水、杯、石块排开水的质量之和，减去原来杯和水的质量，就应为和石块同体积的水的质量，再除以水的密度，就可得到石块的体积。

二、测密度小于水的固体密度的方法

例4.给你天平、砝码、量筒、水、细线、金属块，写出测蜡块密度的主要步骤及数学表达式。步骤：（1）用天平测出蜡块的质量m（2）在量筒中盛适量水，在蜡块下吊着金属块，将金属块浸没在量筒内的水中，记下水面的位置V1（3）将蜡块也浸没在量筒内的水中，记下水面位置V2（4）则蜡块密度ρ=m/V=m/（V2-V1）说明：以上测蜡块密度的方法称为悬锤法，若题目中给针，则可用针压法，即用针将蜡块压入水中。

三、测液体密度的方法1．给天平、量筒的分组实验。

例5.给你天平、量筒、砝码、盐水、烧杯，测出盐水的密度。步骤：（1）用天平测出烧杯和适量盐水的质量m1（2）将烧杯中盐水倒入量筒中一部分，测出盐水的体积V（3）用天平测出烧杯和剩余盐水的质量m2（4）则ρ=m/V=（m1-m2）/V 说明：以上方法中测质量用的是“减量法”。2．只给天平、砝码不给量筒，测液体密度的设计实验。

例6.给你天平、砝码、烧杯、牛奶和水，设法测出牛奶的密度。步骤：（1）将牛奶倒入

烧杯至满杯，用天平测出总质量m1（2）将牛奶倒出加水至满杯，用天平测出总质量m2

高中物理实验设计的思想方法 篇6

一、构建物理模型法

物理学很大程度上，可以说是一门模型课，无论是所研究的实际物体，还是物理过程或是物理情境，大都是理想化模型。如，追及、相遇模型、先加速后减速模型、斜面模型、渡河模型、平抛模型、绳球、杆球模型、电路的动态变化、交变电流、电磁场中的单杆模型、电磁流量计模型、回旋加速模型、磁偏转模型、人船模型等。求解物理问题，很重要的一点就是迅速把所研究的问题归宿到学过的物理模型上来，即通常说的建模。尤其是对新情境问题，这一点显得尤为突出。

二、替代法

在“互成角度两个共点力的合成”的实验中，我们就用到了替代法，第一次我们用两个弹簧秤成角度地拉橡皮筋，把结点拉到某一位置，再换成一个弹簧秤，同样拉这个橡皮筋，也把结点拉到同样位置，这说明后一个弹簧秤的拉力与前面两个弹簧秤的拉力效果相等。因此，可以互相替代。对于“等效”这个问题，应正确理解：所谓效果相等，是对某一方面说的，并不是在所有方面都等效，仍以合力与分力来说，它们只是在改变物体的运动状态上等效，而在其他方面，例如，在产生形变上，二者并不等效。用替代法的例子还有很多，如用天平称物体的质量、电阻测量等都可以用替代法，我们古代三国时期曹冲称象的故事就是替代法的典型实例。

三、转换法

例如，在“碰撞中的动量守恒”的实验中，把测物体的速度转换为测物体平抛运动的水平位移，即把测速度转换为测长度。又如，在“测定玻璃的折射率”的实验中，本应测量入射角和折射角，再根据折射率n=sini/sinr求出折射率，但角度不容易测准确，而通过做辅助线的方法可以把测角度转换为测线段的长度，从而增加了有效数字的位数，即提高了测量的准确度。转换法是一种较高层次的思维方法，是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃。如，变曲为直，实际上就是该方法的应用。

四、比较法

用比例法测电阻是常见的，当两个电阻串联时，通过的电流相等，因此，两电阻两端的电压跟它们的电阻成正比，如果其中的一个电阻是标准电阻，另一个电阻的阻值就可测出。同样，两电阻并联时，由于两端电压相等，通过两支路的电流跟电阻成反比，只要一个是标准电阻，另一个电阻的阻值可测出。

五、控制变量法

在《验证牛顿第二运动定律》的实验，我们研究的方法是：先保持物体的质量一定，研究加速度与力的关系；再保持力不变研究加速度与质量的关系；最后综合得出物体的加速度与它受到的合外力及物体质量之间的关系。当然本实验还涉及到各种系统误差的产生，限于篇幅不再赘述。

六、留迹法

在《测定匀变速直线运动的加速度》《验证牛顿第二运动定律》《验证机械能守恒定律》等实验中，通过纸带上打出的点记录下小车（或重物）在不同时刻的位置，（位移）及所对应的时刻，可从计算小车在各个位置或时刻的速度并求出加速度；对于简谐运动，则是通过摆动的漏斗漏出的细沙落在匀速拉动的硬纸板上而记录下各个时刻摆的位置，研究简谐运动的图像；又如利用闪光照相记录自由落体运动的轨迹等实际，都采用了留迹法。

领会科学思想方法重在“潜移默化”和“融会贯通”，学生通过做物理实验，不仅提高了学习兴趣，而且掌握解了决问题的方法，使学生终身受益。

（作者单位 渭南市陇海中学）

初探学生物理实验的改革与设计 篇7

在教学中,教师往往根据实际需要自制和改进教具.如果教师能引导学生积极参加制作教具活动,不仅能为物理教学创设物质条件,更重要的是学生通过自身的实践:增长了才于,提高了创造能力.

一、废物利用

“瓶瓶罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验.”学生在做实验时,注重因陋就简,就地取材,废物利用,不但节约了开支,而且对开发学生智为,提高学生素质有重要作用.

1. 利用玩具汽车演示力的作用是相互的和运动的相对性

在平滑玻璃板上平行放几支圆柱形铅笔,铅笔上面铺一轻薄木板,利用一辆惯性小车从木板一端起动.如图1,会发现小车前进时,木板要后退,然后引导学生进行受力分析和运动分析,明确力的作用是相互的,运动是相对的.

2. 用可乐瓶做气体膨胀做功实验

取一无色透明大可乐瓶,一个与瓶口相配的橡皮塞,一段气门芯插入瓶塞中,实验时,在瓶内滴几滴酒精,用橡皮塞塞住瓶口,使它不漏气,但塞子不宜塞得过紧,以防打气时压强讨高而瓶子爆炸,在地面上钉一木棍,将瓶子固定,如图2,最好再用一无色尼龙丝网袋套住瓶子以确保安全.用打气筒从气门芯向瓶内打气,当气压足够大时,塞子从瓶口冲出,此时瓶内充满白雾,从而说明压缩气体膨胀对外做功,使瓶内气体内能减小,温度降低,故瓶内部分酒精蒸气和水蒸气液化成雾状.

二、由繁化简

一项实验,使用材料越简单越好,学生越熟悉,就越想透彻地获得所验证的结果.学生实验宜简不宜繁,如改进阿基米德原理实验.用一最薄的有色塑料袋,其物重几乎为0,用它代替小烧杯,实验中用它来盛从溢水杯中溢出的水,这样可以直接用弹簧测力计称出溢出水重(袋重忽略不计),从而求出浸在水中物体受到的浮力与排开水的多少有什么关系,得出阿基米德原理.又如,探究使用定滑轮的特点时,由于弹簧测力计有一定的质量,弹簧测力计的示数不等于钩码的重力.实验时用钩码代替弹簧测力计,然后得出使用定滑轮的特点.(如图3)这样突出了物理现象,减少了计算过程,减化了学生思维过程.

三、提高可见度

实验应具有可见度,可见度是实验质量的重要标志之一.

1.

例如,用橡皮筋做分子力实验.将质量较轻的塑料板剪橡剪成半径约8 cm的圆板,用烧烫的细钉在板的中央穿一小孔,将橡筋的一端穿过小孔,并在橡皮筋的这一端系一轻小细棒,使之不会脱落,手提橡皮筋的另一端,观察此时橡皮筋的长度,再将圆板放入事先准备好的一盆水中,如图4所示用手向上提橡皮筋,橡皮筋的长度将伸长到原来的2～3倍,圆板才能被提出水面.

2. 验证分子大小:

取一只气球充满气体,过一、二天气球变瘪了.

3.

演示力的作用是相互的,力的作用效果使物体发生形变:两个气球用力将它们压在一起,两球接触处都变瘪了.

四、增加趣味性

古有十年寒窗,今有题海无边,可知从古到今读书的艰苦,作为教师,应为提高学生的学习兴趣而努力.在物理上,最能吸引学生的莫过于做一个有趣的物理实验.在上“凸透镜”课时,我增加了一个学生实验:制作水透镜实验.将无色透明薄膜框水平放置,其上方倒入一些清晰干净的水,水压薄膜下方形成凹面,便制成——水凸透镜,阳光下可用水凸透镜进行点火实验,水能灭火,也能生火,奇妙之极.

五、开发新实验

现成的实验装置往往不能满足教学的需要,课本上有许多内容没有现成的仪器配备,若不做,则学生缺乏感性认识,很难对学生讲清楚,且内容显得枯燥乏味,正所谓“千言万语道不清,一看实验便分明”.为此,我在讲“摩擦力总是阻碍物体运动”是否正确时,补充了一个新实验.把上紧发条的玩具小汽车悬挂起来,如图5,轮子悬空转动时,汽车没有运动;当下面的木板与车轮接触时,玩具小汽车就能在木板上向前运动,这是什么原因呢?(学生的前概念:摩擦力是阻碍小车运动的.但是实验证明:这里驱动轮受到的静摩擦力使玩具汽车向前运动.)

初中物理实验课教学设计 篇8

一、认真分析教材, 了解学生实际

教学过程中, 教师对教材的把握程度和对学生熟悉程度直接影响到教学效果, 因此, 在教学设计时, 吃透教材, 了解学情是基础。打好此基础, 才能进行下一步的工作。吃透教材, 包括掌握学习目标和学习方法。要清楚拟教学的内容需要实现的“三维目标”, 即“知识与技能, 过程与方法, 情感态度与价值观”三个维度的目标分别是什么, 教师必须清楚。了解学情包括对学生认知水平、情感心理、物理知识基础等的了解。

根据以上要求, 对《电阻》这一节内容的教学目标可作这样的阐述:1.通过实验操作, 试着改变电路中电流的大小, 据此认识导体能够导电, 同时又对电流有阻碍作用的性质, 进而了解什么是电阻。2.学会按顺序对事物进行观察, 能有条理地进行思考并提出问题。3.在实验中学会与人合作和交流, 懂得倾听他人意见的重要性。如此一来, 教学目标就得以细化, 细化后的目标不大不空, 具有可操作性。

新课程理念下, 新教材具有许多特点, 其中之一是“具有基础性、丰富性和开放性。”具体来说, 就是学习内容是基础性的, 而展现形式是丰富多彩并且开放的。《电阻》这一节内容在编排上就体现了这样的特点, 表述语言不死板, 富有一定的诗意, 并且配有生动形象的图片。这些都是教师进行教学设计时可供挖掘利用的资源。在教学设计时, 这些资源就可用于辅助达到情感价值维度的目标。

二、把握好教学过程的四个环节

第一个环节:情境的创设与呈现

课程教学中不能仅仅满足于向学生传播知识, 还应让学生学会思考和探究问题的方法。因此教师在教学设计时, 就不能单从知识的角度考虑, 还考虑设置相应的参与性实践活动, 让学生在学习过程中有足够的参与机会, 在参与中学习方法。学生参与需要情境, 什么样的情境合适?这就要根据内容设定。具体的办法通常有讲故事、配图画、播动画、赏音乐等, 可利用小黑板、多媒体、现场演练等多种形式实现。一般情况下, 应设定学生熟悉的生活情境, 学生在熟悉的环境中更能体认到物理知识的价值所在, 产生进一步学习物理的兴趣和信心。

第二个环节:问题的设置与出示

教学过程中, 问题是启动学生思考的马达, 是学生思考的触发器。整个过程中, 一方面要鼓励学生自主发现问题, 另一方面则需要教师事先准备好若干有价值的问题以引导学生思考和进一步发现。问题的设置要合理, 要考虑学生的认知水平, 不宜过难, 也不能太简单, 必须遵循“跳起来摘到桃”的原则, 让学生有所付出才能获得问题的答案。

如给学生讲《电阻》这节内容时, 可设置的问题有:“大家想想, 通过哪些途径可以有效改变电路中的电流?”并提出要求同学在实验过程中注意用眼睛去观察、用大脑去思考, 力图在实验中发现有价值的东西。随后组织学生利用课桌上的现有器材:电池盒、若干导线、金属丝、铅笔芯、开关等自主设计和实验, 解决以上所提出的问题。学生围绕问题展开学习活动, 等问题解决清楚, 教学目标也相应地得以实现。

由上可见, 问题的设置与提示, 应紧紧围绕教学目标进行, 不要提出与教学目标毫无关系的问题。无关系的问题让学生完成, 无疑是在浪费时间。

第三个环节:教学方法的选择与运用

新课程标准以现代教学论的研究成果为依据, 提出了新的物理教学策略和教学方式, 其中“科学探究”是最主要的目标和方式, 它和“知识与技能”目标有着同等重要的地位。探究的策略和方法应呈现“百花齐放”的多样化局面, 不能局限于某一种模式。采用探究式教学方法并不是排斥“接受式”教学, 教师首先要判断本节内容是陈述性知识还是程序性知识, 可以探究、应该探究的程序性知识用“探究、合作、交流”的方式进行, 适宜采用接受式教学方式的陈述性知识, 仍可采用接受式教学。不论采取哪些方式, 都要考虑以下几点:为达到目标学生要开展哪些活动?怎样组织这些活动?教师要开展哪些活动?怎样活动?

如教学“导体长度改变可以改变电流大小”这一内容时, 教师可接入长度不同的金属丝改变电流大小, 让学生观察灯泡亮度在长度不同时的变化情况, 然后总结交流, 达成共识。教学“电阻与材料的关系”内容时, 可让学生通过控制变量法接入其他相同只有材料不同的导体, 看电流变化及灯的亮暗变化, 然后思考说明问题。

第四个环节:教材内容的选择与分析

新课程标准强调从生活走向物理, 从物理走向社会。把物理知识适当地引入生活, 是培养学生创新思维和创新精神的一种有效途径。学生的课外实验 (包括小制作) , 是向课外拓展的一种方式, 它主要是以拓展知识面、发展创造力为主要目的。学生在课外实验中不可能一帆风顺, 教师在操作时要给予适当引导, 不让他们过多地碰壁。但是, 教师也不可包办代替, 要让学生接受挫折, 从中总结经验教训, 不断改进实验, 发挥创造性, 从而获得成功。如学完《电阻》这部分知识后鼓励学生利用身边的器材设计制作调光台灯, 但要强调用电安全, 实验过程中采用直流电。

总之, 如果说备课是把文本形态的课程转化为教学形态的过程的话, 那么课堂教学则是课程专家辛德尔所称的“师生共同构造的课程”。从这个意义上说, 完整地备课形式, 即是指教师课前对教材的二度开发, 也应包括师生在课堂教学实践中即时地、互动地、动态地对课程资源进行三度开发, 因此, 课前的那份教学设计, 在动态的课堂教学中定会再生。

摘要：初中物理实验课教学设计要注意分析教材, 了解学生实际;把握好教学过程的四个环节。

物理演示实验室照明系统设计 篇9

压力传感器：

为了采集到压力信号，需要选用合适的压力传感器。最常用的压力传感器是扩散硅压力传感器。扩散硅压力传感器具有线性好，量程宽，输出大，频响高等特点。便于批量生产和微机械加工，具有广泛的应用前景。扩散硅压力传感器通常是在硅弹性膜片上用离子注入和激光修正方法形成四个阻值相等的扩散电阻，组成一个惠斯登电桥。结构如图1所示。图1扩散硅压力传感器结构

由于半导体材料的温度灵敏性。压阻传感器易受温度的影响，表现在零点温度漂移和灵敏度温度漂移两个方面。一般需要对压阻传感器进行温度补偿。温度补偿电路主要有零位温漂补偿电路、灵敏度温漂补偿电路及信号放大电路等组成。其电路如图2所示。这个电路将压敏元件与补偿电路与放大电路连为一体，各部分之间必然相互影响。通过实验确定合适的补偿顺序，对各个补偿参数进行调整，可以使相互影响最小。

LED光源的特点：

近年来，随着以节约资源，保护环境为宗旨的绿色照明工程日益发展，高效节能的光源得到了明显进步。综合实验测量和软件光谱模拟的角度分析各种照明光源：白炽灯、节能灯、高压钠灯、金卤灯和发光二极管LED等，比较可以得出LED具有广泛的饮用前景。白炽灯、节能灯、高压钠灯、金卤灯等传统光源，其发光原理限制了光效的提高。对于白炽灯等基于热辐射的光源，其绝大部分输入功率都变成了红外辐射以及热损失。对于基于气体放电发光的光源，荧光灯由于受到紫外线转换成可见光的能量效率的限制，其光效提高也有限。高压钠灯，金卤灯由于热导及紫外、红外的损失，光效也难以提高。LED作为新型固体高效能源，具有寿命长、节能、环保等特点，在现代得到了更广泛的应用。LED自从二十世纪六十年代以来，在30年中取得了飞速的发展，颜色已经扩大到红色、绿色、黄色。亮度每十年提高为原来的二十倍，价格降低为原来的1//00。伴随着新材料的发明和光效的提高，单个LED光源的功率和光通量也迅速增加。快速发展的LED技术使得LED在照明工程中的应用越来越广泛。

LED是一种固态的半导体器件，结构见图3。由一些化合物如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAs P(砷磷化鎵)等半导体组成，利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合发出过剩的能量而引起光子发射(见图4)，直接发出红、黄、兰、

绿、青、白等各种颜色的光。

LED驱动电路的设计：

电路设计如图5所示，该电路采用3181集成芯片作为控制器，驱动方案采用电容降压式，其中，C1和C5为两个并联的相同电容，由4个IN4007组成的整流桥对输入交流电压整流。滤波电容C4用于滤除整流输出电压中的交流成分，使电压更为平滑。肖特基二极管VD5稳定a点的电压，VD6控制IC提供稳定的电压，R3, R4为限流电阻，R2, C2为控制IC提供交流输入频率，为集成IC提供交流采样频率。三极管VT1, VT2, VT3用于控制LED电流的变化。

通过降压电容C1, C5向负载提供的电流I，实际上就是通过电容C的充放电电流。当负载电流I小于电容充放电电流时，多余的电流就会流过滤波电容C4及其他支路。二极管工作时需要消耗较大的电流，另外也要保证电容C正常工作，其耐压选择应大于2倍电源电压，因此选择两个电容并联工作。整流和滤波电路中，一般电容值大，输出电压越平缓，其纹波值越小。但是电容容量越大，体积也越大，所以选取适当的电容就可。系统电源电路中因为需要用到两组电压，一组用于驱动三串LED，一组为集成IC提供工作电源。VD5的稳压值与所驱动单串LED的个数有关。另外为了让各色LED亮度一致，需要在各个LED上串上串接平衡电阻。

总结：以上我介绍了一个实验室的自动控制LED灯控系统。这个系统采用了感应压力的方式，通过压力传感器接收信号，然后灯自动亮。使用了LED作为光源，可以节约很多能量。同时设计了一套驱动LED的电路系统。

参考文献

[1]刘木清, 周德成, 梅毅.LED与传统光源光效比较分析[J].照明工程学报, 2006.

设计性物理实验的教学研究 篇10

关键词：设计性实验,教学方法,教学改革

按照教育部物理基础课程教学指导委员会制定的《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》中, 已经规定了设计性或研究性实验学时在物理实验教学总学时所占比例不低于10%, 根据各学校的教学特点和需要, 设计性或研究性实验学时控制在25%上下。设计性或研究性实验体现了教学理念和教学方法, 由基础性实验综合或拓展构成。通过设计性或研究性实验培养学生了解科学实验过程, 掌握科学的思维方法, 培养学生的动手能力和团队意识。开放性实验教学的方式能适应现代物理实验教学的要求, 它能激发学生的学习兴趣和主动性, 促进学生的创新素质和全面素质的提高, 符合培养21世纪“具备坚实的基础理论、出色的科学实验能力和勇于开拓的创新精神的高素质人才”的要求。长期以来, 我国大学基础实验教学基本上处于一种封闭的状态, 多年不变的教学体系和教学内容与当今飞速发展的前沿科学新理论、新技术严重脱节, 陈旧落后的实验教学设备, 沿袭多年的传统教学模式、方法和手段更是远远落后于科学技术进步的步伐。基础性实验和综合性实验相比有更大的灵活性, 实验手段多样, 实验过程差异性较大。这样, 对于教学方法提出了更高的要求, 通过合理的教学方法, 培养学生解决问题的能力是最终的教学目的。

一、设计性实验对学生不同层次能力的培养

基础性实验主要学习基本物理量的测量、学习仪器的使用、对基本测量方法的理解、误差和不确定度的理论知识掌握, 涉及到力学、热学、光学、电学等领域。设计性实验是根据实验目的、要求和实验条件, 由学生设计实验方案, 并且基本独立完成自己设计的方案的实验教学过程。通过设计性实验的锻炼, 使学生提高运用基础知识的能力, 灵活掌握测量方法, 有效地分析误差理论。设计性实验对学生能力的要求体现在:基本测量工具的使用及误差分析;完成设计性试验基础知识的积累与运用;实验过程的设计与总结;实验报告的撰写。基本测量工具的使用及误差分析主要体现在:基本的测量工具的使用, 如万用表、示波器、游标卡尺、温度计和分光计等常用测量工具的使用。根据不同实验的需要选测已经掌握的基础测量工具, 不仅要学会基本的操作, 而且要学会误差的产生和降低误差的方法。完成设计性试验基础知识的积累与运用主要体现在:设计性实验大多是基础实验的扩展与提高, 这就要求学生灵活掌握基础实验, 运用所学基础知识分析设计性实验的设计思路。在实验过程的设计与总结环节中, 学生要充分发挥身边的资源, 学会利用图书和网络等资源查找相关的资料, 解决遇到的问题。当一个实验完成后总结实验效果和实验经验, 有利于培养学生的独立思考、主动学习以及解决问题的能力。实验设计与操作完成后需要对实验进行总结, 也就是撰写好的实验报告。实验报告不仅要包括实验目的、实验仪器、实验设计、数据记录和数据处理, 还应该包括误差理论分析和实验体会。通过一个设计性实验让学生充分享受实验的过程, 在学习中锻炼自己的实验技能。

二、设计性实验的调查

课前填写:

1.对于没有讲义的设计性实验你获取本实验信息的手段有哪些?

A.网络百度B.图书馆查阅资料

C.请教其他同学D.问老师

2.你认为自己独立完成的实验印象深刻, 还是同学之间合作完成印象深刻?

A.独立完成B.合作完成

3.你会使用万用表、示波器、电位差计、游标卡尺等基本实验仪器吗?

A.一点都不会B.会用一些基本功能C.比较熟悉

4.你认为设计性实验课前预习好, 还是上课给一段时间预习好?

A.前者好B.后者好

课后填写:

5.你认为教师在设计性实验当中有什么作用?

A.讲解整个实验过程B.重点讲解难点C.不讲解

6.快速阅读部分, 你能抓住难点部分阅读吗?

A.能B.不能

7.上课前半小时预习对你有帮助吗?

A.没有B.有帮助C.帮助比较大

针对不同专业的360位理工科学生, 对设计性实验的学习进行调查, 经过调查分析, 得出的调查结果对我们设计实验有一定的指导意义。调查表1发现有66.7%的学生采用上网方式进行资料查阅, 涉及到基本仪器的使用、基本物理量的计算等内容。利用我校建立的无线网络环境, 学生可以轻松地通过无线终端搜索需要的信息。这个调查结果提示教学需要不断创新, 学生需要经过设计性思考才能得出合理的设计思路。调查表2发现, 学生习惯通过小团队进行某一实验。压缩试验人数, 扩充单个实验学生数量也有利于教学效果。调查表3发现, 大多数学生能够掌握基本仪器的使用。对仪器的主要功能有一定了解, 但是, 具体到细节问题, 还是要提前查阅资料, 例如, 指针式万用表在测量三极管的过程中, 怎样区分基极、集电极和发射极这样的细节问题不是很清楚, 对涉及到的知识需要教师的指导。调查表4和5发现, 大多数学生在课前进行预习, 但是预习的实验有限, 大多数学生预习时间集中在半小时以内。针对学生预习不足或是预习不充分的状况, 就需要指导教师在上课过程中给予适当的讲解, 这样能够提高学生的上课效率。对于经常出现的问题要提前预防。为了更好地提高课堂效率, 指导教师只做了相关实验仪器的使用说明, 调查表6发现, 快速阅读能够掌握实验的重难点, 也就是说, 对于不同学生存在的问题, 需要学生通过查找资料, 快速解决问题, 大部分学生都能够根据实验指导材料快速找出解决方案。调查表7发现, 课前预习是对教学效果有帮助的。对于学生的设计性实验, 要求学生完成预习报告, 不仅能提高课堂授课效果, 而且, 能够制定不同的设计方案。有的同学, 在实验课上, 分别比较两种以上设计方案的实验效果, 这样的预习是有效合理的预习方案。

三、结束语

设计性实验提高了学生自主学习的能力, 激发了学生对实验学习和研究的动机, 培养了学生的兴趣爱好。针对学生的实验习惯, 建立科学合理的教学模式, 不仅能够提高教学水平, 而且使学生在实验中有最大的教学收获。课前预习半小时是学生能够接受的合理预习时间, 所以课前预习要求的能容不能太多太杂。上课后给学生一定的时间熟悉实验仪器也是必要的环节, 通过熟悉讨论基本的操作仪器, 对整个实验有一个清晰的设计思路。必要的教师讲解能够提高课堂效率。能够保障学生在规定的时间内完成实验教学课程要求。认真批改学生的实验报告, 特别是误差理论和数据处理, 能够使学生养成好的实验习惯。设计性实验由于教学方法灵活, 因此, 教学手段和教学模式也要相应地调整, 总结适合不同实验的教学模式是当今教学实验研究的热点。

参考文献

[1]龚亚新.发挥物理实验的教学作用培养学生的探究能力[J].大学物理实验, 2008, (21) 4:114-116.

[2]白永国.浅议大学物理实验的教学改革[J].大学物理实验, 2008, (21) 4:111-113.

浅谈初中物理实验教学设计 篇11

1 师生互动，巧妙导入教学内容

在日常生活中，声音始终存在于我们身边，对学生而言，它虽然是熟悉的事物，但同时也让人感到陌生，我们无论在哪里、什么时间都能听到声音，却不清楚产生声音的原因以及其传播过程.所以，在教授《声音的产生与传播》一节时，教师需要调动学生对物理的学习兴趣，激发其好奇心与求知欲，从而充分发挥主动学习能力，探索未知内容.对于教师而言，需要做的就是精心设计实验教学内容，增強趣味性，吸引学生注意力，使其真正理解有关声音产生和传播的知识理论.

在学习和生活中，我们与他人交流、沟通，需要以语言为载体，互相交换信息，而声音则是传递语言的媒介，在教学开始时，教师可以先提问学生关于声音知道什么，想了解哪方面的内容等问题，活跃课堂氛围.学生正处于身心发展的重要阶段，好奇心强烈，自然会提出千奇百怪的问题.比如：“我们在教室里面，可以听到楼道里其他学生打闹的声音，说明声音的传播不会因为墙壁而被阻隔，那还有什么介质可以传播声音呢？”“我们平时通过说话发出声音时，好像只动了嘴唇，那声音究竟是如何发出的呢？”“地球上能够听见声音，但是假如到了火星，还能这么容易地听到声音吗？”通过这些问题，我们可以发现学生是在认真地参与讨论和探究，这也说明其对声音产生及传播的求知欲望很强.教师应当先给予学生肯定和表扬，称赞其课前预习做得好，问题重要或新颖，增强其学习自信心，接着引导其共同开始模拟实验，揭开声音产生及传播的神秘面纱.

2 合理设计，组织学生开展实验

该部分教学内容大体上分为两个部分，所以实验也分为两个，即声音的产生与声音的传播.

2.1 探讨产生声音的原因

先将学生划分为若干个学习小组，每个小组的所有成员合理分工，共同完成实验.要求每个成员任意选择一样工具，利用其制造声音，认真观察声音产生的过程，分析这些工具在发出声音时的不同点和相同点分别是什么，并且开展组间讨论.同学们听到要求后纷纷表示很有兴趣，很快融入了实验之中，气氛良好.比如，一些学生固定橡皮筋的一端，一只手将其另一端拉住，另一只手在橡皮筋上随意地拨动，这样振动中的橡皮筋就发出了声音；有的学生用鼓槌在鼓面上敲打，振动的鼓面发出了打击的声音；有的学生随意拨动吉他的琴弦，琴弦在振动的同时，发出优美的声音；还有的同学将一只塑料直尺放在桌子边上，使其两边分别在桌外与桌子上，随意用手拨动直尺，在振动的同时，直尺发出了声音.在自主实践的过程中，学生初步了解了声音的产生，此时教师再给予适当引导，要求其用手触摸自己的喉结，发出A、B、C等字母的声音，并认真感受手在喉结处的振动，利用类似的小实验使学生明白物体要通过振动来发出声音，发声的基础就是振动，在无形之中向学生渗透了一切物体发声都需要振动的知识点.

2.2 探讨传播声音的条件

在玻璃罩内放置一个闹钟（正在响铃）和抽气机，利用抽气机缓缓抽出玻璃罩内的空气，在抽气的同时要求学生仔细聆听闹钟是否还在发声以及声音的强弱.大多数学生可以描绘出闹钟铃声的具体变化，也就是玻璃罩中的空气越来越少，闹钟的铃声也逐渐变小，最后当抽出所有空气时，闹钟也不再发声，学生纷纷准确描述出闹钟铃声的变化过程.接着，为了证明该描述，教师再将空气缓缓充入玻璃罩中，直到空气充满玻璃罩，同样要求学生认真聆听并描述铃声变化，发现在充入空气后，玻璃罩中的闹钟又发出了声音，充入更多的空气可以增大闹钟铃声，当玻璃罩中空气达到一定浓度时，铃声大小不再变化.实验过程见图1.

此时教师询问学生根据闹钟铃声随着抽气和充气操作的变化过程，能够得到什么结论.一些学生说：“声音在真空中不能传播.”有的学生回答：“闹钟铃声会随着玻璃罩中空气密度的增大而变大.”这些回答都和声音传播相关，并且点到了《声音的产生与传播》一课的重点内容，教师需要把握时机，引导学生深入思考和探索，使其知识面拓宽，思维能力提升，比如提问：宇航员在探索月球时，互相之间的距离很近，但为什么在交流时还要采用无线电设备？根据刚才的实验，学生们很快就能回答是因为月球不存在空气，所以声音无法传播，真空之中，无线电波是能传播的，因此宇航员将无线电波当作交流工具.我们在日常生活中就是利用声音在空气中传播的特性来信息交流和沟通的，此外，声音在固体介质与液体介质中也可以传播，教师要引导学生如何通过实验或举例来证明这一特性，给出讨论时间，鼓励其充分交流，自由表达观点.有的学生说：“钓鱼的人都会保持安静，害怕鱼在水中听到人的声音而不上钩，说明液体介质可以传播声音.”还有同学说：“大家在房间外谈话时，房间内的人可以听到，在房间内说话时，房间外的人也可以听到，说明声音不仅可以在空气中传播，也可以通过固体介质传播.”这种引导学生思考并得到答案的教学方法可以培养学生的思维能力和分析能力，进一步理解新学的知识，并且在短时间内加深对物理知识的理解与掌握.

3 课堂总结，提高学生把握能力

通过“声音的产生”与“声音的传播”两个实验，学生在亲身实践中对声音产生和传播的原理进行了探究，完成实验后，教师需要趁热打铁，引导学生及时归纳与总结当堂课的知识点，从而进一步理解声音产生和传播的知识，达到巩固已学内容的目的.

3.1 通过振动才能产生声音

根据一系列的实验结果，学生已经得出了声音是因为振动而产生的结论，为了有效巩固知识点，达到事半功倍的教学效果，教师应鼓励学生回想自己的生活经验，列举能证明该结论的例子.学生对此产生了浓厚的兴趣，短暂思考后举出了许多例子.有学生说，瀑布的水垂直从高处落下，与石头发生撞击，使周围空气振动，便发出了响亮的声音；有的学生说，表演者在吹口琴时，琴内的弹簧片受到气流作用而振动，发出优美的声音；有的学生说，歌唱家唱歌时，因为声带振动而发出了令人沉醉的歌声.这些例子都能证明振动产生声音的结论，同时也说明学生在一定程度上理解了声音产生的知识.

3.2 具备介质才能传播声音

气体、固体、液体介质都能传播声音，说明声音的传播在多种介质中均能实现，在不同的介质中，声音的传播速度也不尽相同，在真空之中声音是无法传播的.在初中物理教学中，本节课的内容主要就是声音的产生与传播，这些内容是大纲中要求学生理解和掌握的.所以教师在完成教学后需要及时归纳与总结当堂课的知识点，以及一些重点和难点知识，引导学生将教学思路理清，全面掌握知识点.通过课后的小实验，指导学生对产生和传播声音的知识进行自主探索，增强其观察能力与思维能力，充分发挥其自主学习能力，提高其知识掌握程度.

如何进行物理实验教学的情境设计 篇12

一、重视情境设计与实验效果的联系

教学实践表明,当学生被老师所创设的情境感染时,他们的思维就会被激活,从而进入学习状态。那么,实验的效果就会更好。比如,在事先没有任何介绍、任何准备的情况下,老师将马德堡半球拿给学生看时,学生只觉得是两个冰冷的铁半球,不会引发学生的学习兴趣,更不会引发学生的思考。假如老师先介绍一下1654年发生在德国马德堡市,验证大气压存在的历史事件后,再将两个“马德堡半球”呈现给学生时,在学生的视觉中不在是冰冷的两个铁半球,而是看成了一个充满传奇的、生动的历史证物,他们参与实验教学的热情自然会高涨,实验教学的质量会得到明显的提高。

当然,实验教学的情境,不是简单的看成某个历史事件的叙述,更主要的是物理知识的背景,只有当学生了解物理知识背景的时候,才能使教学情境与学生的原有知识产生联系,从而促进学生作更深刻的思考与探究,进而转化为学生自身的知识与能力。

三、实验教学情境的创设

创设实验的教学情境,实际上是实验背景的创设,或者是实验背景的设计,目的在于让学生尽快进入思考、研究状态。那么,在具体的初中物理教学中,如何创设实验教学情境呢?笔者结合自身的教学实践,在此谈谈个人的一些做法,不足之处敬请各位老师批评指正。

1. 用历史事实创设情境

物理学上的很多实验,在科学发展史上有着很重要的作用。有些实验,很多科学家在上面花费了大量的心血。比如,放射线的发现、焦耳定律、电磁感应现象等。这些物理实验有着十分丰富的历史背景,如果在教学前,老师有意地将这些实验与历史背景联系起来,会极大地调动学生的学习兴趣。如在学习阿基米德原理时,我们可以先介绍曹冲称象的故事,揭示船的吃水深度与排水量的关系,再找出船与石头的重力关系,这样不仅丰富了学习的内容,也为学习阿基米德原理打下知识基础。再如,在学习电磁感应现象知识时,可以先叙述一下,奥斯特发现电生磁后,很多科学家进行逆向思维,能不能让磁产生电呢?科学家们为此付出了艰辛的研究(介绍一些科学家研究的事例)。让学生在了解丰富的历史背景的情况下进行探究实验,实验的激情会更加高涨,探究实验的质量自然得到提高。

2. 利用问题来创设实验情境

初中物理教学中的实验,其结果早有定论,即使所谓的探究性实验,也早有定论,只是学生不知道而已。其教学目的在于帮助学生理解物理原理,培养学生的创造能力以及分析问题、解决实际问题的能力,从而提高科学素养。无论是理解物理原理,还是提高各种能力,都离不开思维能力,而思维源于矛盾,因此,在物理实验教学中,为了促进学生的思维发展,需要老师为学生“制造矛盾”。因此,利用问题可以有效的创设实验的情境。不少老师认为,学生开展探究实验,可以设计问题,但很多的演示实验,总以为是做给学生看的,不需要设计问题了。其实,没有任何问题设计的演示实验,学生看了后感觉在观看工厂里的机械操作,不能调动思维,教学效果不明显。假如老师在演示实验的时候,提出各种问题,制造一些矛盾,让学生去主动地联想,就能促使学生跟着实验进行思考。虽然是老师在做实验,但整个实验学生都在配合,会收到很好的教学效果。当然,问题的设计以及老师所制造的矛盾,必须要围绕实验这个主体,例如,为什么要这样实验?这样实验的目的是什么?这些问题能促进学生进行思考,并使实验的结论得到强化。比如,学生对浮力的理解方面,由于有生活经验方面造成的误区,常常理解不透。不少学生认为,物体受的浮力大小与浸入液体的深度有关;还有的错误地认为,浮力的大小与物体的质量、密度也有关系;甚至有的学生误认为,物体沉底了,就不受浮力了,漂在液面上的物体所受的浮力最大等。针对这些问题,老师在演示实验的时候,可以这样设计:用弹簧秤挂同体积的铝块与铁块并将它们分别浸没在水中,要求学生观察读书,并思考浮力与物质的密度有无关系。用弹簧秤挂着铁块,慢慢地浸入水中,直到全部浸没,再继续往下,看看读数有没有新的变化,这一现象说明了什么问题?最后,换上酒精或者煤油,重新做以上的实验,看看浮力有什么变化?当然,在其他的实验中,也可以插入一些问题,并通过实验加以验证。例如,空气能产生浮力吗?如何实验呢?磁体能吸引铁块,那么,铁块能吸引磁体吗?这样的问题,能使实验有趣味性,极大地提高了实验教学的效果。