实验教学的若干问

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验教学的若干问题,对象：海淀区高中物理教师,物理是一门以实验为基础的科学。,在物理学的发展和学生学习物理的过程中，实验有着不可替代的作用。,实验教学的根本目的，不是教给学生一些具体的实验方法,而是树立“实践是检验真理的唯一标准”的世界观，培养理论联系实际的良好学风。,在物理学的发展过程中，除了实验以外，理性的思考也占有不可替代的作用。,严密的逻辑推理和创新形思维都是教学过程中要特别注意培养和鼓励的。,多做、做好演示实验,培养观察和动手进行实验的能力,培养尊重事实、实事求是的科学态度,提高演示实验本身的效果,可见度（要让所有学生都能看清）,可信度（不弄虚作假，让学生感到真实可信）,力求简捷清晰,处理好实验与模拟的关系,更好地发挥演示实验在教学中的作用,1、实验仪器上课时应放在桌下学生不易看到的地方,2、实验前要让学生明确看什么（给观察提纲）,3、一般不做第二遍,4、结论得出过程清晰,5、做完后把仪器收好,对学生实验的指导,1、教师对实验原理要清楚，实验操作要熟练,2、教师要有示范，让学生明确实验要做什么，怎么做。,3、留给学生的时间要充分，实验过程要巡视,4、实验报告要认真批改、严格要求,下面谈几个具体的实验问题,1、纸带数据处理中所谓“逐差法”问题,新教材不再涉及所谓“逐差法”！采用测瞬时速度而后作,v-t,图像的方法。,E,B,A,C,O,D,F,G,x,0,s,2,x,1,x,3,x,4,x,5,x,6,0,s,1,x,2,s,3,s,4,s,5,s,6,关于逐差法,一般来讲，如果物理量,y,是,x,的,n,次幂函数，并且控制自变量,x,作等间距变化，则,y,的,n,次逐差是一个常量。,例如在匀变速直线运动中，质点的位置,x,是时间,t,的二次幂函数，即,x,1,=,x,0,+,v,0,t,+,at,2,/2,如果每隔相等的时间间隔,T,测量一次质点的位置，则可得到一系列,x,的值，即,x,1,=,x,0,+,v,0,T,+,aT,2,/2,x,2,=,x,0,+,v,0,2,T,+,a,（4,T,2,）/2,x,3,=,x,0,+,v,0,3,T,+,a,（9,T,2,）/2,x,n,=,x,0,+,v,0,n,T,+,a,（n,2,T,2,）/2,把相邻的,x,值依次相减（,称为,x,的一次逐差,），得到各段时间,T,内的位移值，即,s,1,=,x,1,-,x,0,=,v,0,T,+,aT,2,/2,s,2,=,x,2,-,x,1,=,v,0,T,+,a,（3,T,2,）/2,s,3,=,x,3,-,x,2,=,v,0,T,+,a,（5,T,2,）/2,再把相邻各,s,值依次相减（,称为,x,的二次逐差,），得到,s,1,=,s,2,-,s,1,=,aT,2,s,2,=,s,3,-,s,2,=,aT,2,s,n,=,s,n+1,-,s,n,=,aT,2,隔项逐差法,的确能把更多的测量量都利用上，从而达到减小偶然误差的目的。,E,B,A,C,O,D,F,G,x,0,s,2,x,1,x,3,x,4,x,5,x,6,0,s,1,x,2,s,3,s,4,s,5,s,6,旧课本上的方法不能达到目的，原因是只用了一次隔项逐差。,正确的隔项二次逐差法,若,x,0,=0,则,x,1,=,v,0,T,+,aT,2,/2,x,2,=,2,v,0,T,+,a,(2,T,),2,/2,第一次逐差,x,5,-,x,1,=,4,v,0,T,+,a,（24,T,2,）/2,x,6,-,x,2,=4,v,0,T,+,a,（32,T,2,）/2,x,7,-,x,3,=,4,v,0,T,+,a,（40,T,2,）/2,x,8,-,x,4,=4,v,0,T,+,a,（48,T,2,）/2,第二次逐差，可得出,（,x,7,-,x,3,）-（,x,5,-,x,1,）=,8,aT,2,a,1,=(,x,1,+x,7,-,x,3,-,x,5,）/8,T,2,（,x,8,-,x,4,）-（,x,6,-,x,2,）=,8,aT,2,a,2,=(,x,2,+x,8,-,x,4,-,x,6,）/8,T,2,2、杠杆的平衡和天平的感量,有人问：为什么杠杆必须调水平才算调平衡？,这是由于杠杆本身的重量，而且它的重心位于支点（转轴）正下方。,重心离转轴的距离决定了杠杆的灵敏度。,请注意：标号11的装置感量砣,3、验证力的平行四边形定则,本实验涉及到一个概念问题：,“一个力的效果如果跟那两个力的作用效果相同，则这个力就是那两个力的合力”，这里的“效果”指的是什么？,A、只指改变运动状态的效果,B、只指使物体发生形变的效果,C、同时指上面两种效果,D、不是指上面两种效果中的任何一种,O,顺便说到力的分解,不要出这种题：重为,G,的物体静止在倾角为,的斜面上，从力的作用效果看，应该怎样将重力分解？,G,题要这样出：重为,G,的物体静止在倾角为,的斜面上，,如何利用力的分解求斜面对它的支持力及摩擦力？,4、研究平抛物体的运动,通过描绘出平抛物体运动的轨迹，研究竖直和水平方向的分运动的规律,例、图示是研究平抛物体的运动时的演示实验装置，实验时首先使,A、B,两小球位于同一水平面上，用小锤打击弹性金属片，,A,球水平抛出，同时,B,球自由下落。实验多次，不论小锤打击时用力的大小，也不论仪器距离地面的高度如何，两球总是同时落地。这个实验说明的问题是,A,B,A.只说明,A,球在竖直方向的分运动是自由落体运动,B.只说明,A,球在水平方向的分运动是匀速运动,C.同时说明（A）（B）两项,D.不能说明（A）（B）两项中的任何一项,A,B,实验多次，不论小锤打击时用力的大小，也不论仪器距离地面的高度如何，两球总是同时落地。,分析闪光照相的相片可以同时确定两个方向的运动规律。,水平方向位移比,1：1：1,竖直方向位移比,1：2：3,1：3：5：7：9：11：13,1：2：3,x,y,O,x,1,x,2,y,1,y,2,描出运动轨迹后研究什么？,原来课本要求：,在轨迹上选取几个不同的点,测出它们的横坐标,x,和纵坐标,y,，利用公式,求出小球做平抛运动的初速度,v,0,，最后算出,v,0,的平均值。,新课标教材必修（2）要求：,1、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线,是否符合,y=ax,2,的关系,2、计算平抛物体的初速度,5、验证机械能守恒定律,要不要选择最前面两个点间距为2 mm的纸带？小于2 mm说明了什么？,为什么不用测量重锤的质量？,为什么动能增加量小于势能减小量是正常的？,右边图所示是按正确操作顺序操作打出的一条纸带，图中,O,是打出的第一个点迹，,A、B、C、D、E、F、G,是依次打出的点，量出,OF,间的距离为,h,=21.90cm，,EG,间的距离为,s,=16.50cm.已知电火花计时器的打点频率是,f,=25Hz。,O,A,B,C,D,E,G,h,s,电火花,计时器,铁夹,重物,纸带,F,有下面三种方法求重力加速度的值，分别是,由于,=7.60m/s,2,。,由于,v,F,=,gt=,，其中,t=,6,T,T=,1/,f,，因此,m/s,2,=8.59m/s,2,。,由于,v,F,2,=2,gh,且,v,F,=,其中,T=,1/,f,，因此,m/s,2,=9.71m/s,2,。,6、测定重力加速度的实验,理论上凡是含有,g,的公式，都可以用来测定重力加速度，只要式中的其他物理量能够准确的测出。,例如：自由落体运动,倾斜气轨上自由下滑的运动,单摆的运动,竖直面内圆周运动的最低点,用单摆测重力加速度,会安装符合实验要求的单摆,能正确操作并读取数据,会较准确地用单摆测定重力加速度的值,7、静电实验,静电实验成败的关键与天气潮湿无关,静电实验电压高，要求绝缘好。,绝缘导体带上电后会慢慢失去，其路径有三条:,沿绝缘体内部传导,沿绝缘体表面层传导,通过空气传走,潮湿的空气中含有水蒸汽，但水蒸汽是以中性分子的形式存在的，一般不会使带电的绝缘体失去电荷。只有被电离的空气才会。,表面层氧化,吸附水蒸气,将金属丝焊在金属杆上，插入橡胶塞的孔中，用熔化的硫磺封住，硫磺不要太满，两端各留一小段，再用石蜡封好，每次使用前用小刀清除石蜡表面的污物。,橡胶塞,金属杆,金属丝,一般书籍介绍第一个静电实验都是用通过摩擦带电的玻璃棒或硬橡胶棒吸引通草球。应改为吸引金属箔片制的小筒。,前者被吸引过来后，常常会粘在带电体上，后者则接触带电体后随即被弹开。,其实，带电体不只是能吸引轻小物体。,8、电学测量,测电阻的几种常用方法,伏安法,欧姆表法,替代法,比较法,半偏法,电桥法,替代法,监测仪表的灵敏度决定测量的准确度.,待测物的微小变化必须能引起监测仪表的明显变化，才能使用替代法。,a,b,S,1,S,2,E,R,2,P,R,1,R,x,A,下面的试题为什么是不能做实验的实验题?,为了测定电流表A,1,的内阻,给出如下器材：,A,1,是待测电流表，量程为300A，内阻约为100；,A,2,是标准电流表，量程是200A；,R,1,是电阻箱，阻值范围0999.9；,R,2,是滑动变阻器，总阻值为20k；,R,3,是保护电阻,阻值为10k；,E,是电池组，电动势为4V,内阻不计；,另有开关、导线等。,a,b,S,1,S,2,E,R,2,P,R,1,R,3,A,1,A,2,原答案：,R,A1,=86.3,E=,4V,量程200,A,R,总,20k,比较法（比例法）,若与标准电阻串联，则电流相等，二者的两端电压与电阻成正比。,R,x,R,0,I,1,I,2,R,x,R,0,U,1,U,2,若与标准电阻并联，则电压相等，通过二者的电流与电阻成反比。,R,x,R,A,R,K,2,K,1,a,d,c,b,重要的是控制实验条件！,R,x,R,0,I,1,I,2,R,x,R,0,U,1,U,2,R,x,R,0,G,l,1,l,2,电桥法测电阻,使用比较法时，待测电阻与标准的阻值越接近，测量误差越小。,从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表,1,的内阻,r,1,，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。,器材（代号）,规 格,电流表(,),电流表(,),电压表（）,电阻(,),滑动变阻器(,),电池（,）,电键及导线若干,量程10mA，内阻,r,1,约40,量程500A，内阻,r,2,=750,量程10V，内阻,r,3,=10 k,阻值约100，作保护电阻用,总阻值约50,电动势1.5V，内阻很小,R,1,R,2,A,2,A,1,E,K,半偏法,测电流表内阻,G,R,R,1,R,2,V,R,R,1,测电压表内阻,U,测电流表内阻：,认为当通过,R,分流，电流表示数变为原来一半时，干路电流不变,从而,R,G,=,R,。,测电流表内阻,G,R,R,1,R,2,测电压表内阻：,认为当通过,R,分压，电压表示数变为原来一半时，电压,U,不变,从而,R,V,=,R,。,V,R,R,1,测电压表内阻,U,