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初中物理实验初中物理实验 摘要 电学实验是初中物理课程的有机组成部分。对于初中学生来说,电学实验具有为他们学习电学概念与规律提供符合认识规律的环境,激发学习的兴趣,提高科学探究能力,培养良好的科学作风的功能。本文以当前我国基础教育物理课程改革的思想为指导,对初中物理实验教学的现状进行了调查分析,从课程标准对电学实验的要求、初中物理电学实验在教学中的作用、初中物理教材中的电学实验的统计分析、初中物理电学实验资源的开发等方面分析研究了初中物理电学实验,探讨了初中物理电学实验的教学设计,给出了初中物理电学实验教学设计的应用实例,...

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初中物理实验 摘要 电学实验是初中物理课程的有机组成部分。对于初中学生来说,电学实验具有为他们学习电学概念与规律提供符合认识规律的环境,激发学习的兴趣,提高科学探究能力,培养良好的科学作风的功能。本文以当前我国基础教育物理课程改革的思想为指导,对初中物理实验教学的现状进行了调查分析,从课程 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 对电学实验的要求、初中物理电学实验在教学中的作用、初中物理教材中的电学实验的统计分析、初中物理电学实验资源的开发等方面分析研究了初中物理电学实验,探讨了初中物理电学实验的教学设计,给出了初中物理电学实验教学设计的应用实例,并对电学实验教学资源进行了系统的梳理。 关键词:初中物理,电学实验,实验设计,教学设计,实验教学资源 1 Abstract Electrical experiment of physics plays an integral part in junior high school physics. For junior high school students, experiment takes on the functions that provide them with the environment to learn concepts and laws in line with the understanding of the law, stimulate the students` interest in learning; enhance their capacity of scientific inquiry,and eventually cultivate a sound scientific style . Based on the current physical education curriculum reform of our country , investigation and analysis on the current level of junior high school physics experimental teaching is fully demonstrated in this passage.Besides ,the research aspects varies from the requirements of the curriculum standards on the electrical experiments, to the role of junior electrical physics experiments in teaching, and statistical analysis of electrical experiments from junior high school physics textbooks,and the resource development of the experimentations Founded on these reseach, I have probed into instructional design of junior electrical physics experiments,and systematically straighten out the teaching resources of the electrical experiments. Keywords: junior high school physics, electrical experimen, experimental design ,teaching design , experimental teaching. 2 目录 摘要 ................................................................................................................................................. 1 Abstract ........................................................................................................................................... 2 目录 ................................................................................................................................................. 3 1. 引言 ........................................................................................................................................... 4 1.1研究的背景 ........................................................................................................................ 4 1.2 初中物理电学实验设计研究的意义和目的 ................................................................... 5 1.3 研究的问题和方法 ......................................................................................................... 5 2. 初中物理实验教学的现状分析 ............................................................................................... 6 2.1 初中物理实验教学情况调查 ........................................................................................... 6 2.2 初中物理实验教学现状分析 ........................................................................................... 9 2.3 调查结论 ......................................................................................................................... 11 3. 初中物理电学实验的分析研究 ............................................................................................. 11 3.1课程标准对电学实验的要求 .......................................................................................... 11 3.2初中物理电学实验在教学中的作用 .............................................................................. 13 3.3初中物理教材中的电学实验的统计分析 ...................................................................... 14 3.4初中物理电学实验资源的开发 ...................................................................................... 14 4. 初中物理电学实验的教学设计研究 ..................................................................................... 15 4.1 物理实验教学设计的含义 ............................................................................................. 15 4.2初中物理电学实验教学设计的原则 .............................................................................. 16 4.3 初中物理电学实验的教学设计 ..................................................................................... 17 4.4 初中物理电学实验教学设计应注意的问题 ................................................................. 18 5. 初中物理电学实验教学设计的应用实例 ............................................................................. 18 5.1 演示实验教学的应用实例与评析 ................................................................................. 19 5.2 学生实验教学的应用实例与评析 ................................................................................. 20 5.3 课外实验探究的应用实例与评析 ................................................................................. 22 6. 结论与建议 ............................................................................................................................. 26 6.1 结论 ................................................................................................................................. 26 6.2 研究存在的不足及今后进一步研究的建议 ................................................................. 27 附录 ............................................................................................................................................... 28 附录一:初中物理电学实验设计 ........................................................................................ 28 附录二:调查问卷 ................................................................................................................ 55 附录三:初中物理电学多媒体教学资源 ............................................................................ 57 参考文献 ....................................................................................................................................... 58 致谢 ............................................................................................................................................... 59 3 1. 引言 1.1研究的背景 物理实验是根据一定的研究目的,运用科学仪器、设备,人为地控制、创造或纯化某些物理过程,使之按预期的进程发展,同时在尽可能减少干扰的情况下进行定性的或定量的观察和研究,以探求物理现象、物理过程变化规律的一种科学活动,也是检验物理学理论是否正确的标准,还是物理教学的有机组成部分。无论从物理教学的目的任务,还是从物理学科特点以及学生的年龄特征等诸多方面考虑,实验教学在物理教学中都占据着及其重要的地位,对提高物理教学质量,培养创造性人才具有及其重要的作用,可有效提高学 生的全面素质和解决实际问题的能力。 中学物理实验教学按照教学形式分,可分为演示实验、学生分组实验、边讲边实验以及课外实验与制作;按教学内容分,可分为力学实验、热学实验、静电学实验、电磁学实验、光学实验等部分,各部分的研究对象、实验内容以及实验的特点都不尽相同。本文主要研究初中物理电磁学部分的实验。所谓电磁学实验是指借助电磁仪表来测量和研究一些电学量和磁学量之间关系的实验,通常要涉及电源、电路、电器、电表和磁铁等。电磁学实验区别于其它几种实验除了它们在内容上的不同外,在进行电磁学实验和实验教学时还有它独特的特点和原则。本文所设计的电磁学实验主要是结合初中物理教学中的电磁学实验,是学生或教师结合教学内容,用一些电磁仪表或自制仪器进行观察和实验,测量和研究电磁学中物理量间的关系,其中既有演示实验、学生分组实验、边讲边实验以及课外实验与制作等几种教学形式。 新课程改革以来,物理教学更加注重科学探究,实验是物理课程中开展科学探究的主要途径。很多中学物理教师也都意识到物理实验教学在物理教学中有着不可取代的作用。很多物理教育工作者对物理实验教学方式也已有一定的研究,很多研究成果可有效的指导实验教学的实施。 现行的人民教育出版社出版的初中物理教材中,按物理知识内容来分类,电磁学的内容占有相当重要的比例,涉及大量的演示实验、学生实验和课外小实验。有很多物理教辅或其它实验教学的专门论著中都对初中物理电学实验在教学中的应用作了一些介绍。任志鸿主编的“初中新课标优秀 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 ”一书中就很好地将教材中个别实验应用到教学中。张德启、李新乡、陶洪、王崇光等在科学出版社出版的《物理实验教学研究》和张德启,李新乡,张军朋,王守江等在科学出版社出版的《物理教学论》中都展开论证了物理实验教学的作用和物理实验教学的开展。在很多物理教育教学的学术期刊中,如《中学物理教与学》、《中学物理教育》、《中学物理教学探讨》等,都有发表过初中物理电学实验设计及其教学个案。但是初中物理电学实验在内容上有区别于其它内容的实验,致使它有自己的特点。很少有研究工作者单独对初中物理电学实验进行系统地研究。物理实验教学作为物理教学的方式之一,无论是从新课程的目标要求还是从物理教学方式来看,都应该继续加强物理实验教学的研究与实践。 4 1.2 初中物理电学实验设计研究的意义和目的 电学实验教学的有效设计和运用,能为学生学习物理电磁学的概念与规律提供符合认识规律的环境,让学生获得生动直观的感性认识,从而更好地理解和掌握物理概念和规律,激发学生学习物理的兴趣与求知欲望;将电磁学的内容与实验内容有机地结合起来,学生在“做中学”是发展学生能力和技能的重要途径,也有利于学生掌握科学研究方法,培养学生形成良好的科学作风和科学精神。所以,研究初中物理电学实验的设计方法和教学应用是很必要的,也有着非常现实的意义。 物理实验教学的前提是物理实验的设计,也是开展实验教学关键的一步。能否设计出合理恰当的实验,在物理教学中具有举足轻重的作用。实验设计的好差关系到实验能否成功,是否具有教学价值,甚至关系到整节课教学的成败,不好的实验设计还可能会带来负的作用。 实验设计主要是指对实施实验的设想和规划,是对实验的有关影响因素和环节、实验器材、实验条件和实验方法所做的全面研究和科学合理的安排。物理教学实验设计就是在实验之前,根据实验的目的和要求,运用相关的只是和技能,对实验的仪器、装置、条件和方法所进行的一种规划,以保证得到良好的实验结果,达到其教学目标。《初中物理新课程标准》中内容标准的第一部分就提出了对学生科学探究能力培养的基本要求,其中就包括要求学生能够制定实验 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 和设计实验,要明确探究目的和已有条件,经历制定计划与设计实验的过程;尝试选择科学探究的方法及所需要的器材;尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的初步意识;认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用。物理教学实验的设计即是新课程的要求,也是教学、教改和教研的需要,更是培养学生的实验能力、创新能力、分析解决实际问题能力,培养学生良好的科学精神的需要。同时教学实验设计的能力也是一个优秀物理教师必备的能力。 通过对教学中实验的分析研究,对物理教学中进行实验设计与研究,有利于理解教材中实验的设计思想,充分挖掘实验的教学功能,更好地运用教材所涉及的实验;能更好利用最适合实际情况的实验方案进行实验教学,充分发挥现有仪器的作用;对个别实验进行改进或制作新的教具,以填充个别实验或仪器供应的不足,使其更符合教学要求,更有助发挥实验在教学中的作用;同时也有利于教师的业务水平和自身素质提高,促使教师掌握更广泛的知识,也是教师的教研能力的体现。 1.3 研究的问题和方法 初中物理实验的内容很多,包括力学实验、热学实验、静电学实验、电磁学实验、光学实验等部分,本文只对初中物理电学实验在物理实验教学方面进行研究。在前人研究的基础上,从教材中电学实验进行分析研究、实验教学设计入手,探索在初中阶段开展物理电学实验设计的理论依据、实践方法,组织形式、开展原则以及电学实验在培养学生的科学方法、探究能力、科学知识与技能的掌握、科学精神与态度等方面的作用进行研究。 本文是在对初中物理实验教学的现状进行调查和分析的基础上,运用文献法研究初中 5 物理电学实验教学的理论基础,再对教材中电学实验进行个案分析研究。 2. 初中物理实验教学的现状分析 2.1 初中物理实验教学情况调查 物理学是一门以实验为基础的学科,实验是物理学中的重要组成部分,在物理教学中有着重要的地位,是物理基础知识教学不可缺少的环节。物理实验教学对培养学生实验技能及探究能力有着不可代替的作用。随着新课程标准的实施,新的教材也大大增加了实验的数量,对学生的实验能力和教师的专业技能也有了进一步的要求。初中物理实验教学的情况也成为新课程改革实施程度的一个重要的指标,也成为很多物理教育工作者关注的问题。那么初中物理实验教学开展的实际情况是怎么样子的呢,对此,本人对我省个别中学进行一次抽样调查。 2.1.1 调查对象 调查对象主要是南海盐步中学、广州79中、广州109中、雷州第六中学的八、九年级的学生及初中物理教师,被调查的学生约200人,涉及物理教师18人。 2.1.2 调查方法 本次调查主要采用问卷调查法和访谈法来获取原始数据资料。 问卷调查:发出学生调查问卷200份,回收有效问卷172份,回收率86%;发出教师调查问卷20份,回收有效问卷18份,回收率90%。通过问卷调查了解各中学实验设备的配备情况、教师对实验教学的观念以及学生对物理实验的态度等方面进行。 访谈调查:主要是通过与各初中的物理教师或实验员进行访谈,深入了解实验室的建设及配备情况、教师对实验教学的观念及实际开展的情况。 2.1.3 调查结果的统计 表1:学生实验问卷调查结果统计表 序号 题目 选项 百分比% 1 在老师“演示实验”课A举手,主动上台配合老师实验 14.5 上,你通常如何做, B、认真观察全过程并积极思考 50.0 C、一边看教材、一边观察物理现象 31.4 D、毫无兴趣、做自己的事 4.1 E、其他 0.0 2 物理实验课前,老师 有 72.1 (有、无)要求预习实无 27.9 验内容,而你实际有无A、一直有 34.6 预习, B、偶尔有 47.5 6 C、无 17.9 3 你班的物理实验一般A、学生动手,老师只是引导 9.8 是如何开展的, B、老师详细讲解,再学生动手 41.9 C、老师讲解且操作一遍,再模仿 42.6 D、只是做实验练习题 5.6 而又你希望怎么开A、学生动手,老师只是引导 28.0 展, B、老师详细讲解,再学生动手 48.8 C、老师讲解且操作一遍,再模仿 17.7 D、只是做实验练习题 5.5 4 做物理实验时,一般是A、1个 9.0 ( )人一组进行实验B、2~3个 75.4 的。 C、3个以上 15.6 5 在上实验课时中,你在A、自己动手认真做实验 20.9 做什么, B、与同学分工合作完成实验 69.4 C、在一边看其他同学做实验 6.6 D、玩弄实验器材 3.0 6 在物理实验过程中遇A、请教实验指导老师 59.4 到问题时你怎么做, B、自己搞清楚问题在哪里 37.1 C、忽略问题,继续往下做实验 2.9 D、放弃实验 0.6 7 当实验难以完成时,主A、自己动手能力不好 56.6 要的原因是 B、实验器材太过陈旧 17.1 C、教材要求过高 6.3 D、老师对实验不够重视 1.1 E、老师的指导能力不足 4.0 F、其他 14.9 8 经过物理实验课的学A、能帮助理解实验原理 48.9 习之后,你自己的最大B、学会实验操作技能和步骤 36.8 收获是 C、学会数据处理 1.6 D、有助于做实验习题 8.8 E、几乎没有收获 3.8 9 在日常生活中,你对物A、尝试着维修或拆卸小家电 15.5 理如何做到“学以致B、亲自动手改进某些生活用品 18.7 用”, C、亲自动手做教材中课后小实验 18.7 7 D、运用物理知识解释物理现象 34.1 E、能做练习题目就可以 11.0 F、没有 2.0 表2:教师问卷调查结果统计表 序号 题目 选项 总计 百分比% 68.42 1 本校有设立专A、有,且配备专职指导老师 13 门、正规的物26.32 B、有,由任课教师轮流管理 5 理实验室吗, 5.26 C、没有 1 36.84 2 实验室已老化A、10%~20% 7 或损坏的仪器26.32 B、20%~50% 5 占总仪器量的31.58 C、50%~70% 6 百分比是 5.26 D、70%以上 1 3 您是否利用电A、有设备,经常使用 7 36.84 教化技术辅助B、有设备,有时使用 7 36.84 实验教学的开C、有设备,几乎没使用 2 10.53 展, D、没有设备 3 15.79 4 实验室器材能A、完全能满足 3 15.79 满足教材上要B、能满足80,左右 10 52.63 求的实验需求C、能满足50,左右 3 15.79 吗, D、很难能满足 3 15.79 5 据您了解,您A、有,完全能根据新课改的实验要求上课 6 31.58 觉得培训对提B、有,基本能按新课改的实验要求上课 12 63.16 高实验教学水C、有,但很少,只是多增加点实验内容 1 5.26 平有帮助吗, D、没有,仍按照原来的方式上实验课 0 0.00 6 您认为有必要A、有,能激发学生学习兴趣,提高其动手16 84.21 开展操作性实能力 验吗, B、有,能提高学生考试成绩 3 15.79 C、没有,做实验不如讲实验 0 0.00 7 在实验课上,A、纪律良好,学生积极参与 11 57.89 课堂情况如B、纪律良好,学生应付式完成 6 31.58 何, C、纪律较差,学生应付式完成 2 10.53 D、纪律散漫,学生常搞小动作 0 0.00 8 完成实验后,A、检查学生的实验结果 9 47.37 8 您会进行哪些B、归纳总结实验 16 84.21 教学安排, C、组织交流及实验拓展 8 42.11 D、要求学生实验数据处理与分析 9 47.37 E、布置相应的实验习题 10 52.63 F、查收实验手册 5 26.32 9 您认为本学校A、实验器材不足 16 84.21 开设实验课存B、教材对器材要求过高 9 47.37 在的主要困难C、学生实验基础不好 10 52.63 是:(可多选) D、教材对学生要求过高 5 26.32 E、学生兴趣不高,对实验不够重视 3 15.79 F、教师对实验不够重视 0 0.00 G、学期教学任务重,课时较紧 7 36.84 H、应试教育的影响 8 42.11 I、教师本身缺乏实验兴趣 1 5.26 J、教师自身实验能力欠缺 2 10.53 2.2 初中物理实验教学现状分析 结合问卷调查的数据和实地访谈所了解到的具体情况对被调查的初中物理实验教学的现状进行分析。 一、初中物理实验教学课的开出率较低 在访谈中许多物理教师都认为物理实验是很重要的,但实际物理实验课的开出率并不高。总有部分演示或学生实验不能正常开展,或者是将教材中的探究性实验改成验证性实验进行实验教学;本次仅对几所城市中学进行调查,结果就不容乐观。实验课时“老师详细的讲解后学生再动手实验”的情况占41.9%,“老师讲解并操作一遍后学生再进行模仿”的情况占42.6%,而“学生自主动手,老师引导”的只占9.8%。教学中“以讲代做”、“黑板实验”的现象时而出现。据了解,这种现象在农村中学更为严重,是一个较为普遍的问题。 影响实验课开出率的因素有很多,在众多的因素当中,哪怕只有一个因素不具备都有可能导致实验课不能正常开展,或是影响到实验教学的效果。 (一)实验器材不足是实验课开设的主要原因 当问及学校开设实验课存在的主要问题时,84.21%的教师认为“实验器材不足”是导致实验课不能正常开展的主要原因。大多数学校的实验室器材只能满足教材中实验需求的80%左右,实验器材的老化程度也比较严重,大部分学校的实验器材老化程度都超过20%,有的学校的器材老化程度在50%以上。实验器材不足具体主要体现两个方面的不足,一是同种实验器材的量不够;很多教师反映,由于实验器材的量不够,班级过多,实验课的安排经常出现冲突,并跟不上教学进度,致使很多时候先讲实验再做实验的情况。有时由于 9 学生分组实验是人数过多,进行实验教学所取的效果不佳。二是实验器材的种类不足;教材所要求的实验仪器学校没有或是已经损坏。这也使得实验课没法开展。 (二)学生实验基础薄弱也是实验教学难以开设的主要原因 一半以上的教师认为,学生实验基础差也是实验课难以开展主要原因。也有56.6%的学生认为自己的动手能力差是难以按时完成实验的主要原因。访谈时老师们反映,学生实验能力差,没有具备初步的科学探究能力,实验课没有得到应有的教学成果。再加上现今的各项考试对实验的实际操作要求并不高或是没有对实验的实际操作和学生的创新与创造能力的考核(除广州市的其它城市还没有组织实验操作考核),而考察的主要内容还是学生的实验报告和实验步骤等方面。针对这样的考核方式,“教师讲实验,学生背实验”对比实验教学而言耗时少,见效更快。 (三)教学任务重、课时紧张和应试教育成为第三原因 40%左右的教师认为新课改后的课时更为紧张,再加上升学指标的压力也是影响实验课开展的原因。新课程实施注重学生的探究能力的培养,现行教材也大大增加物理实验的量,也将很多验证性实验变为探究性实验,但是教学的课时并没有增加。实验教学注重学生的科学探究能力的培养,耗时多,教学的见效慢,因而出现了“做实验不如讲实验,讲实验不如背实验”的荒谬做法。 二、初中学生对物理实验的兴趣较高,教师开展的实验课形式上未能满足学生要求 当问及学生希望物理实验课如何开展时,有28%的学生喜欢“自己动手,教师引导”,但实际只有9.8%的教师做到在实验课中让学生自主探究,教师只给必要的引导。大多数教师还是对“老师详细讲解,再学生动手”或“老师讲解且操作一遍,再模仿”,而希望老师讲解并实际操作后,自己的在模仿操作的学生不多,只占总数的17.7%,更多是喜欢老师详细讲解后学生自己动手实验。据访谈和以上数据得知,学生对物理实验的兴趣还是挺高的,有很多学生希望自主探究实验。但是由于初中生科学探究能力及实验动手能力较低,使得很多时候自主实验不容易成功,且需要的时间较长,学习效果不明显。因此,大多数学生还是希望在老师详细的讲解后再动手实验。这样,实验的成功率很高,学生有成就感。这也就是很多教师不过多开展探究实验教学的原因。而学生不喜欢老师进行操作后自己再去模仿进行实验,这样的教学模式很大程度抹杀了学生对物理实验的兴趣。也有一些教师认为,有些实验示范还是很必要的,特别是有一定危险的实验。 三、教师对实验课的重视不够,应试教育思想有一定的影响 从调查的数据来看和访谈内容的表面来看,每一个物理教师对物理实验都很重视的。但侧面一看,教师对实验课的重视还是不够的。主要表现为对课外实验并不重视;对有些实验没有仪器时,很少自制教具进行教学,而就以这为由进行“讲实验”;甚至个别老师失去开展实验的热情,就只想着怎么样把知识内容灌输给学生,无所谓挖掘实验的内涵,拓展实验的价值,更谈不上培养学生的探究能力。这种现象的产生一是因为个别教师的教学观念还存在一定的偏差,二是收到应试教育思想的影响。现金教师的工作强度大,部分学校领导和教师在升学压力下形成一种急功近利的思想,片面追求升学率,始终把学生的 10 考试成绩放在首位。很多教师绝大多数精力都投在做题上,根本顾不上实验的教学。 2.3 调查结论 通过以上对实验教学现状调查的分析,从整体看初中物理实验课的开出率并不高,造成这样现象的原因有很多。从客观方面,主要是个中学实验器材不足很大程度上影响实验课开设的量及实验课的教学效果;教学任务重,课时紧张,初中阶段学生的动手能力差也是初中物理实验难以开展的另一客观原因。从主观方面,主要是个别教师对实验教学的观念还有一定的偏差,应试教育的思想在一定程度影响教师开设实验课的热情。 3. 初中物理电学实验的分析研究 初中物理电学实验内容是初中物理实验的一个重要组成部分,在初中物理实验教学中有着它独自的内容特点。新课程标准对初中物理电学实验提出了具体的要求。 3.1课程标准对电学实验的要求 在《标准》中指出,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。将科学探究列入内容标准,旨在将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。在《标准》中也对科学探究基本能力提出基本的要求。电学实验作为初中物理实验的部分内容,因此必须遵循科学探究基本要求。 在内容方面,《标准》的第三部分科学内容标准中对初中物理电学实验有明确的要求。 3.1.1 电学 一、从能量转化的角度认识电源和用电器的作用 生活中广泛使用的电源和各类用电器都涉及到能量之间的转化,从这能量转化的角度认识电源和各种用电器在生活中的作用,贴近生活,体会电源和用电器的重要性。该标准对内容的要求是“认识”水平。对电源和用电器的认识也没有具体的要求,这给教学工作者提供很大的自由空间,可根据实际情况让学生去认识电源和用电器。一般应让学生认识生活中和实验室使用的电源和生活中常用的用电器,但对它们的工作原理没有具体的要求。因此,教育工作者可通过布置课外实验或课外课题让学生自主探索电源和用电器在生活中的作用,通过一些讨论和课外活动增强学生环保意识和节能意识。 二、通过实验探究电流、电压和电阻的关系;理解欧姆定律,并能进行简单计算;测量小灯泡工作时的电阻,画出电阻随电压变化的图线,并进行讨论 标准要求是通过实验探究,让学生经历和体会完整的科学探究过程,在教师的引导下自主探究得出电流、电压和电阻的关系。通过自主探究,学习科学探究的方法,培养初步的科学探究能力,形成实事求是的科学态度,体会探索的乐趣。通过参与科学探究,初步认识科学研究方法的重要性,控制变量法的应用以及信息处理的能力。在实验探究的基础 11 上分析归纳出欧姆定律,并能用欧姆定律进行简单的应用。教材中主要是安排一节实验课“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”和两个演示实验来达到课标的要求。 “测量小灯泡工作时的电阻,画出电阻随电压变化的图线”是对欧姆定律的实际应用的实验技能要求。 三、会读、会画简单的电路图。能连接简单的串联电路和并联电路。能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例 标准中要求“能连接简单的串联电路和并联电路”,是对串、并联电路实验动手技能的要求。要求根据设计好的电路图进行独立操作连接串、并联电路,尽可能让学生自主设计一些简单的应用电路,然后实验操作,更能培养学生知识的应用和技能的提高。这个技能的培养主要是通过在教学中融入其它电学实验中进行。 四、会使用电流表和电压表 正确的使用电表进行测量是探究电学物理规律的必不可少的实验技能,也是学生在日常生活中使用电表进行一些电路测量的必备技能。标准要求会使用电流表和电压表是属于实验技能要求。要求正确使用电流表和电压表测量和读数,会用电流表和电压表探究电流规律。 五、通过实验探究,知道在电流一定时,导体消耗的电功率与导体的电阻成正比 标准要求让学生经历实验探究的过程,继续学生科学的研究方法,发展初步的探究能力。但由于学生的认识能力等方面的限制,对导体消耗的电功率与导体的电流、电阻的关系的要求“了解”即可,当电流一定时,导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。教师还应拓展讨论日常生活中的一些用电器的发热量和连接导线的发热量大小对比,从生活中发现物理规律,培养学生勇于探究生活中的物理规律或应用物理知识;在生活现象中建构物理规律,培养学生生活中联系物理的好习惯。 六、通过实验,探究影响金属导体电阻的因素 影响金属导体电阻的因素很多,标准中只要求通过实验对金属导体电阻进行定性分析,得出定性的结论,对定量公式没有要求。从而让学生了解到导体的电阻是导体本身的一种性质即可。因此本实验一般采用演示实验达到标准中要求的教学效果。 3.1.2 电和磁 一、通过实验,探究通电螺线管外部磁场的方向 通过实验探究通电螺线管的磁场方向与通入线圈中电流方向的关系,在教师的引导下归纳出安培定则。 二、通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,力的方向与电流及磁场的方向都有关系 要求通过实验观察通电导线在磁场中收到力作用的现象,了解导体中电流方向或磁场方向改变时都会改变力的方向,但对力的方向、电流方向和磁场的方向之间的具体关系不做要求。也就是说不要求掌握左右定则和力方向的判断。 三、能用实验证实电磁相互作用。能举例说明电磁波在日常生活中的应用 12 主要是通过实验验证“电生磁”、“磁生电”。 四、通过实验,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件 标准要求通过实验探究归纳出产生感应电流的条件。注重实验的过程,归纳出的条件不要求设计到本质性,不用涉及磁通量的变化等方面。 3.2初中物理电学实验在教学中的作用 电磁学实验在电磁学发展中起到至关重要的作用,它是发现新事物探索新规律的基础,是验证理论、检验假说的依据,也是进行电学测量的途径。在初中物理教学中,电磁学实验在教学中也起到不可取代的作用和地位,即是物理教学的方式,也是物理教学中的重要资源,还是学生学习物理的重要途径。 一、电学实验创设物理环境,符合学生认知规律 在电学的教学中,由于电学知识比较抽象,单独地给学生教授物理知识既不符合新课标的要求,也不能使得学生接受。从人的认知心理角度来看,人的认知一般是从感性认识到理性认识的飞跃,感性认识是理性认识的基础,而电学实验就是为学生提高对电的感性认识的重要途径。因此,在教学中,教师应想方设法开展实验教学,创设以学生为主体的学习物理的环境,提供丰富的感性材料,让学生在这种环境下自主认识物理世界,获得感性认识。通过实验为学生理解电学的概念和规律提供素材,有助于学生形成正确的物理模型,符合学生的认知规律。 二、电学实验贴近学生生活,联系生活实际,激发学生学习物理的兴趣与求知欲 在现代生活中关于“电”的现象到处都有,学生对生活中用电有一定的感性认识,但由于学生没有学习过物理知识,在平时生活中对电的现象没有太多的注意。而在教学中的电学实验就是将学生生活中电现象引入课堂中,大大增加学生对物理的亲切感,学生会觉得很多现象都是自己常见的现象,却不知道产生这种现象的原因,从而增强学生对物理学习的兴趣与求知欲。 三、电学实验有利于突破电学教学难点 在电学教学中,由于电流、电压、磁场等在日常生活中学生比较难观察到,要让学生形成正确的物理概念和规律,凭空“讲授”学生是很难理解的。只有通过电学实验化无形为有形,通过具体的实验现象帮助学生理解和掌握电学知识,突破教学难点。 四、电学实验对培养学生能力和技能具有重要意义 通过电学实验不仅能促使学生理解物理知识,更重要的是培养学生观察和实验能力。在电学实验教学过程中,通过学生对实验的设计、操作实验、电路故障排除、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 数据、分析数据和归纳结论等将实践与思维、动手和动脑联系起来,能很好得培养学生思维能力和技能。 五、电学实验教学有利于学生掌握科学研究方法 在教学中,通过较为完成实验探究,让学生经历探究过程,体会科学家的经历,领悟科学研究的方法。 13 六、电学实验有利于养成良好的科学精神和科学态度。 实验过程是一个严格的科学过程,从实验设计到信息的处理都不容一丝的马虎,必须一丝不苟,踏踏实实的进行,实验才可能获得成功。让学生经历这样的过程,有助培养学生实事求是、严谨的科学态度。 3.3初中物理教材中的电学实验的统计分析 表3:人教版初中物理教材中电学实验的统计 实验内容 实验总数 演示实验 学生实验 探究性实验 电学 21个 14个 11个 21个 电和磁 10个 6个 6个 10个 从以上统计可以看出,在新课程下的教材特别重视实验,电学部分的实验总数高达31个,学生实验的也占了很大的比例。从实验性质来看,教材中所安排的实验都具有探究性实验的性质,大大减少验证性实验的比例,为培养学生科学研究能力创造很多机会。 3.4初中物理电学实验资源的开发 课程资源是新课程改革提出的一个重要的概念,随着新课程的实施,课程资源收到一定的重视。但很多教育工作者对课程资源的地位和作用认识还不够,或是对课程资源意识薄弱,致使许多很好的课程资源没有得到充分的利用或是埋没与闲置,也有很多课程资源需要教育工作者勇于去开发。 3.4.1 初中物理电学实验资源的内涵与筛选 一、初中物理电学实验资源的内涵 初中物理电学实验资源属于初中物理课程资源的一部分,在这里笔者将其分为硬件资源和软件资源。硬件资源主要是指实验室电学实验、日常生活中关于电学实验的硬件设备和仪器;软件资源是指在能过作用于电学实验课程的多媒体资源和文本资源等。电学实验资源与实验教学关系密切,电学实验资源是电学实验教学的前提。 二、初中物理电学实验资源筛选 在中学物理电学实验教学中,教师首先要明确哪些实验资源具有开发和利用的价值,必须考虑到资源的取舍问题。特别是现代信息技术迅速发展,电学实验的多媒体资源多并乱,只有对文字、多媒体等素材进行有效的筛选后才进行开发和利用。 筛选时要遵循一下原则:第一,电学实验资源要有利于实现教育目标,有利于实验教育的理想和办学宗旨;第二,实验资源要符合课程知识的需求和科学性;第三,实验资源要符合学生身心发展的特点,满足学生的兴趣爱好和发展需求。不仅要注意学生的群体需求,而且要注意学生的个体需求。 3.4.2 初中物理电学实验资源的开发利用 一、硬件资源的开发利用 新课改的实施注重科学探究,物理课的教学很多时候都是进行实验教学为主,而实验设备和仪器是物理电学实验的基础,对实验教学的质量起到很大的影响,合理、充分地开 14 发和利用这些硬件资源成为我们十分重视的问题。 (一)开放实验室,创设探究条件,提高实验室设备的利用率 实验室、实验器材就是宝贵的实验资源和条件。而目前还有很多中学的实验室只有于实验课,学生平时是不允许进去的,使得物理实验资源尚未得到充分的利用。在物理课程中,很多活动都是实验探究活动,学生可在教师的引导下开展一些探究性、创新性实验,培养学生科学探究能力。开放实验室是为师生创设探究的条件,让他们随时可接触、熟悉各种实验仪器和设备,可在教师的引导下进行设计实验、进行实验,丰富了学生的探究课题,提高了学生的创新能力,也提高了实验室设备的利用率。 (二)开发实验室中闲置的实验器材,充分利用师生身边的物品、廉价材料进行实验 在实验室中还存在很多仪器在平时教学中很少用或不用的情况,让这些器材得到充分的利用,发挥它们原有的价值也应该值得教育工作者的重视。因此,在物理实验探究活动中,探究的课题不能仅仅局限于教材中的几个课题,更应该想方设法拓展实验探究的内容或提出新的实验方案,使得充分利用实验室中闲置的器材和师生身边的廉价物品。这样更有利于学生动手,发展学生的实验技能,培养学生的创新意识。比如,在学习电动机模型时,教师对电动机的工作原理讲解再详尽,很多学生听起来也是寡然无味,如果教师在讲解后让学生利用一块磁铁,一段细铜丝和一节电池制成一个简易电动机,比一比看谁做得好,学生在动手进行电动机制作的同时,也动脑对电动机的原理进行了学习,对学习电动机的一些疑难问题也就迎刃而解了。 (三)不断增加和更新电学实验设备仪器 在电学实验中,有部分实验电表或仪器因损坏或是老化影响到学生实验的开展,这也是物理实验教学难以开设的原因之一。这就要求学校不断增加和更新电学实验的设备仪器,为学生科学探究活动创设可靠的物质条件。 二、软件资源的开发利用 初中物理电学实验教学离不开现实的物理情境。但是,学生的直接经验、学校的实验室条件,都是有限的。比如通电导线中电流的概念的建立是很抽象的,直接说明和观察实验学生未必能理解,若通过导体中电荷移动的动画展现,教学效果就很大的不一样了。因此,切合学习实际的音像资料、动画是十分必要的。收集一些学生平时比较少观察到,有符合电学教学意义,实验室又没法进行的电学物理现象的音像资料。比如蒙古包外的风力发电机、悬浮列车的超导现象等。开发一些动画,将物理抽象的概念、规律具体化,帮助学生对概念和规律的理解。 4. 初中物理电学实验的教学设计研究 4.1 物理实验教学设计的含义 教学设计是指教师以现代教学理论为基础,依据教学对象的特点和教师自己的教学观 15 念、经验、风格,运用系统的观点与方法,分析教学中的问题和需要,确定教学目标, 简历 个人简历下载免费下载简历模版总经理简历下载资料员简历下载资料员简历下载 解决问题的步骤,合理组合和安排各种教学要素,为优化教学效果而制定实施方案的系统的计划过程。而物理教学设计就是根据现代教育科学理论的基本观点和主张,依据物理学科的特点,学生的实际情况和教学的目的要求,通过对教学过程中各种相关要素的系统分析,优化教学活动的模式,并形成有序的操作流程,以指导教学工作的实施。 物理实验教学设计就是对物理实验进行设计并应用于物理教学中物理教学设计,是物理教学设计的重要组成部分。物理实验教学设计要综合考虑各个要素及其相互之间的关系,在这个基础上设计合理的物理实验并贯穿教学当中,是指相辅相成,构成一个完整的有机整体以指导教学工作的具体开展,起到提高教学效率,确保教学质量的作用。 4.2初中物理电学实验教学设计的原则 一、实验设计要具备科学性原则 物理学中的很多概念和规律都是通过多次实验的结果总结归纳得出,作为电学实验,是物理实验的一部分内容,在物理实验设计中要符合物理学原理、教育学原理和学生的年龄特点及认知水平。比如,进行实验磁场对通电导线的作用时,只要求学生知道通电导线在磁场中会受力的作用,力的方向跟电流的方向、磁感线的方向存在着关系,只是定性的分析。对力的大小进行定量分析考虑到初中阶段考虑到学生的认知水平,在这里没有要求。 二、实验设计要有针对性、实用性原则 在实验教学中,每一个实验的设计必须具有针对性、目的性。不同的教学内容,对学生的认识程度不同,因此要针对教学内容和课标的要求,结合实验的趣味性进行设计实验以激发学生的求知欲和达到教学目的。当然,实验的设计也要讲究实用性。在设计时力求简洁实用,适用于教学,又要结构简洁,对问题的解决具有很强的针对性。在实施过程中,不用花费过多的时间和精力。实验器材可实验室直接可得或生活中便于取得的,能用最为简单的设计达到教学效果是最好的了。 三、实验现象明显性原则 在实验教学中,实验现象明不明显对教学的效果有非常大的影响。现象不明显的实验没有说服力,引起学生的质疑,削弱学生实验的成就感及实验兴趣。比如,在设计串、并联电路的电流时,要考虑到电表的量程及电路中的电阻情况,使得电表指针偏转较为明显。引起学生视觉刺激和感受,对接下来的教学有很大的帮助。 四、实验安全性原则 初中生对用电安全意识不够强,缺乏安全用电的技能及应急处理能力。因此,在电学实验教学设计时,必须考虑学生的用电安全问题,在仪器的选择、操作的规范性等教师都要精心考虑和设计,尽量避免可能对学生身体有危害的实验方案。 五、发展科学探究能力与获取知识相结合 在传统的教师备课中,只注重设计知识内容的传授和讲解方法,一般都是先讲解知识点然后再进行实验验证,学生也接受式得获得知识,但不利于学生能力的发展。新课标下, 16 提倡素质教育,教师是主导地位,学生才是教学的主体地位。在电学实验教学设计上应注意,指导学生的实验探究过程,发展学生科学探究能力,自主获取知识与技能,做到发展学生的科学探究能力与获取物理知识相结合。 六、趣味性原则 实验是物理实验教学的活动同时也是学生学习的活动,学生不能完全依靠教师的督促着完成,而是通过设计优秀的实验教学方案提高学生学习的兴趣和求知欲,从而让学生进行自主的探究获得知识和技能。这里主要是通过设计多种实验手段进行进行实验、实验的现象与学生的原有认识发生矛盾或是利用日常生活的一些用具进行实验等,从而很好的引起学生进行探究的兴趣。 七、可行性原则 在进行实验教学方案的设计时,要注意所设计的教学方案的可行性。必须考虑到学生的认识水平,不能超越学生的年龄特征及知识范围;考虑到实验的操作难度和学生的实际动手能力,不能低估或高估学生的水平;还要考虑到实际的实验设备是否达到所设计的实验的硬件要求。 4.3 初中物理电学实验的教学设计 物理教学设计的内容主要是包括教学内容分析、教学对象分析、教学目标设计、教学策略设计、教学媒体设计和教学评价设计等6个方面。教师通过对教学内容、课程标准以及学生的实际情况进行详细的分析,有针对性的确定教学目标及教学策略,对教学的个要素进行合理的安排,使得全面提高学生的素质,达到最好的教学效果。初中物理电学实验的教学要尽量避免在教学中的失误,提高教学效率,达到最好的教学效果,也一样要进行这样的教学设计。 一、对电学实验内容的分析 在进行初中电学实验教学设计时先要分析实验的内容,教师要明确,通过实验教学,学生要从中获得那些知识和掌握这些知识的程度。同时还要考虑学生技能的提高,从实验中学生能习得那些技能与方法,并将知识内容与技能方法有机结合,从而确定教学的重点,体现课标的要求。为下一步教学目标的确定、教学策略和教学媒体的设计提供依据。 二、对教学对象分析 在教学中,学生是学习的主体。美国心理学家的探索发现法提到,通过实验探究,让学生自主获取知识技能和方法,促进形成正确的价值观。即是学生的学习不是简简单单地将信息的传输过程,而是要根据学生的原有认识水平和所具备的知识与技能,让学生通过自主探究的过程来获取新的知识与技能。因此,在开展电学实验教学前,应该要分析学生的此前所具备的一般特征,认识结构的特点,学生的知识准备情况,动手能力以及处理故障问题的能力,从而进行有针对性的实验设计,是教学设计的基础。 三、教学目标的设计 通过对实验内容和学生的实际情况分析的基础上,依据课程标准的要求,针对某个电 17 学实验,明确该实验的特点、实验操作的难以程度和教学的实际设备来确定该实验的教学目的。使学生的学习活动有目的的进行,从而获得知识技能和方法,促进学生形成正确的价值观。 四、教学策略设计 在教学目标确定的基础上,根据学生的认识特点和实验内容特点进行有针对性地组合各教学活动,选择适当的教学方法和组织形式,并计划和安排教学时间,考虑实验教学时尽可能出现的情况和突发事故,事先做好应付准备,从而形成具有实际效率的教学方案。 五、教学媒体设计 教学媒体在物理电学实验教学中尤其重要,不可或缺的。在开展实验教学时,教师应根据实验内容和教学的方式准备好实验用具,实验室的安排以及学生分组的情况;为了使学生更容易发现实验教学的问题或规律,教师还要适当应用现代多媒体来创设鲜明生动、直观形象、具有启发性的教学情境,以激发学生学习物理的兴趣和加深对规律的理解。 六、教学评价设计 新课程下的教学评价中,相对于结果,过程更能反映学生的发展变化。因此,在教学评价时即要重视结果也要重视实验教学的过程。物理电学实验教学是否达到预期的教学目的,可以通过观察学生在实验课堂上的表现、与学生谈话、学生的评价、学生的实验报告等方面进行综合性的评估,总结教学的得失。通过教学评价所反馈的信息,对之前的教学设计进行改进,使之更为合理,提高教学效果。 4.4 初中物理电学实验教学设计应注意的问题 在初中物理实验教学设计时,除了要求实验设计的合理外还应注意一下一些问题。 一、教学设计要适合学生的发展。所设计的初中物理电学实验的实施方案,是否适合实验学生的年龄特征,学生现有的生活经验和知识能力是否适合开展此项实验,该实验是否对所有的学生都适合或只适合于哪个层次的学生开展, 二、在设计实验时应考虑到实验过程中可能会有哪些步骤存在某种隐患,实验过程中学生对安全事项能否严格遵守,应采用何种方法避免事故的发生,保证实验的顺利开展。 三、在教学设计时还应考虑到小组成员的合理搭配,注意男女生的分组搭配和动手能力强弱与细心程度不同的学生的合理搭配。 四、学生完整的完成某一实验所需的时间长短,在此时间段内学生的注意力能否维持在一个较高的水平,考虑教学内容的时间安排。 五、尽可能的考虑各个教学环节可能存在的问题和应付的准备,确保实验教学顺利进行,提高教学效率。 5. 初中物理电学实验教学设计的应用实例 开展初中物理电学实验教学有助于培养学生观察动手能力,分析解决实际问题的能力, 18 开拓学生思维,增强学生的创新意识和能力,提高学生的合作交流以及组织能力,培养学生学习物理的兴趣和提高其求知欲,对培养学生科学探究能力有至关重要的作用。 下面通过一些教学案例分别说明不同类别的实验教学的一般程序以及在教学中所起的作用。 5.1 演示实验教学的应用实例与评析 一、实验名称:电荷间的相互作用 1、实验分析 对电荷间的相互作用的学习中,教材主要是通过演示实验引导学生发现同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的作用规律。由于该实验要让玻璃棒与橡胶棒摩擦带电的,影响该实验的明显因素还是很多,教师要留意进行实验时的天气、空气湿度,在进行摩擦起电时要注意技巧性。因此,该实验设计为由教师进行演示实验,引导学生观察并发现规律,有利于新课的学习,能很好激发学生学习的兴趣。 2、实验设计 实验一: 实验器材:橡胶棒、毛皮、玻璃棒、丝绸布,各两套;旋转架1套。 实验方法:(1)用两根橡胶棒同毛皮摩擦后,一根吊在旋转支架上,用另一根去接近它的带电部分,观察实验现象;(2)用两根玻璃棒同丝绸摩擦后,一根吊在旋转支架上,用另一根接触它的带电部分,观察棒的运动情况;(3)分别将橡胶棒同毛皮摩擦,玻璃棒同丝绸摩擦,使它们带上异种电荷,将其中一根吊在旋转支架上,用另一根去接近它的带电部分,观察旋转支架上棒的运动情况。 实验二: 实验器材:感应起电机1台,验电羽2个。 实验方法:(1)用起电机的一个放电球与 验电羽上的金属圆片接触一下,则验电羽的纸 条带上了同种电荷,观察实验现象;(2)使两 个验电羽靠近,用起电机的同一个放点球分别 接触它们,使其带上同种电荷,观察实验现象; (3)使两个验电羽稍近(距离稍大于2倍羽长), 分别用起电机的两个放点球与它们接触,给两 个验电羽带上异种电荷,观察实验现象。 图1:验电羽 二、电荷间的相互作用的教案 (一)实验教学课题:电荷间的相互作用 (二)教学目的:通过观察实验现象,认识电荷间的相互作用,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 (三)教学过程 19 提出问题:我们知道,经过摩擦的物体带电,可以吸引小物体,那么,电荷与电荷之间有什么相互作用呢,我们又如何来研究电荷间的相互作用呢, (引导学生进行以上的“实验一”的设计) 实验演示:进行“实验一”地演示,引导学生发现,两个带同种电荷的橡胶棒间是相互排斥的,在推斥的作用下进行转动;两个带同种电荷的玻璃棒也是相互排斥的;而分别用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒却是相互吸引的。总结得出规律,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。 为了增强说服力,教师再进行演示“实验二”,让学生观察两个验电羽在带有同种电荷时相互作用的情况,然后再观察两个验电羽带不同种电荷时的现象。同样得出相同的结论。 三、总结 初中物理电学演示实验主要分类为探究性演示实验、验证性演示实验和应用性演示实验这三类。本教学片段的演示实验属于探究性演示实验,主要是通过让学生观察实验,引导学生进行发现物理现象,是归纳物理概念和规律的基础。验证性实验主要是对物理概念和规律的检验,增强说服力。应用性演示实验主要是为了巩固已学的电学物理知识,通过演示实验引导学生应用已学知识进行分析实验现象,从而达到教学目的。 初中物理电学演示实验在物理电学部分的教学中起到很重要的作用。通过电学演示实验,为学生提供必要的感性认识,是归纳电学概念和规律的基础,同时也有利于培养学生观察能力和激发学生的兴趣,活跃课堂气氛。 5.2 学生实验教学的应用实例与评析 一、实验名称:研究电磁铁 1、实验分析 对电磁铁的学习中,教材主要是通过安排一个学生探究性实验让学生在教师的引导下自主探究认识电磁铁的相关知识。该实验的趣味性强,实验器材易取,是随堂的学生探究性实验,能很好的激发学生学习的兴趣,对学生学习控制变量法的应用以及提高学生的动手实践能力,正确的认识电磁铁等方面有着重要的作用。 2、实验设计 实验类型:学生小组探究性实验 实验器材:两个相同的大铁钉、绝缘导线、开关、电源、滑动变阻器、一些曲别针和电流表。 实验方法:(1)制作:在一个铁钉上用绝缘导线绕50匝,另一个上绕100匝(铁钉上要垫纸,免与绝缘皮接触)。(2)按设计的电路进行连接电路。(3)应用控制变量分别探究影响电磁铁磁性强弱的因素。 二、研究电磁铁的教案 (一)实验教学课题:研究影响电磁铁的磁性强弱的因素 (二)教学目的:学会制作电磁铁,认识影响电磁铁磁性强弱的因素,并学习控制变 20 量法的应用。 (三)教学过程 1、提出问题:电磁铁的磁性强弱跟什么因素有关, 2、进行猜想:电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关。(学生除了提出以上两点外,还可能提出与电磁铁的电压、电阻、所插入的铁芯的粗细、所插入的材料等方面有关,教师可引导进行分析,排除电压、电阻,对铁芯的粗细及材料可让学生课后探究。) 3、设计实验 教师活动: 引导学生进行思考,如何研究电磁铁磁性的强弱与电流大小的关系、研究磁性与线圈匝数的关系又该怎么办、如何来改变电流的大小、如何改变线圈匝数、如何判断电磁铁的磁性强弱等问题。 组织学生进行讨论,制定计划;教师到各个小组当中,以小组成员的身份参加讨论交流;适时地引导、点拨,使学生不偏离学习的轨道。 学生活动: 在问题的指引下进行思考讨论。(1)改变电流:可改变电池的个数,用电流表测电流的大小;也可通过滑动变阻器 来改变电流,用电流表测电 流;(2)改变线圈的匝数:制 作不同匝数的线圈;(3)电磁A A 铁的强弱测量:可看电磁铁吸乙 甲 引曲别针的多少。 图2:研究影响电磁铁磁性强弱的因素 设计出电路图,研究电流大小影响如图甲,研究线圈匝数的影响如图乙。 如图甲,当滑动变阻器取不同阻值时,测量电流值和吸引大头针的个数,填入表格;如图乙,改变匝数,用滑动变阻器使电流保持不变,测量当电流相同时不同匝数电磁铁对大头针吸引个数,填入表格。 表4:实验表格设计 步骤 保持不变的因素 变化的因素 实验现象 判断 1 匝数、有铁钉 电流大 电流小 2 电流、有铁钉 匝数多 匝数少 3、进行实验 (1)按图甲连接电路,将开关合上或打开,观察通电、断电时,电磁铁对大头针的吸 21 引情况,判断电磁铁磁性的有无。 (2)调节滑动变阻器,使电流增大和减小(观察电流表的指针的示数),从电磁铁吸引大头曲别针的多少,观察电磁铁磁性的强弱变化。 (3)按图乙连接电路,观察电磁铁磁性强弱的变化。 表5:实验结果 步骤 保持不变的因素 变化的因素 实验现象 判断 1 匝数、有铁钉 电流大 吸引曲别针多 磁性强 电流小 吸引曲别针少 磁性弱 2 电流、有铁钉 匝数多 吸引曲别针多 磁性强 匝数少 吸引曲别针少 磁性弱 4、分析论证 磁铁通电时有磁性,断电时无磁性;通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越强;电磁铁线圈匝数越多,磁性越强。 5、交流与合作 讨论:这个实验中哪些因素会影响实验效果, 1、在研究磁性强弱与电流关系时应保持匝持不变; 2、在研究磁性强弱与匝数关系时应保持电流不变,且外形相同; 3、每次实验中电磁铁与大头针位置应不变,不可有时近,有时远。 让同学们自己完成实验报告,在班上交流讨论。 三、总结 学生实验可分为学生探究性实验和学生验证性实验。新课标实施更加强调获取知识的过程,培养科学探究能力和方法,再也不是传统的知识传输,所以在初中物理教学中探究性实验的比重大大地增加,验证性实验变得很少。以上就是一个比较典型的中学物理教学中的探究性实验教学的例子,由上面的过程可知,探究性实验实际上不单纯是实验,其中应穿插适当的探究性讨论和探究性提问,重视从无到有的探究过程,让学生自主获取知识技能和方法。让学生充当“科学家”,经历科学家们的探究过程,体现学生的主体地位。同时,也要重视教师的引导作用,一个优秀的学生实验教学设计能很好地指导实验教学的开展,激发学生的求知欲和继续探究的兴趣,对实验教学顺利开展有很大的作用。 5.3 课外实验探究的应用实例与评析 一、实验名称:自制直流电动机 1、实验分析 教材在学习了电动机以后安排了自制直流电动机的实验,该实验的趣味性强,学生的兴趣浓厚,学生独立即可完成,实验不受地点的限制,材料的选取也极为方便。该实验对培养学生的学习兴趣,巩固磁场对电流的作用以及电动机的工作原理、提高学生的实践能力有积极的作用。 22 2、实验设计 实验类型:个人或小组实验 实验器材:条形小磁铁1一2块,干电池1一2节,细铜漆包导线1米,10厘米铝丝两节,泡沫塑料一块。 实验方法:(1)将细铜线绕制成一个多匝矩形线圈。(2)将铝丝弯折成一个支架。(3)将矩形线圈置于支架之上,将条形磁铁放置在线圈下方。(4)接通电源,初中物理课外实验教学的实践与研究过通电和断电,调换磁体磁极,改变电流方向来研究直流电动机。 实验报告实验结束后上交实验报告及自制的直流电动机,在全班进行交流,重点交流制作过程,并进行演示和结论分析,分析实验成败的 原因,并对实验进行改进。 实验成果的展示和交流: 二、自制直流电动机教案 (一)实验课题:制作直 流电动机 (二)教学目标: 图3:小小直流电动机 1、知识与技能: (1)通过自制直流电动机进一步了解电动机的构造和各部分结构的作用。 (2)进一步理解换向器在改变电流方向时的作用,理解电流和磁场的方向对线圈受力方向的影响。 2、过程与方法: (1)通过自制直流电动机探究电流大小与电动机转速的关系,培养学生猜想、制定计划、收集数据、分析数据得出结论等的科学探究能力。 (2)通过自制直流电动机,培养学生的动手能力,进一步学习控制变量法这一研究思想。 3、情感、态度与价值观: (1)通过实验培养学生的科学态度,激发学生热爱科学的情感。 (2)通过实验让学生体会物理与生活的联系。 (三)实验器材: 直径1mm漆包线约1米,小刀一把,干电池2节,永磁体两块(磁性强弱不初中物理课外实验教学的实践与研究同),粗铝丝约20cm,10cm导线2根,泡沫塑料一块。 (四)教学过程: 1、教师活动 (1)引导学生提出问题。在学习了磁场对电流的作用后,我们学习了电动机的模型,下去以后同学们自己动手动脑想一下,你能不能自制一个电动机,如果能的话,想想看你制的电动机它的转速、转向应该受哪些因素的影响, 23 (2)引导学生制定实验计划,设计实验方案。制成电动机以后,你可以想一下你的猜想如何来验证,如果它的转速影响因素不止一个,你将采用什么方法来验证你的猜测,实验所需的电池、永磁体大家可以去买,导线可以随便找一节。实验时线圈可以用铜漆包线来制成,换向器可以把漆包线的绝缘漆刮掉一半来代替。实验可以独立完成也可以几个同学一起完成,在实验完成后把你的实验成果给大家展示一下,在班上进行交流。 2、学生活动 各小组以组长为中心,按照分工准备实验器材,各组自行安排时间进行实验,如有条件,也可独立进行实验。 三、学生实验报告单 探究课题:探究直流电动机线圈的转向和转速的影响因素 实验目的: l、通过自制电动机增强动手能力。 2、通过实验研究电动机的转速和转向的影响因素及换向器的作用 3、通过实验进一步了解电动机在生活生产中的应用。 实验过程: 1、问题的提出:电动机的转速和转向的影响因素是什么? 2、结论猜想: (l)电动机的转速可能与电流的大小和磁性的强弱有关。 (2)电动机的转向可能与电流的方向和磁性的方向有关。 3、制定实验计划: (1)制作电动机线圈用细铜丝绕制,刮去一半绝缘漆制成换向器,在泡沫板上安装各元件,制成简易电动机。 (2)利用控制变量法分别改变电流的大小和磁场的强弱研究电动机转速的影响因素。 (3)利用控制变量法分别改变电流的方向和磁场的方向研究电动机转向的影响因素。电流大小用电池的数量控制,磁场的强弱用磁体的数量控制。分别保持电流的大小和磁场的强弱不变,改变磁场对强弱和电流的大小。 4、实验探究结果如下: 表6:线圈转速与电流大小和磁场强弱的关系 表7:线圈转动方向与电流的方向和磁场方向的关系 24 四、实验的评估与交流 1、教师评议:通过刚才同学们的讨论,可以看出大家对电动机的制作和工作过程很感兴趣,从同学们带来的电动机可以看出,大家的动手能力比较强,有些同学的制作很精美,确实难得,也有一些小电动机的制作就略显粗糙,下去以后最后能再加工一下,让你的作品更精美。从实验方案的设计来看,绝大多数同学的方案是可行的,个别同学的设计很有技巧,如对电流的大小的控制和磁场强弱的控制就很有技巧,看来是认真思考了,希望大家能多多向这些同学学习。下面我们请几个同学来谈谈他的实验感受。初中物理课外实验教学的实践与研究 2、学生评议:我们组在制作小电动机时,用了两块永磁体,用了两种不同的方法来改变磁场的强弱,第一种方法是将一块磁铁的N极和另一块磁体的S级正对来增强场,另一种方法是将两块磁体并列的固定在一起,同名磁极按同方向放置。其中我们还尝试了其他的方法,发现了多种改变磁场强弱的方法,感觉收获挺多,从中我领悟到只要去探索就一定有收获。 我们组在改变电流大小时没有用两节电池,而是用我们自制的滑动变阻器来改变电流的,效果很明显。其实我们身边有很多小物品可以用来做实验,通过实验对课本上的知识进行了实践,对模糊的知识有了一个新的认识,尤其是对换向器的作用认识清楚了,心里很高兴,对物理小实验的兴趣增强了。 电动机在生活生产中司空见惯,但对电动机的工作原理却知之甚少,经过自己亲手制作一个电动机进行研究和操作,感觉比光听老师讲解要明白得多,从课本插图中所看见的换向器当时就觉得不理解,想不明白,现在通过实验操作终于明白了,好像也不难。所以要学好物理就的多动手动脑。 3、总结与反思: (1)课外实验的取材相当广泛,生活中的一些废弃物都可以作为学生实验的原材料,本次实验中的所有器材均取自生活中的物品,学生易于开展。由于是学生自己动手制作,所以兴趣很浓厚。实验中学生积极动手,想出了很多的方法进行实验,收到了很好的效果。实验指导时,教师要点到为止,要充分相信学生的潜在的能力,相信他们能行。把最好的创造机会留给学生,激发学生的潜能和创造的热情,使学生学习物理的兴趣越来越浓,创造的欲望越来越强。 (2)课外实验具有制作简易,实验的重复性强等特点,因此学生实验时可以反复进行 25 操作,而不怕失败,可以在教学中充分发挥课外实验这一优势,培养学生的实践能力和获取新知识的能力。在过去的教学中对电动机的学习主要以教师的讲解为主,辅助于电动机的模型,学生缺少细节的观察和动手实践的机会,学习起来总是似懂非懂,知识面模模糊糊,而通过电动机的实际制作,这些缺点被轻松克服了。 6. 结论与建议 6.1 结论 “初中物理电学实验设计与教学研究”这个课题是在四年来学习教育教学理论的基础上,进行初中物理实验教学调查研究,结合近三个月来对初中物理课程标准中电学部分内容进行分析,根据阅读大量的实验教学资料和个人的理解研究设计了30多个初中物理电学实验,在大量的研究工作的基础上完成的。 通过研究,我深刻体会在初中物理电学实验设计以及电学实验教学的作用,得出以下结论: 一、初中物理电学实验作为初中物理实验教学的一部分内容,占有重大的比率,并在教学中具备有独特的作用和自己的特点。 二、从整体看初中物理实验课的开出率并不高,造成这样现象的原因有很多。从客观方面,主要是个中学实验器材不足很大程度上影响实验课开设的量及实验课的教学效果;教学任务重,课时紧张,初中阶段学生的动手能力差也是初中物理实验难以开展的另一客观原因。从主观方面,主要是个别教师对实验教学的观念还有一定的偏差,应试教育的思想在一定程度影响教师开设实验课的热情。 三、新课程标准对初中物理电学实验提出更高的要求。课程标准突出培养学生的科学探究能力,初中物理的电学实验教学再也不是以验证性实验为主的传统传输知识的工具,科学探究能力的提高也成为教学目的。 四、电学实验教学激发学生学习物理的兴趣,活跃物理课堂气氛。实验具有真实、形象、生动等特点,能极易唤起学生原有的认识和直觉思维。有趣生动的实验可以使学生的注意力高度集中,激发其好奇心和求知欲。同时也满足学生参与动手实践的愿望,通过合作、交流、讨论自主获取知识,体会成功的喜悦,活跃课堂气氛。 五、开展电学实验教学对教师的要求更高,教师要转变教学观念,改变传统的教学模式,加强科研能力。长期以来,物理教学总是以教师为中心,“满堂灌”成为传统教育的特点。在实验教学中,要突出学生活动,以学生为主体地位,教师主导来完成课堂教学。好的电学实验教学,要有一个良好的实验教学设计,因此教师要具备一定高的实验设计、教学设计能力。 26 6.2 研究存在的不足及今后进一步研究的建议 本文的研究有自己成功之处,但由于研究者自身的研究水平、教育理论水平局限性和研究时间短没有机会进行教育实践,很多初中物理电学实验教学理论和电学实验设计只是根据研究者的理解而得出,使得研究成果还存在着很多不足之处。通过对本文研究发现,初中电学实验设计还是比较传统的一些实验,且以演示性实验为主,学生自主探究实验较少。在实验开发方面还有很大的空间,结合自己的教学需要和学校的实际情况设计出适合的教学实验,并通过教学实践不断地完善实验教学设计。尤其是对微型实验的开发,突破原来教学设备的限制,也加强了物理与社会和生活的联系,能极大程度提高学生学习物理的兴趣和解决实际问题的能力。 27 附录 附录一 中物理电学实验设计 实验一 摩擦起电 【实验类型】演示实验 【实验目的】认识摩擦起电现象,增强学习的兴趣。 【实验原理】原子是由原子核和和外电子组成的,在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有的电子总共带的负电荷在数量上相等,整个原子呈中性。用毛皮摩擦橡胶棒和用丝绸摩擦玻璃棒促使原子的核外电子发生转移。用丝绸摩擦玻璃棒时,玻璃棒的原子部分电子转移到丝绸中,使得玻璃棒失去电子,呈正电;而用毛皮摩擦的橡胶棒时,橡胶棒获得电子,呈项负电。 【实验器材和装置图】 玻璃棒(附丝绸)、橡胶棒(附毛皮)各1套,纸屑若干。 附图1:摩擦起电 附图2:带电棒吸纸屑 【实验方法】 (1)将纸屑放在干燥的纸上,分别用玻璃棒、橡胶棒去接近纸屑,观察纸屑是否被吸起; (2)用丝绸摩擦玻璃棒后去接近纸屑,观察实验现象;用橡胶棒和毛皮相互摩擦后,去接近纸屑,观察纸屑是否被吸起。 【实验现象及解释】 现象:在“方法(1)”中,玻璃棒和橡胶棒都不能把纸屑吸起;而“方法(2)”中,纸屑会被玻璃棒吸起,也可看到纸屑被橡胶棒吸起,如上图所示。 解释:玻璃棒摩擦丝绸和橡胶棒摩擦毛皮使得玻璃棒和橡胶棒都带上了电,从而可以吸起纸屑。 【问题与讨论】为什么摩擦能起电呢,引出原子的结构。 【本实验注意事项】 摩擦起电操作时,一手要握紧棒的一端,另一手握紧丝绸或毛皮,同时抽出的速度要快,幅度要大。由于物质受潮,其绝缘程度降低,不易起电。因此,实验前要确保各器材干燥。 28 【改进建议】将纸屑换成用轻质气球,用带电的玻璃棒或橡胶棒可以让气球在空中浮动,增强实验的可观性。 实验二 电荷间的相互作用 【实验类型】演示实验 【实验目的】通过观察实验现象,认识电荷间的相互作用,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 【实验原理】同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。 【实验方法】 方法一:(1)用两根橡胶棒同毛皮摩擦后,一根吊在旋转支架上,用另一根去接近它的带电部分,观察实验现象;(2)用两根玻璃棒同丝绸摩擦后,一根吊在旋转支架上,用另一根接触它的带电部分,观察棒的运动情况;(3)分别将橡胶棒同毛皮摩擦,玻璃棒同丝绸摩擦,使它们带上异种电荷,将其中一根吊在旋转支架上,用另一根去接近它的带电部分,观察旋转支架上棒的运动情况。 方法二:(1)用起电机的一个放电球与验电羽上的金属圆片接触一下,则验电羽的纸条带上了同种电荷,观察实验现象;(2)使两个验电羽靠近,用起电机的同一个放点球分别接触它们,使其带上同种电荷,观察实验现象;(3)使两个验电羽稍近(距离稍大于2倍羽长),分别用起电机的两个放点球与它们接触,给两个验电羽带上异种电荷,观察实验现象。 【实验器材及装置图】 实验器材:橡胶棒、毛皮、玻璃棒、丝绸布,各两套,旋转架1套;感应起电机1台,验电羽2个。 附图3:电荷间相互作用 附图4:验电羽 【实验现象及解释】 现象:“方法一”中,两个带同种电荷的橡胶棒间是相互排斥的,在推斥的作用下进行转动;两个带同种电荷的玻璃棒也是相互排斥的;而分别用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒却是相互吸引的。 现象:“方法二”中,两个带有同种电荷的验电羽靠近,纸条向两边展开;两个带有异种电荷的验电羽靠近,纸条向中间展开。 解释:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。 29 【改进建议】“方法一”实验时,由于玻璃棒和橡胶棒过重,放在旋转架的棒旋转不够明显。可将放在旋转架上的玻璃棒和橡胶棒换成空心的小玻璃管和橡胶管。 实验三 验电器的使用 【实验类型】演示实验 【实验目的】了解验电器的结构及工作原理,学会使用验电器。 【实验原理】同种电荷相互吸引,异种电荷相互排斥。 【实验器材及装置图】 验电器2个,玻璃棒(附丝绸)、橡胶棒(附毛皮) 各2套,学生用直尺1个,钢笔、铅笔各1支。 【实验方法】 (1)演示同种电荷相斥 用毛皮摩擦橡胶棒,使橡胶棒带电后,让其带电部 分接触验电器的金属球,转动并抽拉橡胶棒,使之较多 的电荷传给验电器,棒移开后,观察验电器箔片的情况。 (2)检查物体是否带电 附图5:验电器 使用任一物体(如橡胶直尺、铅笔等)与衣服或头皮摩擦后,接触验电器上的金属球,观察验电器的箔片情况。如果箔片张开,则说明物体带电,如果箔片没有张开,则说明物体不带电。 【实验现象及解释】 现象:(1)中会观察到验电器中的两箔片会张开;(2)中有些物体能使验电器的箔片张开,有些没有,检验物体是否带电的情况; 解释:验电器的工作原理主要是同种电荷相互排斥。 【注意事项】进行该项实验时,要注意将验电器放在绝缘底座上,各项操作时都要注意验电器漏电,不然会导致实验现象不明显甚至实验失败。 实验四 电荷在导体中定向移动 导体和绝缘体 【实验类型】演示实验 【实验目的】知道电荷在导体中定向移动,区别导体和绝缘体。 【实验原理】电荷在导体中定向移动。 【实验器材和装 置图】 橡胶棒(附毛皮) 1套,箔片验电器2个, 验电器连杆1个,有绝 缘柄的玻璃管1根,干 燥细木条1根。 附图6:电荷在导体中移动 30 【实验方法】 (1)如图,先用毛皮摩擦过的橡胶棒使验电器B带电,箔片张开一个角度; (2)用手握住验电器连接杆的绝缘柄,使金属杆连接两个验电器,观察两个验电器的箔片的张开情况。 (3)重复(1)步骤,然后用玻璃管、塑料尺或木条分别用同样的方法连接两个验电器,观察实验现象。 【实验现象及解释】 “方法(2)”中可以观察到,使验电器带电后,验电器的箔片张开的角度很大,当用金属棒将两个验电器连接后,发现验电器B箔片张开的角度减小,而验电器A的箔片由闭合张开到与验电器B同一角度,说明电荷通过金属棒移动到另一个验电器,即金属棒为导体。 “方法(3)”中可以观察到,验电器B箔片的角度没有发生变化,验电器A的箔片也没有张开,说明电荷在玻璃棒、塑料尺和木条中没有定向移动,它们是绝缘体。 【注意事项】实验前的玻璃棒、塑料尺和木条都不能带电,为了做到这点,可以用手擦一下它们的表面。 实验五 电路组成 电流 【实验类型】演示实验或学生实验 【实验目的】连接电路,实验探究电路形成电路的条件。 【实验原理】闭合电路形成电流,小灯泡发光。 【实验器材及装置图】 器材:小灯 泡、小电动机、 音乐门铃个一 个,一个开关、 两节电池(带电 池盒)和一些导 线。 附图7:小灯泡的简单电路 附图8:门铃的简单电路 【实验方法】(1)给学生提出要求,让学生先自己动手发现问题。如何连接电路,可以使灯泡亮或门铃发声。灯泡、门铃要受开关的控制。 (2)教师引导进行实验操作。按实验装置图装上电池和小灯泡,闭合开关,观察灯泡是否发光。 (3)断开开关,将灯泡换成门铃,闭合开关,听门铃是否发声。 【实验现象及解释】 通过方法(1)学生的操作可能出现短路、断路的情况,此时教师引导解释为何灯泡或门铃不工作的原因。在“方法(2)”中发现,闭合开关后灯泡发光了,这时电路是由电 31 源、开关、小灯泡和导线组成;在“方法(3)”中,闭合开关后发现门铃发声,这时电路是由电源、开关、电铃和导线组成。 引导学生总结归纳电路的组成:电源、开关、用电器和导线四部分组成。 解释:开关闭合后,形成闭合电路,电路中产生电流。 实验六 简单串联、并联电路 【实验类型】演示实验或学生实验 【实验目的】学会连接简单串联电路和并联电路,通过实验了解串、并联电路的特点。 【实验器材及装置图】 器材:干电池2节,小灯泡、小灯座各2个,单刀开关3个,导线若干。 附图9:简单串、并联电路 【实验方法】 (1)组成串联电路 A、按照电路图连接电路,连接时应按照一定顺序。一般是顺着电流的方向从电源的正极开始接线,依次接好开关S、灯座L1、L2,最后连接到电源的负极。 B、经检查电路连接无误后,闭合和断开开关,观察电路中两个灯泡的发光情况。 C、把开关S改接到L1和L2之间,闭合和断开开关再观察灯泡发光的情况;再把开关S改接到L1和电源的负极之间,闭合和断开开关,观察灯泡发光情况。 (2)组成并联电路 A、按照电路图连接电路,经检查无误后,把三个开关全部闭合,观察灯泡的发光情况; B、断开干路的开关,观察电路中灯泡的发光情况; C、闭合干路的开关,断开和闭合支路中开关S1,观察灯泡的发光情况; D、闭合干路的开关,断开和闭合支路开关S2,观察灯泡的发光情况。 【实验现象及解释】 现象:在“方法(1)”中,可以观察到电路中的开关同时控制两个灯泡的发亮。在“方法(2)”中,观察到3个开关同时闭合2个灯泡才同时发亮;当干路开关闭合时,两灯泡都不亮;当干路闭合,支路断开,该支路的灯泡不亮。 解释:串联电路的用电器互相影响,并联用电器互不影响,串联只有一条路径,而并联电路是多条路径的。 32 【问题与讨论】 根据实验“方法(1)”,在串联电路里,开关是可以控制所有用电器还是只控制某个用电器,开关的位置改变了,它的控制作用是否有改变, 根据实验“方法(2)”,在并联电路里,干路开关和支路开关的控制作用各是什么, 【注意事项】 (1)在连接电路时,确保开关是断开的; (2)要防止造成短路。无论使用何种电源,绝不允许不经过用电器用导线直接把电源的正极和负极连接起来。接好线路后,应仔细检查,以免发生误接联碰线造成短路。 (3)连接时,确保连接的地方接触良好。 (4)使用学生电源时,教师根据具体的实验要求来要求学生选择学生电源的输出电压、电流。 (5)强调安全用电意识;实验的操作要规范。 实验七 电流表的使用 【实验类型】演示实验 【实验目的】会连接电流表,会读电流表的读数。 【实验原理】电流表的使用方法。 【实验器材及装置图】 器材:干电池2节,演示电流表1台,小灯泡(附灯座)2个,单刀开关1个,导线若干。 附图10:电流表的使用 【实验方法】 (1)电流表要串联在电路中 如图连接电路,电流表要串联在电路中,绝不能并联在被测的用电器中。 (2)“+”、“—”接线柱的接法 在演示时,可选择一较大量程,使电流表指针偏转角很小,随后把正、负极接线柱的连线对换,让学生观察指针沿方向偏转受阻的现象,并说明如果原来偏转角较大的话,就容易造成指针碰弯,损坏电流表。所以在使用电流表时,电流从“+”接线柱流入电流表,从“—”接线柱流出来。 (3)被测电流不要超过电流表的量程 33 在演示时,可选择一个较大量程连接进电路,观察到电流表指针偏转的角度很小,换用稍小些的量程联入电路,可观察到电流表的指针偏转角度较大。让学生发现,若量程太小,电流表的指针偏转的角度必将超过最大值,这样既测不出电路中的电流值,还会使得指针被打弯,甚至烧坏电流表。 在不能预测被测电路中电流的大小时,可用大量程档,采用试触法来估计被测电路中的电流范围,然后选择量程。拿电路的一个线头迅速试触电流表的接线柱,看看指针的偏转范围,从而进行选择准确的量程。 (4)绝不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两级 演示时,用电流表(选用较大量程)串联一个保险丝(其熔断电流要小于电流表的量程值),直接连接到电源的两级,接通时,可以看到电流表的指针偏转情况和保险丝将烧断。 【使用电流表注意事项】 (1)实验前查看电流表的指针是否对准零刻度,如果没有应该先校准,再用其进行实验。 (2)电流表要平放,等指针稳定后再读数,读数时视线要与指针在同一竖直面上。 (3)读数之前要确认你使用电流表的量程,然后根据量程确认每个大格和每个小格所表示的电流值。 实验八 探究串、并联电路的电流规律 【实验类型】学生实验 【实验目的】练习使用电流表测电路中的电流;研究串联电路和并联电路的电流规律。 【实验原理】串联电路中各点的电流是相等的,并联电路中干路的电流等于各支路电流之和。 【实验器材及装置图】 器材:1号电池2节或学生电 源,电流表3只,小灯泡(附灯座) 2个,开关1个,导线若干。 附图11:电路图设计 附图12:实物图 34 【实验方法】 (1)测串联电路中的电流 ?使用电流表前要校准,并估计电路中的量程,选择合理的量程,弄清所选量程中,表盘的每个大格和每个小格所代表的电流值。 ?按电路图所示连接好电路。 ?检查无误后闭合开关,分别记录电路中A点、B点和C点所测的电流值。 (2)测并联电路中的电流 ?按图连接电路。 ?在干路的A点接入电流表,测出A点的电流;再在两支路分别接入电流表,测出两支路中B点、C点的电流。 【实验现象及解释】 现象:在串联电路中,所测得A点、B点和C点的电流值大小相等;在并联电路中,所测得A点的电流值大于B点、C点的电流值。 解释:串联电路中各点的电流是相等的,所以实验中A点、B点和C点的电流值大小相等;在并联电路中干路的电流等于各支路的电路之和,所以在实验中A点的电流值大于B点、C点的电流值。 【问题与讨论】 (1)使用电流表时,应注意一些什么,为什么要估计电路中的电流, (2)若在进行串联电路电流测量时,发现灯泡不亮且电流表没有示数,可能是什么原因造成的, (3)从实验所得的数据,你能总结出串、并联电路的电流规律吗, 实验九 电压表的使用 【实验类型】演示实验 【实验目的】知道正确使用电压表的规则,会使用电压表。 【实验原理】电压表的使用。 【实验器材及装置图】 器材:1号干电池4节 或学生电源,演示电压表1 只,小灯泡(附灯座)2个, 开关1个,导线若干。 【实验方法】 (1)连接电路 附图13:电压表的使 按照电路图连接电路,使得两个灯泡正常工作;若要测L1灯两端的电压时,把电压表并联在该灯两端;若要测L2灯的电压,用同样的方法进行测量。 (2)“+”、“—”接线柱的接法 在演示实验时,可选择一较大量程,使电压表指针偏转角度很小,随后把正、负接线 35 柱的连线对换,让学生观察指针方向偏转并受阻,说明如果指针方向偏转过大角度,指针很容易被打弯。因此“+”要接正极,“—”接负极不可调换。 (3)被测电压不要超过电压表的量程 演示时,可选择一个较大的量程测量灯泡L1两端的电压,此时指针偏转的角度很小,然后将电压表的量程换为较小的量程,再进行测量,让学生发现指针偏转的角度增大。引导学生设想,若量程过小,指针的偏转角度可能会超过最大量程范围,这样不但测不出待测电压值,电压表的指针还会被打弯甚至烧坏电压表。 因此,在实验前必须先估计待测电压的大小。若在预先不能估计电压大小时,可使用较大量程档,采用试触法来判断被测电压是否在量程范围。 【注意事项】 (1)电压表的使用前,查看指针是否对准了零刻度,如果没有对准,应先校准。 (2)在读数前,先确认使用的电压表的量程,然后根据量程确认每个大格和每个小格所表示的电压值。 (3)电压表要平放,待指针稳定后读数,读数时视线要指针所指的方向一致,在同一竖直面上。 【问题及讨论】 (1)电压表的使用与电流表的使用有那些相同的地方,那些不同的地方, (2)为什么在读数时,视线要与指针的方向一致,在同一竖直面上, (3)在选择量程时,若选的量程过大,对测量结果有没有影响,什么样的影响, 实验十 探究串、并联电路电压的规律 【实验类型】学生实验 【实验目的】正确使用电压表测量串联电路和并联电路的电压,探究串、并联电路电压的规律。 【实验原理】串联电路中的总电压等于各部分电路的电压值和,并联电路中的并列支路两端的电压都相等。 【实验器材及装置图】 器材:1号干电池3节或是学生电源,电压表1只,小灯泡(附灯座)2个,开关1个,导线若干。 附图14:串联电路电压关系 36 附图15:并联电路电压关系 【实验方法】 (1)按电路图把两个灯泡L1和L2串联起来接到电源上。分别测出灯泡L1两端的电压U1,灯泡L2的电压U2;再测出灯泡L1和L2串联后两端的电压U;重复以上步骤,将实验数据填入下列表格: 表8:串联电路数据表 观测对象 灯泡L两端的两端的和L串联后灯泡LL1212 电压U/ 电压U/ 的总电压U/ 1V2VV 测量结果 第一次 第二次 (2)按电路图把两灯泡L1和L2连接成并联电路,用电压表分别测量灯泡L1两端的电压U1,灯泡L2两端的电压U2;再测量灯泡L1和L2并联后两端的电压U;重复以上测量,将实验数据填入下列表格: 表9:并联电路数据表 观测对象 灯泡L两端的两端的和L并联后灯泡LL1212 电压U电压U的总电压U// / 1V2VV 测量结果 第一次 第二次 【实验现象及解释】 现象:在串联电路中,所测得U1和U2都比U小,发现U的大小为U1、U2之和;在并联电路中,所测得U1、U2和U的大小相等。 解释:串联电路中的总电压等于各部分电路的电压值和,并联电路中的并列支路两端的电压都相等。 【问题与讨论】 (1)通过实验你发现串联电路和并联电路用电器的电压之间的关系如何, (2)电压表的使用应注意一些什么问题, 实验十一 决定电阻大小的因素 【实验类型】演示实验 【实验目的】理解电阻是导体本身的一种属性,电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关;体会用控制变量法研究物理问题。 37 R,,l/s【实验原理】导体的电阻,决定导体电阻大小的因素是材料的电阻率、导体长度和其横截面积。 【实验器材及装置图】 器材:1号干电池2节,电阻定律演示器1台,演示电表1个,开关1个,导线若干。 在电阻定律演示器上固 定五条金属丝,上面3条分 别是长度1m、横截面积相 等的碳钢丝、锰铜丝和镍铬 丝;第4条也是镍铬丝,但 横截面积是第3条的两倍; 第5条同样是镍铬丝,其长 度是第3条的一半。 【实验方法】 附图15:探究决定电阻大小的因素 (1)按以上图连接好电路,连接电路时要保持开关是断开状态。 (2)分别将电阻率演示器中的5条导体丝接入电路,分别记录对应的电路中的电流。在实验演示时要注意电路中的电流不能大于演示电表的量程,测量读数时速度要快,保证电路通电的实验短,避免温度对电阻的影响。 (3)在电压相等的情况,通过电路的电流较小的金属丝的电阻较大。 【实验现象及解释】 现象:(1)通过实验发现3种 不同的金属丝接入电路后的电流关 系,得出它们的电阻关系。 (2)第3条和第4条镍铬丝,其材 料和长度相同,横截面积不同。接 入测量电路,实验发现如右图结论。 (3)第3条和第5条镍铬丝,其横 截面积相同,但长度不同,接入测 量电路进行实验,发现如右图结论。 附图16:实验结果 解释:导体的电阻与导体的材料有关;导线横截面积越小,电阻越大;导线越长,电阻也越大。 【问题与讨论】 (1)在进行实验测量时,为什么要通电时间短, (2)若要保证待测电阻丝两端的电压大小一样,该怎么办,画出电路图。 (3)在我们日常生活中各种用电设备的导线一般是用铝线或铜线,为什么不用铁线呢,铁线不是更加廉价吗, 38 实验十二 笔芯控制灯泡的亮度 【实验类型】演示实验 【实验目的】了解灯泡亮度发生变化的原因,为用滑动变阻器改变灯泡亮度做好知识准备。 【实验原理】在电路中接入不同长度的铅笔芯,其电阻就不一样,从而改变了电路中的电阻,使得小灯泡的亮度发生变化。 【实验器材及装置图】 器材:小刀1把,铅笔一支,1号干电池 2节,小灯泡(附灯座)1个,导线若干。 【实验方法】 (1)用小刀把铅笔剖开,剥出铅笔芯。 (2)按照右图连接电路,将芯的一端用 铜线绑紧,另一根铜线在铅笔芯上移动,观察 灯泡的亮度变化。 附图17:铅笔芯控制灯泡亮度 【实验现象及解释】 现象:观察到接入电路的铅笔芯的有效长度越长,灯泡越暗。即可移动的一根铜线越靠近绑定端灯泡越亮,远离绑定端时灯泡变暗。 解释:铅笔芯接入电路的有效长度越长,接入电路中的电阻也越大,电路中的电流变小,使得灯泡就变暗。 【问题与讨论】 (1)本实验通过改变什么使得小灯泡的亮度发生变化, (2)导体的电阻跟什么因素有关, 实验十三 怎样用变阻器改变灯泡的亮度 【实验类型】学生实验 【实验目的】了解滑动变阻器的结构及其工作原理,知道正确使用滑动变阻器。 【实验原理】通过滑动变阻器来改变电路中的电阻,从而改变电路中的电流,使得达到改变灯泡的量的。 【实验器材及装置图】 器材:学生电源1台,滑动变阻器、 小灯泡(附灯座)、开关、电表各1个,导 线若干。 【实验方法】 (1)先研究滑动变阻器的结构,弄清 楚它是怎么样来改变电阻的。思考下面一 些问题:?电阻丝什么位置的绝缘漆被刮 掉,为什么要挂掉, 附图18:使用滑动变阻器 39 ?哪两个接线柱之间的电阻是不变的,?哪两个接线柱的电阻最小,几乎为零,?移动滑片时,哪两个接线柱之间的电阻发生变化,是变大还是变小, (2)按照以上电路图连接电路。分别将滑动变阻器的AC、AD、BC、BD、AB、CD接线柱接入电路,闭合开关,滑动滑片,观察各种接法时灯泡的亮度变化情况。 【实验现象及解释】 现象:观察到接入AB两接线柱时,灯泡最暗,滑动片的滑动不影响灯泡的亮度;接入CD两接线柱时,灯泡最亮,滑动片的滑动也不影响灯泡的亮度;接入其它两接线柱时,随着滑动片的移动,灯泡的亮度随之发生变化。 解释:AB两接线柱的电阻最大且不变;CD两接线柱电阻最小,几乎为零;其它两接线柱之间的电阻是通过滑片的移动改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻大小,从而起到限制电流强度,改变灯泡的亮度。 【注意事项】 在以后使用滑动变阻器时,要注意选择接线柱,并保证在连接电路时使滑片处于最大电阻的位置。 【问题及讨论】 (1)要控制电路中电流的大小,可选择哪两个接线柱, (2)简单地讲述滑动变阻器的工作原理。 (3)自制一个滑动变阻器。 (4)滑动变阻器上方的铭牌上标有的数值有什么意义,对我们有什么提示, 实验十四 探究电阻上的电流跟两端电压的关系 【实验类型】学生实验 【实验目的】会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流;使用滑动变阻器来改变部分电路两端的电压;探究电流、电压和电阻的关系。 【实验原理】欧姆定律,导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。 【实验器材及装置图】 器材:电池组(4节)或学生电源、 开关、电流表、定值电阻(5Ω、10Ω和 15Ω各1个)、 电压表、滑动 变阻器、坐标 纸和若干导 线。 【实验方法】 附图19:欧姆定律 (1)选择好电流表和电压表的量程,按以上电路图连接好电路。 40 (2)同一个电阻,通过调节滑动变阻器改变电阻两端的电压及其通过的电流,记录数据,探究电压与电流的关系。 (3)选取阻值不同的电阻,通过调节滑动变阻器使它们两端的电压大小相等,记录它们的电流值,探究电流跟电阻的关系。 (4)数据表格: 表10: R=5Ω 1.5 3 4.5 6 电压U/V 电流I/A 表11: R=10Ω 1.5 3 4.5 6 电压U/V 电流I/A 表12: R=15Ω 1.5 3 4.5 6 电压U/V 电流I/A 【实验现象及其解释】 现象:阻值为10Ω的电阻,电流与电压的关系;定压为3V,电流与电阻的关系。 附图20:实验结果 解释:电阻一定时,通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比;电压一定时,通过电阻的电流与电阻的大小成正比。 【问题与讨论】 (1)电流与电压这两个物理量,哪个量随着哪个量变化, (2)本实验设计中,如何改变电压,并观察到变化的情况, (3)通过实验数据经过描点、连线得出数据图,你可以从图中得出什么样的规律呢, 41 实验十五 定性探究电阻的串联和并联 【实验类型】演示实验 【实验目的】知道串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大,并联电阻的总阻值的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。 【实验原理】两电阻串联,相当于导体变长,导体越长阻值越大;两电阻并联,相当于导体长度不变,横截面变大,所以阻值变小。 【实验器材及装置图】 器材:干电池组(4节), 两个阻值相同的电阻,小灯 泡、开关各1个,导线若干。 【实验方法】 (1)将一个定值电阻 R接在如图25的电路中, 附图21:串联电路的电阻 闭合开关,观察灯泡的亮度; (2)将两个同样阻值的 电阻R串联起来,接在电路 中,闭合开关观察灯泡的亮 度。 (3)将两个相同的电阻 R并联起来,接在如图电路中, 附图22:并联电路的电阻 闭合开关观察灯泡的亮度。 【实验现象及解释】 现象:接入一个定值电阻时,灯泡亮度亮些,接入串联的两个电阻时,灯泡暗些;接入并联的两个电阻时,灯泡更亮些。 解释:当接入串联的两个电阻时,电路中的阻值变大,电流变小,所以灯泡就会暗些;当接入并联的两个电阻时,电路中的阻值变小,电流变大,所以灯泡会变得更亮些。 【问题与讨论】 (1)灯泡的亮度改变是由于那些物理量的改变所引起的呢, (2)两个电阻串联,总电阻变大;两个电阻并联,总电阻变小;除了实验得出,还可以有什么方法来解释吗, 实验十六 测量小灯泡的电阻 【实验类型】学生实验 【实验目的】欧姆定律的应用;会同时使用电压表和电流表测量导体的电阻;了解灯丝电阻的特性。 【实验原理】根据欧姆定律可得到R=U/I,只要用电压表和电流表分别测出待测小灯泡两端的电压和电流强度,就可以计算出待测小灯泡的电阻值,这种方法叫做伏安法测电 42 阻。 【实验器材及装置图】 器材:干电池组或是学生电 源、电压表、电流表、滑动变阻 器、开关、待测小灯泡各1个, 导线若干。 附图23:测量小灯泡的电阻 【实验方法】 (1)按照以上电路图连接电路,断开开关,把滑动变阻器的滑片移到电阻最大位置。 (2)检查电路和电表的量程,均正确无误后,合上开关S。测得小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流强度。 (3)移动滑动变阻器的滑片,改变小灯泡两端的电压,进行多次测量。 4)将实验数据计入实验表格行进比较。 ( 表13:测量小灯泡电阻数据表 实验次数 电压U(V) 电流I(A) 电阻R(Ω) 灯泡的亮度 1 2 3 【实验现象及解释】 现象:调节滑动变阻器时,小灯泡的亮度也在改变,电压表、电流表的示数也改变。应用R=U/I计算出小灯泡的电阻不相等。 解释:调节滑动片时,改变了滑动变阻器连接在电路中的电阻,同时就改变了电路的电流和小灯泡两端的电压;电阻是导体自身的性质,受导体的材料、长度、横截面积和温度的影响,与电压和电流的大小无关,只是数值上等于电压和电流的比值。对于小灯泡来说,其材料、长度和横截面积都没有变化,而是因为小灯泡的亮度不同时,影响了灯丝温度的变化,所以计算出小灯泡的电阻有不等情况。 【注意事项】 (1)实验前先观察小灯泡上所标的额定电压和工作电流值,作为选择电源电压大小、滑动变阻器和电表量程的依据。 (2)连接电路时,将滑动变阻器的阻值调到使得电路中的电流最小的位置。 【问题与讨论】 (1)电路闭合之前问什么要把变阻器调到电路中电流最小的位置, (2)若滑动变阻器出现无法点解电路的现象,原因可能什么, (3)如果电表出现方向偏转时,你应该怎么做,造成方向偏转的原因是什么, 实验十七 电功率有大小之分 【实验类型】教师演示实验 43 【实验目的】感性认识电功率的定义。 【实验原理】用灯泡在额定电压下工作,亮度跟 其电功率的大小有关,额定功率大的灯泡消耗更多的 电能。 【实验器材及装置图】 器材:25W、100W的电灯泡各1个,电能表2 个,带保险丝开关1个,普通开关2个,导线若干。 【实验方法】如图在电路板上连接好电路,然后 打开总开关,分别闭合不同灯泡的开关,观察小灯泡 的发光量度和电能表转动的快慢。 附图24:比较灯泡功率 【实验现象及解释】 现象:100W的灯泡比25W的灯泡更亮,并且连接在100W的电能表的铝板转动的更快。 解释:电能表铝盘走的快慢不同,表示用电器消耗电能的快慢不同。100W的灯泡,在相同的时间内,将更多的电能转化为光能和发热,因此,连接100W灯泡的电能表铝盘转动快些,并且亮些。 【问题与讨论】 在灯泡中标有“220V 25W”字样,“220V”表示的是什么意思,“25W”又是表示什么, 实验十八 额定功率 【实验类型】教师演示实验 【实验目的】理解额定电压和额定功率。 【实验原理】小灯泡在额定电压下工作,其电功率为额定功率;工作电压低于额定电压时,其实际工作功率也小于额定功率;工作电压高于额定电压时,其实际工作功率大于额定功率。 【实验器材】“36V 25W”的灯泡1个,“220V 15W”和“220V 40W”的灯泡各1各,简易家庭电路试教板一个。 【实验方法】 (1)取一个标有“36V 25W”的灯泡,先使它在额定电压下工作,观察其发光情况。调节滑动变阻器,使该灯泡在低于额定电压和略高于额定电压下工作,观察其发光情况。 (2)取“220V 15W”和“220V 40W”的两盏灯泡,将它们并联接入电压为220V的电路中,观察它们的发光情况。 (3)取“220V 15W”和“220V 40W”的两盏灯泡,将它们串联接入电压为220V的电路中,再次观察它们的发光情况。 【实验现象及解释】 现象:在“(1)”中,灯泡在额定电压下工作属于正常发光,在高于额定电压下工作, 44 灯泡发光更亮;在低于额定电压下工作,其发光暗些。在“(2)”中,亮灯泡都是在额定电压下工作,“220V 40W”的灯泡亮些。在“(3)”中,反而“220V 15W”的灯泡发光亮些。 解释:当灯泡在额定电压下工作时,灯泡的发光亮度主要是看它们的额定功率的大小。相对于一个灯泡来说,工作电压大于额定电压时灯泡更亮,但很容易烧坏。 实验十九 测定小灯泡的电功率 【实验类型】学生实验 【实验目的】会用电流表和电压表测量小灯泡的电功率,理解额定功率和实际功率的区别及联系。 【实验原理】P=UI 【实验器材及装 置图】干电池组(2节) 或学生电源,滑动变阻 器、2.5V小灯泡(附灯 做)、电压表、电流表、 单刀开关各1各,导线 若干。 【实验方法】 附图25:测量小灯泡功率 (1)检查电表的指针是否对准零位置,若没有先进性校准调零。 (2)按照以上电路图接好电路,将单刀开关,根据小灯泡的额定电压选择学生电源的输出电压。对于本实验的输出电压可在3V-6V之间。电流表选用“0-0.6A”档,电压表选用“0-3V”档。 (3)把滑动变阻器R调到电阻最大值的位置,接通电源。调节变阻器,使电压表读数低于小灯泡的额定电压,观察灯泡的亮度,并记录此时小灯泡两端的电压值和通过灯泡电流值。 (4)移动滑动变阻器R的滑片,使小灯泡两端的电压与其额定电压相等,观察小灯泡的亮度,并记录此时电压表和电流表的读数。 (5)再次移动滑片,使小灯泡两端的电压略大于其额定电压,观察小灯泡的亮度,并记录此时电压表和电流表的读数。 (6)处理实验数据,对比小灯泡的实际功率随着外加电压变化而变化的情况。 表14:测量小灯泡的电功率数据表 小灯泡两端的电压 电压U(V) 电流I(A) 电功率P(W) 灯泡的亮度 等于额定电压 高于额定电压 低于额定电压 45 【实验现象及解释】 改变小灯泡两端电压时,通过其电流也随之改变,其实际功率也随之改变。小灯泡的发光亮度与实际功率有关,实际功率越大,灯泡就越亮。 【注意事项】 (1)连接电路时开关始终处于断开状态,电路连接好后要仔细检查,确保无误后才闭合开关。 (2)调节滑动变阻器的过程中,要首先明白向哪个方向滑动滑片可以使变阻器变大或变小,怎么调节能使小灯泡两端电压变大或变小。 (3)进行步骤“(5)”调节时,需要注意调节的快慢,以避免因实际电压超过额定电压过大而烧坏灯泡,且通电时间不能过长。 【问题与讨论】 (1)一个灯泡的亮度跟什么因素有关, (2)如何理解灯泡的实际功率和额定功率, 实验二十 探究通电导体产生的热量跟电流、导体电阻及通电时间的关系 【实验类型】演示实验、学生实验或课外实验 【实验目的】知道电流的热效应,探究得出焦耳定律。 2【实验原理】 Q,IRt 【实验器材及装置图】 器材:学生电源,4Ω相同阻值的铜丝3根,10Ω镍铬丝1根,保温瓶4个,电子温度计、滑动变阻器、电流表各3个,酒精、导线若干。 (1)探究产生热量与通过电流的关系: 附图26:等电阻情况 (2)探究产生热量与电阻的关系: 附图27:等电流的情况 46 (3)探究产生热量与时间的关系: 附图28:产生热量与时间的关系 【实验方法】 (1)电阻丝产生的热量与电流的关系:如图连接好电路,先进行测量三个保温瓶中酒精的温度。闭合开关后通过调节电路中的三个滑动变阻器的电阻,使得通过铜丝的电流值不同,通电一段时间后,用电子温度计再测量三个保温瓶的温度。 (2)电阻丝产生的热量与电阻的关系:如图连接电路,将阻值不同的铜丝和镍铬丝串联后接入电路中,使通过它们的电流大小相等。闭合开关前测量两个保温瓶中酒精的温度,闭合开关通电一段时间后再次测量两个保温瓶中酒精的温度。 (3)电阻丝产生的热量与时间的关系:如图连接电路,将阻值相等的铜丝并联后接入电路,通过改变它们通电的时间,观察保温瓶酒精温度的变化情况。 【实验现象及解释】 现象:在“方法(1)” 中,通电前和通电后三个保 温瓶的温度如图33: 在“方法(2)”中,通过两 电阻的电流大小相等,实验 结果如图34: 在“方法(3)”中,通电时间 越长其产生的热量也就越多。 附图29:产生热量与电流的关系 【注意事项】本实验通过 电阻的电流一般在5A左右的 大电流,在电流表量程的选择 上要注意;还要做好保温工 作,避免由散热而影响实验结论。 附图30:产生热量与电阻的关系 实验二十一 保险丝的作用 【实验类型】演示实验 【实验目的】增强安全用电的意识。 47 2【实验原理】由焦耳定律:可知,当通电导体中产生的热量与电流大小的平Q,IRt 方成正比,当电流过大,产生的热量过多,温度升高达到熔点时导体将融化。 【实验器材及装置图】 器材:学生电源、滑动变阻器、保险丝、铜丝、 导线。 【实验方法】 先在A、B之间接入一段细保险丝,调节滑动 变阻器的滑片,使电流增大到能使保险丝熔断的某 一值;再保持滑动变阻器滑片位置不变,即保持电 附图31:保险丝的作用 路中电流不变,在A、B之间换成一段较粗的保险丝,接通电路观察实验情况。 【实验现象及解释】 现象:用比较细的保险丝时,电流达到一定时保险丝被烧断,而铜丝安然无恙;换成较粗的保险丝后,同样的电流,保险丝还没有被烧断。 2解释:通过保险丝和铜丝的电流是一样的,有可知,电阻大的保险丝产生的Q,IRt 热多,它的温度很快升高,达到熔点而熔断;粗的保险丝比细的保险丝的电阻要小,同样的电流产生的热量较小,所以粗的保险丝较难烧断。 实验二十二 磁极间的相互作用 【实验类型】演示实验 【实验目的】知道磁极间的相互作用规律。 【实验原理】磁体间的相互作用,同名磁 极相互排斥,异名磁极相互吸引。 【实验器材极装置图】 器材:磁针、条形磁铁各1个。 【实验方法】 (1)将磁针支放在水平桌面上。 附图32:磁极间的相互作用 (2)等磁针稳定后,手拿条形磁铁,将磁铁的北极靠近磁针的北极,观察实验现象。再将将磁铁的南极靠近磁针的北极,观察磁极间的相互作用。 【实验现象及解释】 现象:同名磁极相互靠近,发现他们相互排斥;异名磁极相互靠近时,发现磁极相互吸引。 【注意事项】使条形磁铁的磁极逐渐靠近磁针的某一个磁极时,不要太近,更不要把磁针吸到磁铁上。 实验二十三 磁场的方向 【实验类型】演示实验 48 【实验目的】知道磁体周末存在磁场。 【实验器材极装置图】 器材:方木块1个,小磁针2组,条形磁铁1 个。 【实验方法】 (1)把条形磁铁放在木板上,把磁铁放在磁铁 周围几个地方。 附图33:磁场方向 (2)等磁针稳定后,观察磁针磁极的指向。 (3)在条形磁铁周围放上许多小磁针时,等磁针稳定后观察小磁针的指向规律。 【实验现象及解释】 现象:小磁针的N极总是指向磁铁S极的方向,小磁针的S极总是指向磁铁N极的方向。在磁场中的某一点小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。当在磁铁周围放很多小磁针时,可以根据小磁针的指向做出各点磁场的方向。 【注意事项】实验时因磁针还要收到地磁场的影响,在静止时,可能有点磁针所指的方向有所偏离,因此在选择条形磁铁时,磁性越强这种偏离越小。 实验二十四 用铁屑显示磁感线 【实验类型】演示实验 【实验目的】理解磁感线的概念。 【实验原理】用带有箭头的曲线方便、形象地描述磁场,即磁感线。这些曲线的方向就是小磁针在磁场中北极指向的方向。 【实验器材及装置图】 器材:条形磁铁2个,蹄形磁铁1个,玻璃板3块,铁粉。 附图34:用铁屑显示磁感线 【实验方法】 (1)把一个条形磁铁放在水平桌面上,玻璃版放在磁铁上面。 (2)将铁粉装入纱布袋内,将铁粉均匀地撒落在玻璃板上。 (3)轻轻敲玻璃板,使被磁化的铁粉颗粒在磁场作用下转动和移动,从而显示出条形磁铁的磁感线。 49 (4)将条形磁铁换成以上蹄形磁铁、两条形磁铁同名磁极相对、两条形磁铁异名磁极相对的情况,用同样的方法进行实验,观察它们的磁感线。 实验二十五 奥斯特实验 【实验类型】演示实验或学生实验 【实验目的】认识电流的磁效应,知道通电导体周围存在着磁场。 【实验原理】通电导体周围存在磁场。 【实验器材及装置图】 器材:直导线1根,磁针1个,干电池组,滑动变阻器、开关各1个,导线若干。 【实验方法】 (1)将电源、滑动变阻器、 开关、直导线用导线连接起来, 使直导线沿南北方向水平放置。 (2)把磁针放在水平桌面上, 且在直导线正下方。 (3)闭合开关给导线通电, 和断开开关观察小磁针的转动情况; 附图35:通电直导线的磁场 并通过滑动变阻器改变直导线中的电流,观察小磁针转动的快慢。 (4)改变电流方向,重做上述实验。 【实验现象及解释】 现象:导线通电时磁针发生偏转,切断电流时又回到原位;改变电流大小,电流越大时小磁针偏转的速度更快;改变电流的方向,磁针的偏转方向也相反。 解释:通电导线和磁铁一样,周围存在着磁场,当电流变大时,其磁场强度也随之增大;改变电流方向,磁场的方向也改变。 【注意事项】用单根导线进行实验时,要使得实现现象明显,要求通过直导体中的电流较大,一般要在1A以上,这样的电池有很大的损害,因此通电的时间一定要短,不能长时间观察。若用漆包导线绕成的多匝矩形线圈的一个边代替直导线,通过较弱的电流(1A以下)就能获得明显的实验效果,并通电时间可以稍长些。 【问题与讨论】 (1)在实验中,问什么要将滑动变阻器接入电路,滑动变阻器起到什么作用, (2)本实验可以从那些方面进行改进, 实验二十六 探究通电螺线管的磁场方向 【实验类型】学生实验 【实验目的】研究通电螺线管的磁场方向与电流方向的关系,得出右手螺旋定则。 【实验原理】通电螺线管的磁场与条形磁体磁场相似,磁场磁极与电流的方向有关。 【实验器材及装置图】 器材:螺线管2个,学生电源、纸板各1个,小磁针4个,铁粉,导线若干。 50 甲 乙 丙 附图36:螺线管的磁场方向 【实验方法】 (1)如图所示,把小磁针放到螺线管四周不同的位置,记录磁针N极的方向,这个方向就是该点磁场的方向。 (2)观察螺线管的结构,弄清楚螺线管导线中电流的方向;通过改变电流的方向, 重复以上的实验操作;把通电螺线管看做是一个磁体,找出其N极和S极。 (3)在螺线管的两端各放一个小磁针,并在硬纸板上均匀地撒上铁屑。通电后观察小磁针的指向,轻轻敲纸板,观察铁屑的排列情况。 【实验现象及解释】 通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似, 螺线管的磁场方向与通入电流的方向存在一定的关 系,满足安培定则。 【问题与讨论】 附图37:安培定则 (1)通电螺线管外部磁场有什么样的特点,与前面学习的什么磁体的磁场相似, (2)为什么要在螺线管中插入一根铁棒,对实验有什么影响, (3)螺线管内部的磁场可能是什么样的磁场, 实验二十七 研究电磁铁 【实验类型】学生实验 【实验目的】了解电磁铁的特性,研究影响电磁铁磁性强弱的因素。 【实验原理】电磁铁对磁性物体有吸引的作用,影响电磁铁磁性强弱的因素是线圈的匝数、通入的电流和铁芯的 材料。 【实验器材及装置图】 A A 器材:两个相同的大铁 钉、绝缘导线、开关、电源、甲 乙 滑动变阻器、一些曲别针和 电流表。 附图38:影响电磁铁磁性强弱的因素 【实验方法】 (1)制作:在一个铁钉上用绝缘导线绕50匝,另一个上绕100匝(铁钉上要垫纸,免与绝缘皮接触)。 51 (2)按设计的电路进行连接电路。 (3)应用控制变量分别探究影响电磁铁磁性强弱的因素。调节滑动变阻器,使电流增大和减小(观察电流表的指针的示数),从电磁铁吸引大头曲别针的多少,观察电磁铁磁性的强弱变化。 (4)按图乙连接电路,观察电磁铁磁性强弱的变化。 【实验现象及解释】 同一个螺线管,通入电流越大,电磁铁吸到的曲别针越多;对不同的螺线管,绕线匝数越多,电磁铁吸到的曲别针越多。得出结论是通过电磁铁的电流越大,磁铁的磁性越强;电磁铁线圈的匝数越多,磁性越强。 【问题与讨论】 (1)我们是如何来判别电磁铁磁性强弱,这种方法叫什么法, (2)电磁铁在生活中有的应用例子很多,你能列举出3个来吗, (3)本实验是通过如何来改变的电磁铁的电流的呢, 实验二十八 通电导体在磁场中的受力情况 【实验类型】演示实验 【实验目的】了解磁场对通电导线的作用。 【实验原理】通电直导线在磁场中受力。 【实验器材及装置图】蹄形磁铁、轨道版、电源、 直导线、开关各1个,导线若干。 【实验方法】 (1)按如图连接电路。把导体ab放在磁场里,接 通电源,让电流通过导线ab,观察它的运动情况。 附图39:导体在磁场中的作用 (2)把电源的正负极对调后接入电路,使通过导线ab的电流方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。 (3)保持导线ab中的电流方向不变,但把蹄形磁体上下磁极调换,使磁场方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。 【实验现象及解释】 “方法(1)”闭合开关,通过导体的电流由b指向a,观察到导体向外运动;“方法(2)”闭合开关后,导体ab的运动与刚刚方向相反;保持电流的方向,改变磁场方向时,ab的运动方向也随之改变。通电导线在磁场中要受到力的作用,力的方向跟电流方向、磁感线的方向有关,当电流的方向或者磁感线的方向改变时,通电导线受力的方向也改变。 【问题与讨论】 (1)如果电流的方向和磁感线的方向都变得相反,通电导线受力的方向会怎么样, (2)讨论一下通电导线的受力大小可能跟什么因素有关,自己设计一个实验进行验证你的猜想。 52 实验二十九 小电动机制作 【实验类型】课外实验或演示实验 【实验目的】了解直流电动机的结构和工作原理。 【实验原理】通电的导线在磁场中收到力的作用。 【实验器材及装置图】 器材:干电池组、蹄形磁铁、漆包导线、小刀、 电板和导线。 附图40:小电动机简图 【实验方法】把漆包线绕成约为3cm*2cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3cm。然后用小刀刮两端引线的漆皮,一端全部刮掉,另一端只刮上半周或下半周。如图安装各装置。 【实验现象及解释】接通电源后,观察到线圈转起来。这是因为通电矩形线圈在磁场中受到力的作用,并且力矩是同一方向,使得线圈转动起来;在刮漆的一半电路是通路,线圈有电流,受到一个方向的力矩;在不刮漆的一半电路断路,线圈中没有电流,线圈是靠惯性继续转动; 实验三十 电磁感应现象 【实验类型】学生实验 【实验目的】认识电磁感应现象,知道产生感应电流的条件。 【实验原理】在闭合回路中,导 体做切割磁感线运动时电路中产生 感应电流。 【实验器材及装置图】 器材:蹄形磁铁、演示电表、开 关各1个,直导体棒1根,自制规定 板1个。 【实验方法】 附图41:电磁感应现象 安装上图安装实验装置。尝试各种方法让闭合电路中产生电流。比如通过改变磁场的方向进行观察电流表指针的情况;或是让直导线沿不同的方向进行运动,观察实验现象。 【注意事项】 本实验效果要明显,一要增强磁感应强度,可以采用蹄形磁铁组,同时也增大了切割磁感线的导线长度;二要加快导线的运动速度,减少电路中的电阻。 实验三十一 发电机 【实验类型】演示实验 【实验目的】了解发电机的原理。 【实验原理】转动线圈使得通过线圈的磁通量发生变化,从而产生感应电动势。 【实验器材及装置图】 器材:模型式手摇发电机 53 【实验方法】 (1)观察模型式手摇发电机的构造。 (2)在发电机和小灯泡的电路里串联一个电流表,慢 慢转动线圈,观察电流表指针的摆动和小灯泡的亮度。 (3)取下电流表,仍然保持小灯泡和发电机连接,用 不同速度摇动转轮,观察灯泡亮度的变化。 【实验现象及解释】缓慢摇动转轮,观察到灯泡的发光很暗,而且出现时亮时暗的变化,同时电流表的指针左右 附图42:手摇式发电机 摆动。取下电表后,摇动转轮越快灯泡月亮。当摇动转轮越快,线圈切割磁感线的速度也 就越快,产生的感应电动势越大。 54 附录二:调查问卷 问卷1. 学生问卷 中学物理实验教学调查问卷(初中学生版) 你好: 这是一份关于目前中学物理实验教学的调查问卷。本问卷还包括背面的《初中物理实验题》。本调 查不记名,请你如实填写。谢谢你的合作~ 你的基本信息: 性别: 年级: 物理成绩 (优/良/中/差) 你所在的学校等级是 (如:省一级,市一级等) 1. 在老师“演示实验”课上,你通常如何做,( ) A、举手,主动上台配合老师实验 B、认真观察全过程并积极思考 C、一边看教材、一边观察物理现象 D、毫无兴趣、做自己的事 E、其他 2. 物理实验课前,老师 (有、无)要求预习实验内容,而你实际有无预习,( ) A、一直有 B、偶尔有 C、无 3. 你班的物理实验一般是如何开展的,( )而又你希望怎么开展,( ) A、学生动手,老师只是引导 B、老师详细讲解,再学生动手 C、老师讲解且操作一遍,再模仿 D、只是做实验练习题 4. 做物理实验时,一般是( )人一组进行实验的。( ) A、1个 B、2~3个 C、3个以上 5. 在上实验课时中,你在做什么,( ) A、自己动手认真做实验 B、与同学分工合作完成实验 C、在一边看其他同学做实验 D、玩弄实验器材 6. 在物理实验过程中遇到问题时你怎么做,( ) A、请教实验指导老师 B、自己搞清楚问题在哪里 C、忽略问题,继续往下做实验 D、放弃实验 7. 当实验难以完成时,主要的原因是( ) A、自己动手能力不好 B、实验器材太过陈旧 C、教材要求过高 D、老师对实验不够重视 E、老师的指导能力不足 F、其他 8. 经过物理实验课的学习之后,你自己的最大收获是 ( ) A、能帮助理解实验原理 B、学会实验操作技能和步骤 C、学会数据处理 D、有助于做实验习题 E、几乎没有收获 9. 在日常生活中,你对物理如何做到“学以致用”,( )(多选) A、尝试着维修或拆卸小家电 B、亲自动手改进某些生活用品 C、亲自动手做教材中课后小实验 D、运用物理知识解释物理现象 E、能做练习题目就可以 F、没有 10. 你理想中的物理实验课应该如何开展的,请谈谈你的看法, 55 问卷2. 教师问卷 中学物理实验教学调查问卷(初中教师版) 老师您好: 这是一份关于中学物理实验教学的调查问卷。本份问卷还包括背面的《物理实验开展情况调查表》。 本调查不记名,请您如实填写。谢谢您的合作~ 您的基本信息: 性别: 年龄: 教龄: 学历: 您所任教的学校等级是 (如:省一级,市一级等) 1. 本校有设立专门、正规的物理实验室吗,( ) A、 有,且配备专职指导老师 B、有,由任课教师轮流管理 C、没有 2. 实验室已老化或损坏的仪器占总仪器量的百分比是( )。 A、10%~20% B、20%~50% C、50%~70% D、70%以上 3. 您是否利用电教化技术辅助实验教学的开展,( ) A、有设备,经常使用B、有设备,有时使用C、有设备,几乎没使用 D、没有设备 4. 实验室器材能满足教材上要求的实验需求吗, A、完全能满足 B、能满足80,左右 C、能满足50,左右 D、很难能满足 5. 据您了解,您觉得培训对提高实验教学水平有帮助吗, A、有,完全能根据新课改的实验要求上课 B、有,基本能按新课改的实验要求上课 C、有,但很少,只是多增加点实验内容 D、没有,仍按照原来的方式上实验课 6. 您认为有必要开展操作性实验吗,( ) A、有,能激发学生学习兴趣,提高其动手能力 B、有,能提高学生考试成绩 C、没有,做实验不如讲实验 7. 在实验课上,课堂情况如何,( ) A、纪律良好,学生积极参与 B、纪律良好,学生应付式完成 C、纪律较差,学生应付式完成 D、纪律散漫,学生常搞小动作 8. 完成实验后,您会进行哪些教学安排,( )(多选) A、检查学生的实验结果 B、归纳总结实验 C、组织交流及实验拓展 D、要求学生实验数据处理与分析 E、布置相应的实验习题 F、查收实验手册 9. 为本学校开设实验课存在的主要困难是:( )(多选) A、实验器材不足 B、教材对器材要求过高 C、学生实验基础不好 D、教材对学生要求过高 E、学生兴趣不高,对实验不够重视 F、教师对实验不够重视 G、学期教学任务重,课时较紧 H、应试教育的影响 I、教师本身缺乏实验兴趣 J、教师自身实验能力欠缺 10. 实际,请您谈谈目前物理实验课应该如何有效地开展。 56 附录三:初中物理电学多媒体教学资源 主要是收集网络现有的初中物理电学多媒体教学资源,进行分析按章节归类。分为动 画材料、视频材料和文本料三大类,共收集到的资料742个文件,希望能为初中物理教师 提供一定的方便。 光盘中文件目录: 第五章:电流和电路 第一节:电荷 第二节:电流和电路 第三节:串联和并联 第四节:电流的强弱 第五节:探究串并联电路中电流的规律 第六章:电压、电阻 第一节:电压 第二节:探究串、并联电路电压的规律 第三届:电阻 第四节:变阻器 第七章:欧姆定律 第一节:探究电阻上的电流跟两端电压的关系 第二节:欧姆定律及其应用 第三节:测量小灯泡的电阻 第四节:欧姆定律和安全用电 第八章:电功率 第一节:电能 第二节:电功率 第三节:测量小灯泡的电功率 第四节:电与热 第五节:电功率和安全用电 第六节:生活用电常识 第九章:电和磁 第一、二节:磁现象 磁场 第三节:电生磁 第四节:电磁铁 第五节:电磁继电器 扬声器 第六节:电动机 第七节:磁生电 57 参考文献 [1]张德启、李新乡、张军朋等.物理教学论[M] .科学出版社,2005年版 [2]李学然、崔传海、韩家友等.初中物理实验教学[M].学苑出版社,1997年5月版 [3]张德启、李新乡、陶洪等.物理实验教学研究[M].科学出版社,2005年8月版 [4]陈菊.初中科学课程理念与实施[M].广西师范大学出版社,2003年5月第一版 [5]任志鸿.初中新课标优秀教案物理八年级下册[M].南方出版社 ,2008年版 [6]阎金铎.中学教师物理教育研究方法[M].教育科学出版社,1999年9月版 [7]梁旭.中学物理教学艺术研究[M].浙江大学出版社,2005年3月版 [8]曹磊、谭树杰.各国物理教学改革剖析[M].上海教育出版社,1997年7月第2次印刷 [9]中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准[M].北京师范大学出版社,2001.7,第1版 [10]物理课程标准解读[M].湖北教育出版社,2003 [11]课程教材研究所.义务教育课程标准实验教科书物理八年级下册.人民教育出版社 2006年10月第三版 [12]张剑中.初中物理课外小实验教学的实践与研究[D].西北师范大学,2007年9月 [13]张冬梅.高中物理演示实验设计方法的研究和实践[D].山东师范大学,2008年4月 [14]厐静.初中物理实验探究性教学实证研究[D]. 西南师范大学,2002年4月 [15]周秋红.农村初中物理探究式课堂教学的实践研究[D].河北师范大学,2008年4月 [16]刘浩.初中物理探究性教学的设计与实施[D].华中师范大学.2003年12月 [17]刘风荣、贺新强.中学物理实验[M].内蒙古人民出版社,1980年版 [18]扬介信、张大同.中学物理实验大全[M].上海教育出版社,1995年12月第1版 [19]陈庆菊.浅谈如何开展初中物理实验教学[J].中小学实验与装备,2008年04期 58 致谢 本文从选题、构思、开题、研究、成文等过程都是在张军朋教授的指导完成的。在此,我要对导师的悉心的关照、帮助和指导表示衷心的感谢~此外,感谢我们物理实验教学调查小组成员对本课题的调查工作的帮助~最后,我还要感谢我家人和符小丽对我的支持~ 59
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