高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究論文
物理實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)是物理教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，方法和手段；實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論講授相配合，有利于學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的正確建立，深刻理解和鞏固掌握；實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，是發(fā)展學(xué)生智能的重要途徑；實(shí)驗(yàn)教學(xué)是幫助學(xué)生樹立正確觀點(diǎn)，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)的有效措施。
一、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證規(guī)律，突破教學(xué)難點(diǎn)
物理概念的形成和規(guī)律的建立，離不開實(shí)驗(yàn)事實(shí)的探討和驗(yàn)證。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌騽?chuàng)造出確實(shí)的，排除干擾的物理環(huán)境，學(xué)生在這種實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，在教師的啟發(fā)下，通過觀察，思考獲取最典型的物理環(huán)境，通過最簡(jiǎn)捷的思維活動(dòng)建立概念，總結(jié)規(guī)律，并把理論運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)，這對(duì)中學(xué)生來(lái)說(shuō)，可對(duì)物理基礎(chǔ)知識(shí)獲得比較深入，牢固的掌握和初步的運(yùn)用。
例如，“楞次定律”歷來(lái)是高中物理教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為突破這一教學(xué)難點(diǎn)，在課堂上讓學(xué)生都有一套儀器，把教師單一演示實(shí)驗(yàn)變成每個(gè)學(xué)生的探索性實(shí)驗(yàn)，采用邊教邊演示實(shí)驗(yàn)的方法，通過教師引導(dǎo)，啟發(fā)，由學(xué)生自己總結(jié)出“楞次定律”。這樣不但使學(xué)生加深了楞次定律的理解，也有效地提高了教學(xué)效果。
二、實(shí)驗(yàn)探索物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
實(shí)驗(yàn)具有趣味性，它能充分運(yùn)用學(xué)生的各種感官，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣�，F(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，興趣是產(chǎn)生動(dòng)機(jī)的重要條件，是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的一種心理表現(xiàn)，是一個(gè)人獲得知識(shí)，開闊視野，推動(dòng)學(xué)習(xí)的一種內(nèi)部強(qiáng)勁的動(dòng)力。因此，在物理教學(xué)過程中，通過實(shí)驗(yàn)為學(xué)生展現(xiàn)出生動(dòng)直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，將極大地吸引學(xué)生的注意力，有利于學(xué)生去研究物理現(xiàn)象，探索物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲。
高中物理課本中有許多物理規(guī)律的探索和得出是建立在物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。如高二冊(cè)“法拉第電磁感應(yīng)定律——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小”一節(jié)中，法拉第電磁感應(yīng)定律的得出是建立在三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。在教學(xué)過程中，通過演示導(dǎo)體切割磁感線，導(dǎo)體和磁體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，閉合電路的磁場(chǎng)發(fā)生變化，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出“穿過閉合電路的磁通量變化越快，感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大”這一結(jié)論。在這一實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上得出了“電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比”這一法拉第電磁感應(yīng)定律。這樣，學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上在頭腦中建立了法拉第電磁感應(yīng)定律，并且對(duì)這一定律的理解極為深刻。
三、通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，體現(xiàn)設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練思維方法
1、轉(zhuǎn)換法。物理學(xué)科是一門精確的定量化的學(xué)科，在物理實(shí)驗(yàn)中需要準(zhǔn)確地測(cè)定物理量，但許多物理特征，過程或物理量要想直接觀測(cè)有困難，可以把所要觀測(cè)的變量轉(zhuǎn)換成其他間接觀察和測(cè)量，這就是轉(zhuǎn)換法。高一冊(cè)物理教材中體現(xiàn)轉(zhuǎn)換法的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)有“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”，該實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a，是根據(jù)在各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移之差s與a之間滿足關(guān)系Δs=s4—s=s5—s2=s6—s3=3aT2，把對(duì)a的測(cè)量轉(zhuǎn)換為s與T的測(cè)量。
2、比較法。比較法就是在一定的實(shí)驗(yàn)條件下找出研究對(duì)象之間的同一性和差異性。比較是認(rèn)識(shí)事物的基礎(chǔ)，因而廣泛用于物理實(shí)驗(yàn)中，從而來(lái)探索物理規(guī)律。在高一冊(cè)物理教材中，“平拋物體的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)將平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)相比較，從而說(shuō)明了平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向速度的大小并不影響平拋物體在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，在此基礎(chǔ)上學(xué)生就較易理解平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律了。
3、控制法。在高中物理實(shí)驗(yàn)操作過程中，往往存在著多種變化的因素，為了研究它們之間的關(guān)系可以控制一些不變量，依次研究某一因素的影響，這種方法稱之為控制法（或控制變量法）。例如，在研究物體的加速度跟物體受的外力及物體的質(zhì)量之間的定量關(guān)系的演示實(shí)驗(yàn)中，為了弄清楚外力F，質(zhì)量m兩個(gè)因子中的每一個(gè)分別對(duì)物體加速度a的影響，必須這樣來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在m一定的條件下改變F，考察a—F之間存在的`函數(shù)關(guān)系；在F一定的條件下改變m，考察a—m之間存在的函數(shù)關(guān)系。上述研究方法就是控制法的典型例子，由此可見，控制實(shí)驗(yàn)條件的思想是物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思想之一。事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們都必須適當(dāng)?shù)乜刂茖?shí)驗(yàn)的條件，又如在高一冊(cè)“向心力，向心加速度”這一章節(jié)中，用向心演示器進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行這樣的操作：在半徑r和角速度ω一定時(shí)，考察向心力F與質(zhì)量m的關(guān)系；在質(zhì)量m和半徑r一定時(shí)，考察向心力F與角速度ω的關(guān)系；在質(zhì)量m和角速度ω一定時(shí)，考察向心力F與半徑r的關(guān)系；從而得出勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的公式F=mrω2。在上述實(shí)驗(yàn)操作步驟中，控制條件是為了創(chuàng)設(shè)有利于物理規(guī)則推導(dǎo)的物理環(huán)境，突出反映研究對(duì)象本質(zhì)的物理量間的關(guān)系，以進(jìn)行有目的研究。
4、留跡法。在物理實(shí)驗(yàn)中，有些物理現(xiàn)象瞬間即逝，如運(yùn)動(dòng)物體所處的位置，軌跡或圖象等，用一定的方法把這些物理現(xiàn)象記錄下來(lái)，然后通過測(cè)量或觀察來(lái)進(jìn)行研究，這就是留跡法。高一冊(cè)物理學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”和“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”中，就是通過紙帶上打出的點(diǎn)記錄下小車和重物在不同時(shí)刻的位移，從而求出小車的加速度和重物的速度；又如在“平拋物體的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中，利用閃光照相記錄自由落體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡來(lái)研究物體平拋運(yùn)動(dòng)所遵循的物理規(guī)律。上述兩例都是在物理實(shí)驗(yàn)中采用了留跡法。
科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，本身就是要求具有實(shí)事求是的態(tài)度。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要嚴(yán)格要求學(xué)生尊重事實(shí)，忠于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，反對(duì)弄虛作假；要求學(xué)生認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)，踏踏實(shí)實(shí)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，逐步養(yǎng)成按科學(xué)規(guī)律辦事的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。
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