1、突破物理疑難實(shí)驗(yàn)案例與策略,黃 國(guó) 雄,引 入 形形色色的疑難實(shí)驗(yàn),繩波演示實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)做不成功 現(xiàn)象極不明顯 實(shí)驗(yàn)誤差太大 結(jié)果匪夷所思 儀器可靠性差,一、疑難實(shí)驗(yàn)形成的原因,1實(shí)驗(yàn)的難度是相對(duì)于教學(xué)要求而言的。 作為教學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)，和科學(xué)研究中的物理實(shí)驗(yàn)有一個(gè)最重要的區(qū)別，那就是 教學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)不僅要體現(xiàn)物理思想、符合科學(xué)性原則， 而且必須反映教學(xué)思想、符合教學(xué)原則，實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)。,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的描繪實(shí)驗(yàn),要在所獲得的圖象與振動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)之間建立起盡可能直接的、必然的聯(lián)系，以便學(xué)生理解圖象所反映的物理意義,2.實(shí)驗(yàn)的難度是相對(duì)于教師的知識(shí)、能力和經(jīng)驗(yàn)而言的。 有很多實(shí)驗(yàn)不是疑難問題，但是到

2、了新教師手里，卻成了難題。 實(shí)驗(yàn)者必須有比較扎實(shí)的基本功。必須在掌握有關(guān)知識(shí)的同時(shí)，花時(shí)間去認(rèn)真琢磨、體會(huì)實(shí)驗(yàn)的奧妙，將資料上的介紹、別人的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)化為自己的真正理解和切身體會(huì)，并堅(jiān)持在實(shí)踐中不斷摸索和積累，才能練就出做好實(shí)驗(yàn)的真功夫。,3. 實(shí)驗(yàn)的難度是相對(duì)于儀器本身的缺陷而言的。 儀器本身的缺陷也是導(dǎo)致疑難實(shí)驗(yàn)問題的一個(gè)重要原因。 一是在儀器的生產(chǎn)和配備上對(duì)新技術(shù)、新成果的反映太遲鈍，這樣使得一些已經(jīng)很好地解決了的疑難問題由于沒有新的儀器可用而依然疑難如故； 二是不少儀器由于粗制濫造導(dǎo)致可靠性很差，使一些根本不難做的實(shí)驗(yàn)由于沒有合格的儀器可用而成為疑難實(shí)驗(yàn)。,二、疑難實(shí)驗(yàn)研究的方法,1.針對(duì)

3、教學(xué)的需要，一個(gè)一個(gè)地解決問題，積累知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。 2. 要善于透過具體的疑難實(shí)驗(yàn)的研究，發(fā)現(xiàn)共同的、規(guī)律性的東西。舉一反三 案例：不用換向器的直流電動(dòng)機(jī)。,不用換向器的直流電動(dòng)機(jī),改進(jìn)：不用定子的電動(dòng)機(jī),最簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)之一,最簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)之二,3.實(shí)驗(yàn)研究需要理論的指導(dǎo)。 案例：浮力研究,教學(xué)受歡迎 教研有成果 當(dāng)教師有樂趣,案例：反思浮力，一舉三得,4.要深入研究實(shí)驗(yàn)中的物理過程 案例：“紙飛蛋落”的慣性實(shí)驗(yàn),案例：“紙飛蛋落”的慣性實(shí)驗(yàn),質(zhì)量是物體慣性大小的量度。一個(gè)演示慣性的實(shí)驗(yàn)，物體慣性竟與質(zhì)量大小無關(guān)，而是由與慣性無關(guān)的摩擦來決定，這使得我們不得不要考慮它作為慣性演示實(shí)驗(yàn)的合適性問題

4、。,5.要以科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神對(duì)待疑難實(shí)驗(yàn)。 案例：雙鋁環(huán)實(shí)驗(yàn),不可思議的雙鋁環(huán)實(shí)驗(yàn),2008上海高考題,老師做了一個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察：一輕質(zhì)橫桿兩側(cè)各固定一金屬環(huán)，橫桿克繞中心點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，老師拿一條形磁鐵插向其中一個(gè)小環(huán)，后又取出插向另一個(gè)小環(huán)，同學(xué)們看到的現(xiàn)象是（ ） A.磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) B.磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) C.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) D.無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),B,丁肇中：實(shí)驗(yàn)精神應(yīng)該成為中國(guó)文化的一部分,三、突破物理疑難實(shí)驗(yàn)的案例與策略,1.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法 案例1：測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù) 案例2：探究加速度與物體的受力和質(zhì)量的關(guān)系

5、案例3：探究功與速度變化的關(guān)系,“測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn),“測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn),改進(jìn)：A變動(dòng)為靜,“測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn),“測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn),再改進(jìn)：拉力傳感器,案 例 探究加速度與物體的受力和質(zhì)量的關(guān)系,A組:在采用氣墊導(dǎo)軌、光電門及電子計(jì)數(shù)器裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，去掉懸掛物和細(xì)繩，用一塊木板將氣墊導(dǎo)軌的一端墊高（？） 用G1代替細(xì)繩對(duì)滑塊的拉力，避免由此帶來的系統(tǒng)誤差。,B組:在實(shí)驗(yàn)過程中，需要多次改變砂和砂桶的質(zhì)量并稱出它們的質(zhì)量。學(xué)生按事先的設(shè)定先在天平右盤放好砝碼（？），再在天平左盤放上砂桶，然后緩慢的向砂桶內(nèi)倒入細(xì)砂（？） ，直到天平平衡為止。 既不違背天平測(cè)質(zhì)量的原理，又能使砂和砂

6、桶的質(zhì)量按我們的要求去改變，對(duì)于砂和砂桶的質(zhì)量大小和質(zhì)量改變量的控制更有主動(dòng)權(quán),計(jì)算也方便。,C組:在實(shí)驗(yàn)過程中，需要分別改變F和M，并測(cè)出a.但該組認(rèn)為，也可以同時(shí)改變F和M，并測(cè)出a. 通過數(shù)據(jù)分析、猜想、驗(yàn)證，可以得出F=Ma的結(jié)論，也達(dá)到同樣的目的。 非不能為也，乃不便為也。,對(duì)策抓住契機(jī)，小題大做,將這幾組學(xué)生的做法及其理由交給全班同學(xué)討論 最后由全班學(xué)生對(duì)各組學(xué)生的做法給予評(píng)價(jià),面向全體美國(guó)人的科學(xué),科學(xué)不只是大量知識(shí)的凝聚，也不只是一種積累知識(shí)、驗(yàn)證知識(shí)的方法，它也是一種融入了人類價(jià)值觀的社會(huì)活動(dòng)。 建議老師注重下列做法：歡迎好奇心、獎(jiǎng)勵(lì)創(chuàng)造性、鼓勵(lì)健康的質(zhì)疑精神、避免教條主義

7、學(xué)生應(yīng)該感受到科學(xué)是一個(gè)加深理解的過程，科學(xué)不是一成不變的真理。這就意味著，教師必須小心，不要給人他們本人或教科書具有絕對(duì)權(quán)威，他們的結(jié)論總是正確的印象。,“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),核心:相同的橡皮筋 問題:無檢驗(yàn),“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),改進(jìn):借用牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)裝置,“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),改進(jìn)：利用拉力傳感器和速度傳感器探究,圖12,2.創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境 案例1：光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 案例2：在太空做實(shí)驗(yàn) 案例3：在月球做實(shí)驗(yàn) 案例4：在赤道做實(shí)驗(yàn),“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn),“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn),案例1：在太空做實(shí)驗(yàn) 案例2：在月球做實(shí)驗(yàn) 案例3：在赤道做實(shí)驗(yàn),3.提高操作技能 案例1：香

8、煙不倒實(shí)驗(yàn) 案例2：超級(jí)球?qū)嶒?yàn),“香煙不倒”實(shí)驗(yàn),4.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)研究 案例1：靜電實(shí)驗(yàn) 案例2：雙鋁環(huán)實(shí)驗(yàn),靜電實(shí)驗(yàn),5.深化理論指導(dǎo) 案例1：自感實(shí)驗(yàn),自感實(shí)驗(yàn),時(shí)間常數(shù)=R1/L越大越好,自感實(shí)驗(yàn),改進(jìn)：發(fā)光二級(jí)管顯示電流方向變化,自感實(shí)驗(yàn),改進(jìn)：利用傳感器精確顯示,自感實(shí)驗(yàn),“千人震”實(shí)驗(yàn),改進(jìn)：以人為本,“魚震”實(shí)驗(yàn),改進(jìn)：千人震 魚震 射猴 婦聯(lián)的抗議,6.突出方法教育 案例1：微小形變放大實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)與探究：觀察桌面的微小形變,7.引進(jìn)科技新成果 案例1：搖繩發(fā)電實(shí)驗(yàn) 案例2：簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī) 案例3：磁懸浮列車模型,“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn),“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn),“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn),“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn),“測(cè)量摩擦因數(shù)”實(shí)驗(yàn),改進(jìn)：微電流放大器 電流傳感器 強(qiáng)磁鐵,案例：超導(dǎo)（液氮）磁懸浮列車,案例：電磁炮,8.化繁為簡(jiǎn)，突出物理本質(zhì) 案例1：可樂瓶計(jì)時(shí)器 案例2：神奇的軌道,可樂瓶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,9、化平凡為神奇,沿哪條軌道滾得更快？,滾動(dòng)快慢與凹槽的哪些因素有關(guān)？,9.利用多媒體技術(shù)