高中物理演示实验教学设计探讨

高中物理演示实验教学设计探讨（一）中学物理演示实验现状

1.教材中实验的数量较少,配套教材的实验仪器不多3.定性实验较多，定量实验过少2.现有实验误差较大，效果差，只能是在近似的条件下成立4.实验探究与实际教学间的问题5.很少开展研究性学习或第二课堂活动第2页,共60页，2024年2月25日，星期天（二）实验在教学中的重要作用2.物理实验教学能使人主动地参与知识获取过程，培养手脑并用的能力1.物理实验能创设良好的学习情境4.物理实验能培养学生学习物理的兴趣，激发学生的学习潜能（视频１）、（视频２）3.物理实验能培养人的科学态度和科学作风5.物理实验能使人掌握获取信息、处理信息的科学方法６.物理实验能发展人的个性，培养人的创造性思维第3页,共60页，2024年2月25日，星期天（三）在物理实验教学中进行素质教育2.培养学生提出问题的能力1.培养学生自主实验能力放手让学生做好课内实验，培养他们自主实验的能力4.培养学生的创新精神和创新意识(14)3.培养学生设计实验的能力第4页,共60页，2024年2月25日，星期天物理课堂实验教学设计的意义课堂实验教学设计导入的实验教学设计知识技能应用的实验教学设计

课堂实验教学的整体设计

············几点实施建议内容第5页,共60页，2024年2月25日，星期天课堂教学是由课堂教学计划（教学方案）和教学实践两个阶段组成物理课堂实验教学设计属物理教育技术学的范畴。它要求以物理教学论揭示的教学过程规律为理论基础，运用系统科学方法，针对物理实验教学目标对课堂实验教学过程构成要素的集合作出最优的组合，开发并利用有助于实现实验教学目标的各种技术、手段、方法，并将这些技术加以体系化。第6页,共60页，2024年2月25日，星期天物理课堂实验教学设计的意义１．学习物理课堂实验教学设计是加强物理实验教学的现实需要

----例如：（1）在课堂教学的各个环节中,你打算选择哪些实验,

选择的依据是什么?选择哪些器材,选择的依据又是哪些？（2）你打算如何设计课堂教学结构，安排实验教学程序，为什么要这样安排？（3）你打算如何运用语言技能，边讲边演，边讲边做，引导学生观察，引导学生操作，引导学生思考，引导学生讨论，以达到一定的教学目的？（4）你如何实施课堂的实验教学组织和管理，使教学进程控而不死，活而不乱？第7页,共60页，2024年2月25日，星期天２．搞好课堂实验教学设计是发挥教学仪器设备的投资效益和开发实验教学功能的关键

实验能激发学生的兴趣，可是事情并不是那么简单。学生刚接触课堂实验的时候确实会表现出浓厚的兴趣，但随着年龄的增长和学习的深入，学生开始厌烦重复性的、枯燥的操作，特别是那些过多的结论已知的验证性实验。这种情况提醒我们，在激发学生操作兴趣的同时，是不是应该改变一下实验的内容和形式,进一步激发学生的思维兴趣呢?还有,如何使学生通过实验更深刻和持久地理解物理概念和定律？如何运用实验使学生更好地学习科学方法，理解理论与实验的关系？这些都涉及到课堂实验教学设计的问题。第8页,共60页，2024年2月25日，星期天３．通过课堂实验教学设计，可以提高教师实验教学工作科学化的水平和教学艺术性的修养。

超球教学案例返回超球视频竞速轨道视频第9页,共60页，2024年2月25日，星期天科技活动、游园活动照片东圃中学第10页,共60页，2024年2月25日，星期天广东实验中学第11页,共60页，2024年2月25日，星期天广州市第86中学第12页,共60页，2024年2月25日，星期天广州市真光中学返回第13页,共60页，2024年2月25日，星期天

在水槽底部的中央放置一枚硬币，再用玻璃杯把硬币罩上。从空间的各个方向对硬币和玻璃杯进行观察。１.你看到哪些有意义的物理现象？把它们一一记录下来。２.暂停观察，想象一下，还有哪些现象可能被观察到？３.再观察一下，看看是否又有新的发现？４.改变实验条件，如将杯中的压缩空气放掉一些，使杯内水的深度加大，再观察，如有新的发现，请记录下来。５.简述和用图示分析上述现象的原理。６.有哪些推测和理论分析可以得到进一步的实验验证？玻璃杯罩下的硬币返回第14页,共60页，2024年2月25日，星期天饮水鸟想你想得好苦啊！视频第15页,共60页，2024年2月25日，星期天（一）初步的观察（二）初步的思考（三）深入的实验和思考实验现象：奇异的饮水鸟是一只可前后来回摆和从一杯水中“饮水”的玻璃鸟。只要您把鸟头往下一按，它就会慢慢地开始摆动，最终把头浸入水中，其后，鸟就会自己调整，不需要进一步的外力，周而复始地循环运动。

第16页,共60页，2024年2月25日，星期天初步的观察1.鸟头上包裹着一层湿纱布，其温度比鸟的其他部分（如头部，腹部）低；2.随着鸟的低头和抬头，颈部中有液体上下流动：鸟低头前液体上流，鸟抬头前液体下流；3.长时间观察（十至十五分钟），鸟的摆有较明显的周期性。鸟振动的振幅没有明显的改变；但是在同一周期中，小鸟作阻尼振荡，在振动几乎快要停止的时候又突然低头饮水，一二秒钟后又抬头开始下一周期的振动。第17页,共60页，2024年2月25日，星期天初步的思考受力情况:重力和轴对鸟的支持力低头、抬头原因：合力矩不为零

只有重力有可能对轴产生力矩！

问题1:液体为什么会往上流呢?液体又为什么会往下流呢?问题2:鸟头的潮湿造成鸟头部温度比腹部低对鸟的周期性运动有没有意义？问题3:这只鸟是否会永远这样运动下去？它会不会饮水后不再抬头，或是抬头后不再饮水？也就是：鸟做持续运动的条件是什么？第18页,共60页，2024年2月25日，星期天深入的实验和思考液体热膨胀系数不大鸟各部分的温度的差异很小1.鸟体内的液体往上流是液面上下气压差产生的压力所致2.它是个封闭体，在内部若要产生压强差只有依靠液体的蒸气压强差3.首尾的温差正好能提供使同一种液体产生蒸气压差的条件。排除液体是受热膨胀所致实验验证!!!第19页,共60页，2024年2月25日，星期天低头原因湿温度下降压强P1减小P1P2P2>P1液体上流重心上移低头第20页,共60页，2024年2月25日，星期天抬头原因脱离液面水倒流整体重心下移，抬头第21页,共60页，2024年2月25日，星期天从以上原理中可以看出：（1）如果鸟头不湿润，则头部和腹部气室中气体的压强差为零，无动力推动液体上行，鸟也不会做周而复始的运动；（2）如果鸟头湿润，使头部低于水平线持续一段时间以消除侵水冲撞效果，鸟也不会抬头，结果事实也是如此；（3）如果鸟头湿润，理论上根本不需要扰动，鸟也会慢慢地开始运动；（4）如果鸟头湿润，决不会产生鸟抬头后不再低头的情况；（5）首尾温差越大，鸟运动的周期越小；（6）必须采用饱和蒸气压随温度变化较大的液体灌入鸟体内。第22页,共60页，2024年2月25日，星期天

从能量的转化角度来说，鸟在振动中补充的能量是以牺牲鸟布中水的内能为代价的。因此，奇异的饱水鸟决不是永动机，它的能量来自于外环境。不过，这种利用内能转化为机械能的模型或许可以给我们一些启发。是永动机吗???第23页,共60页，2024年2月25日，星期天试着自己做一个返回第24页,共60页，2024年2月25日，星期天

叠木块这里有五块砖请在不进行计算的情况下，把它们垒叠起来，要求最上面一块砖的俯视投影不与最下面的一块的底面重合，叠放时每块砖只能纵向安置，而不允许纵横交错。看谁垒叠得最快规则：按要求在一分钟内完成，则为胜利第25页,共60页，2024年2月25日，星期天计算方法一：设一块木块的重力为G，长度为L，第五块的重心落在第四块的X处，则根据力矩平衡可得，G×（L/2-X）＝G×X，所以X＝L/4，同理第五块和第四块的重心落在第三块的X处有，G×（L/2-X）＝2G×X，所以X＝L/6，以此类推，最后五块木块的重心落在桌面上。培养目标:

让学生理解力矩平衡的知识，培养他们的逆向思维能力。返回第26页,共60页，2024年2月25日，星期天实验十测电容器电容量的实验研究一、实验设计要求：1．测容量在1000μ左右的电解电容的电容量；2．可以在下列器材中选有用适当的器材；低压电源（交流、直流、稳压）；电阻箱（99999Ω、9999Ω）；多用表；电流表（0-0.6-3A）；电压表（0-3-15V）；开关（单刀单掷、单刀双掷）；滑动变阻器；停表等。

二、实验思考题：1．设计实验电路图，分析说明实验的原理。（分别画出用充电法和放电法进行实验的电路图，并说明用放电法实验的原理）实验电路图：①充电法②放电法（放电法）实验原理：2．能否用交流电？为什么？3．如果要求C=Q/U的公式进行测量，Q如何求得？U如何求得？4．若用直流（整流）电源输出，且用电压表测电压，电压表接在那里可以减少分流的影响（用充电法电路还是用放电法电路好）？5．在放电法电路中，电阻的大小选取对实验有何影响？6．如果电容器漏电，会对实验结果产生什么影响？三、写出完整的实验报告（记录实验数据，并在坐标纸上作出i-t图象，求出电容器的电容量C）四、如果只提供一只万用表和一只秒表，你能用最简单的方法估测出电容器的电容量吗？第27页,共60页，2024年2月25日，星期天学生选择的电路图中，哪些可行？哪些不可行？为什么？第28页,共60页，2024年2月25日，星期天用万用表估测电容大小的方法一：1.选择某合适的量程，使充电的时间足够长；2.用停表或手表测出充电所需的时间t；3.从欧姆表的中值刻度数R0,求出充电电路的等效电阻R=nXR0，(n为该档倍率）；4.根据充电规律，充电时间t=(3～5)RC。若取4RC，则C=t/4R。第29页,共60页，2024年2月25日，星期天用万用表估测电容大小的方法二：用欧姆表低倍率档充电；充电结束后，迅速转档到直流电压表档，电容就将对电压表高电阻放电，测出放电所需要的时间t；再从万用表面上读出电压表的每伏电阻值，乘以量程，就得到该电压表的内阻R；由t=(3～5)RC，同样可以估测出该电容的电容量C。第30页,共60页，2024年2月25日，星期天橡皮筋的伸长和所受拉力的关系第31页,共60页，2024年2月25日，星期天橡皮筋的伸长与拉力的关系第32页,共60页，2024年2月25日，星期天橡皮筋的伸长与拉力的关系第33页,共60页，2024年2月25日，星期天橡皮筋的伸长与拉力的关系第34页,共60页，2024年2月25日，星期天橡皮筋的伸长与拉力的关系第35页,共60页，2024年2月25日，星期天橡皮筋的伸长与拉力的关系第36页,共60页，2024年2月25日，星期天网址：.hk/apfslt/chinese/橡皮筋的伸长与拉力的关系返回第37页,共60页，2024年2月25日，星期天课堂实验导入的设计1.导入的主要任务和实验导入的意义(1)激发学习兴趣和愿望；(2)使具有课题意识，明确的学习目的；(3)动员必要的已有经验和认识，运用学会的学习方法。第38页,共60页，2024年2月25日，星期天2.实验导入的主要方法和选择依据(1)惊奇现象导入法

①大气压强——覆杯实验导入②大气压强——魔瓶实验导入③跳得更高——弹性势能的导入

(2)黑箱导入法①轮轴——魔索黑箱导入②能量的转换与守恒——魔筒导入

(3)配合故事导入法

①大气压强——模拟马德堡半球实验导入

(4)解决实际问题和实验竞赛导入法①两力的合成——拉健身弹簧导入②简单机械——撬木板导入(5)实验复习导入法①密度②大气压强——复习液体压强导入

③阿基米德原理——复习浮力实验导入

第39页,共60页，2024年2月25日，星期天(6)

悬念性情境导入教学中，在学生已有认知基础上，提出新问题，揭示新矛盾，故布疑阵，巧设悬念，引起学生认知的冲突，他们那种急于想得到理论上解释的欲望难以压抑，从而激发他们那种探求新知的欲望，在主动、轻松的心态中进入探求新知的状态，使枯燥无味的教学内容变得妙趣横生、活泼生动。结果出乎意料，学生的好奇之火被点燃，随着学习的深入，学生领悟到其中的道理，悬念的诱发和解决是学生不知不觉以愉快轻松的心情掌握知识。第40页,共60页，2024年2月25日，星期天(7)从生活性情境导入

心理学指出：青少年有渴望知道周围世界的好问心理，学生对周围事物感知的深度和广度十分有限，对绚丽多彩的世界总想知道为什么。让生活实例走进课堂，让学生了解事物发生的“真相”，认识事物发展的必然结果，课堂就变得充实而开阔了，学习更显得有趣和有用。每个学生都有规格相同的小口径、长柱型空瓶子（如可乐瓶、矿泉水瓶、雪碧瓶等）。教师另备有1号瓶（与学生的瓶子一样规格）和2、3号瓶（与1号瓶的高度相差较大）各一个，再备水适量。例:空气柱共鸣第41页,共60页，2024年2月25日，星期天(8)魔术型演示实验

将盛满水的透明玻璃瓶（相当于一个柱透镜）放在如图所示的字母框前面，同学们会清楚地看到这排字母，使玻璃瓶始终与纸面平行（图7），由左向右平移玻璃瓶，由于字母在柱透镜的焦距之内，将会看到这排字母的正立放大的虚像（图甲）。在向前移动玻璃瓶（图6），移动一定距离后，字母移到了柱透镜焦距之外，此时这排字母竟单数倒立，双数正立，且缩得一样小。即眼睛看到如图（图乙）所示的像

第42页,共60页，2024年2月25日，星期天第43页,共60页，2024年2月25日，星期天第44页,共60页，2024年2月25日，星期天

实验导入的类型很多，同一个课题可以有许多不同的导入方法。

选择的依据主要是教学内容的特点和学生的情况。一般在学习单元开始或课题比较平直和抽象时，可考虑选择趣味性较强的演示法和故事法；如果学生存在着较顽固的错误概念，就需要选择能激起强烈思维冲突的方法；如果课题与前面所学知识的联系性较强，而学生的准备知识又不足，则选择复习导入的方法；应用性强的课题，多引用联系实际的方法；对年龄较小的学生，可多用竞赛的方法。第45页,共60页，2024年2月25日，星期天3.实验导入的结构和要求(1)在导入阶段创设实验情境，提供新颖、奇特、惊险、多变的现象，(2)激发认知冲突，这是保持学生有意注意、激励学习动机最有效的途径。(3)明确目的，建立联系，这是导入定向的重要环节。在激起思维冲突以后，应当使学生明确学习的目标和解决问题的途径。返回第46页,共60页，2024年2月25日，星期天知识技能应用的实验教学设计易于激发学生解决问题的动机

经过精心设计的实践活动常常是很生动和形象的，有很大的吸引力。能很好地培养学生观察能力

这种实践活动要求学生亲自观察获取信息，并及时地获取是否符合自己设想的反馈信息。对学习科学方法和训练思维大有益处

实践课题常带有不同程度的综合性和非理想化的特点，蕴藏着极其活跃的因素，会出现许多意想不到的问题。能为各种学生提供全面而又有个性特长发展的条件

实践活动形式多样，在课堂实验教学中，我们应当注重知识技能应用阶段的设计，特别应当注重运用简单易行、灵活多样的小型实验进行思维和其它各种能力的训练。

通过实践训练对学生进行能力训练的优势：第47页,共60页，2024年2月25日，星期天1.运用小型实验，创设积极思维的情境

实例1：奇异的对接可乐瓶

实例2：小熊荡秋千

2.激发认知冲突，纠正错误观念实例1：变轻了，还是变重了？

实例2：气垫举人3.利用原型激发，注重方法迁移实例1：测金属块的质量为你提供的器材有：水盆，牛皮纸一张，铅笔，自行车轴用的小钢珠（每只1克）若干。请你设法测出一只金属块的质量。

4.运用黑箱方法，改善思维品质

实例1：检测激光的穿透本领

返回第48页,共60页，2024年2月25日，星期天课堂实验教学的整体设计课堂实验教学设计的任务是：(1)以单元为基本单位，确立目标体系和教学的总策略；(2)组织教材和选定实验；(3)设计学生的学习活动过程方案；(4)设计教师的教学方法（师生的相互作用）和手段的运用过程。(5)设计形成性评价的方法和强化与校正性反馈措施。第49页,共60页，2024年2月25日，星期天整体设计的指导思想

1．教学是科学，又是艺术。

要立足于学生的个性、教师的个性及当时的情境，展开多种多样的“最优”的教学2．应当着眼于长远的提高素质的目标，放弃追求急功近利的短期效应的观念，尤其是对待实验教学的认识。

3.处理好教师与学生的关系应当调动学生的学习积极性和主动性，应当提供学生有利于发展（动手、动脑、动口）的学习机会，启发学生的积极思考等4.处理好“个性化教学”与“集体学习”的关系

应将“个性化教学”与“集体学习”结合起来。在学生之间通过相互诱发、相互冲击、相互补充的作用，使每个人都得到发展5.处理好实验与其它教学手段的关系

第50页,共60页，2024年2月25日，星期天整体设计的思路与方法

课堂实验教学设计的基本模式教学目的分析教学内容分析教学目标编写教学策略设计教学实验选择教学程序设计教学评论设计教学对象分析第51页,共60页，2024年2月25日，星期天

以液体压强单元为例，其主要的实验体系如下图所示。

可以看出，该单元主要的实验多是通过液体对橡皮膜的作用而展开的：设计单元系列实验结构①说明：液体对容器底部的压强；液体对容器侧壁的压强；液体内部对上表面有压强；②演示液体内部的压强；③实验研究液体内部的压强规律；④推导液体内部压强的公式；⑤演示说明连通器的原理；⑥说明“少量的水可能产生巨大的压力”——深化理解液体压强的规律。

第52页,共60页，2024年2月25日，星期天①②③④⑤⑦⑥⑧连通器推导压强公式设想①将橡皮膜装在通管的底部，演示液体对容器底部的压强；②将橡皮膜装在容器的侧面，演示液体对容器侧壁的压强；③将底部装有橡皮膜的通管插入液体中，演示液体内部对上表面有压强；④设想在液体中放入一端与大气连通且带有橡皮膜的空盒，演示液体内部的压强；⑤在上述设想的基础上，加入U形管测压计，实验研究液体内部的压强规律；⑥将③中的实验方法演化，往管内加入液体，至橡皮变平，推导液体内部压强的公式；⑦将②中的装置深化，演示说明连通器的原理；⑧将①中的装置深化，演示说明“少量的水可能产生巨大的压力”——深化理解液体压强的规律。第53页,共60页，2024年2月25日，星期天返回第54页,共60页，2024年2月25日，星期天几点实施建议竖立正确的思想和信念，坚持教学改革；收集资源，制作教具，不断累积；改良、创新仪器，改变教学方式；加强信息技术与中学物理实验的结合；（仿真、数据采集、实验视频）正确面对各种制度，有准备地、适当地、有选择地实施教学，让素质教育落到实处；让学生在“玩”中学习，享受“教”与“学”的乐趣!!!第55页,共60页，2024年2