物理實驗設(shè)計的基本方法

1、物理實驗設(shè)計的基本方法物理實驗設(shè)計的基本方法2007年10月20日來源:網(wǎng)友供稿作者:未知字體:[大中小]物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，而我們目前的物理教學(xué)，基本上是停留在關(guān)于物理學(xué)的知識系統(tǒng)的歸納和理論體系的闡述上，就連物理實驗本身的教學(xué)，也是按教材的分析按部就班地進行純理論的講解其弊端是顯而易見的，如果考查的實驗不是教材所限的實驗?zāi)兀恳?、實驗設(shè)計教學(xué)的必要性一、實驗設(shè)計教學(xué)的必要性１９９６年上海高考第四（５）題要求測定陶瓷管上均勻電阻膜的厚

2、度，就屬于設(shè)計型實驗但由于題目給出了全部實驗器材和所有相關(guān)量，使實驗定位在電阻或電阻率的測定上，又大大降低了實驗難度，只屬于局部設(shè)計型實驗無論命題者出于何種考慮，設(shè)計型實驗畢竟半遮半掩地出現(xiàn)了，這多少給教學(xué)工作者提了個醒１從小處著眼，加強實驗設(shè)計教學(xué)１從小處著眼，加強實驗設(shè)計教學(xué)上海作為高考改革的試點城市，其成功的改革將為全國高考提供可能的改革方向，甚至一些新穎的題型和情境，都可能為全國高考所借鑒如１９９６年全國高考第２１題就是從１９９

3、５年上海高考第一（５）題脫胎而來的無疑上海高考關(guān)于實驗設(shè)計的考查是又一個成功的改革舉措，極有在全國推廣的價值而物理《考試說明》中要求“會用在這些實驗中學(xué)過的實驗方法”，也為實驗設(shè)計的考查在全國的推廣提供了可能２從大處著眼，加強實驗設(shè)計教學(xué)２從大處著眼，加強實驗設(shè)計教學(xué)著名核物理學(xué)家錢三強先生在為郭奕玲、沈慧君編著的《物理學(xué)史》所作的序中，曾嚴厲指出：“今天我們科學(xué)界有一個弱點，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關(guān)系……”

4、我們常常教育學(xué)生“應(yīng)該……”“必須……”；我們的考試題目常常不惜筆墨描述背景、附加條件，最后只有一個小小的空格“是……”這樣培養(yǎng)選拔出來的人才在學(xué)校是好學(xué)生，步入社會是好職員，大腦中只是機械地跳動著兩個問題：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常常：“完成”的相當漂亮，但思想僵化，毫無創(chuàng)見這正是我們的悲哀！長期以來的這種教育選拔模式，致使我們現(xiàn)在仍只能在很羞澀地提到幾個美籍華人時才有一種借來的榮光與自豪！思想不活躍，是因為我們給了學(xué)生太

5、多的“必須”的限制；思想僵化，是因為我們留給學(xué)生太少的“可能”的余地實驗設(shè)計的教學(xué)，正是活躍思想，培養(yǎng)能力的一種好方法，授以實驗的基本方法，讓學(xué)生自己去考慮有哪些可能的做法，自己會怎么做（１０）在焦耳測定熱功當量的實驗中，若能測出水的質(zhì)量和升高的溫度，算出水增加的內(nèi)能，再測出重物的質(zhì)量和下落的高度，同樣可測定重力加速度（１１）帶電粒子在的勻強電場平行板電容器中平衡時，ｍｇ＝ｑＵ／ｄ若Ｕ、ｄ和帶電粒子的荷質(zhì)比（ｑ／ｍ）可測定，則ｇ可測出（

6、１２）假設(shè)一物體在地球表面附近繞地球做圓周運動，ｍｇ＝ＧＭｍ／Ｒ２，ｇ＝ＧＭ／Ｒ２…………２選擇方案，簡便精確２選擇方案，簡便精確對于每一個實驗?zāi)繕耍伎赡艽嬖诙鄺l思路、多種方案教材中關(guān)于某個實驗?zāi)繕说膶嶒灧桨?，也只是眾多方案中的一種，而且不一定是最好的一種，而只是較可行的一種那么在眾多實驗方案中，我們應(yīng)如何選擇呢？一般來說，選擇實驗方案主要有三條原則：（１）簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便，各量易測應(yīng)盡量避免實施那些原理復(fù)雜

7、、操作繁瑣和被測量不易直接測量的實驗方案（２）可行性原則實驗方案的實施要安全可靠，不會對人身和器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，不能脫離實際，不能超出現(xiàn)有條件（３）精確性原則不同的實驗方案，其實驗原理、所用儀器以及實驗重復(fù)性等方面所引入的誤差是不同的在選擇方案時，應(yīng)對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的實驗方案以上三原則通常要綜合考慮在前述方案中，方案（１）中常用的測力計誤差較大；（２）中Ｆ⊥和ａ⊥均不易測定；（

8、３）中θ和ｔ不易測定且難以保證斜面足夠光滑；（４）中θ、ｔ和μ均不易測定；（５）中若用秒表計時人為因素較大，若用打點計時器計時，紙帶受振針阻力與通常小物塊所受重力相比不能忽略；（６）中儀器先進但一般中學(xué)沒有；（７）中若用閃光照像技術(shù)則是一種好方案，但設(shè)備和技術(shù)都達不到要求，若用平拋運動的研究方法誤差較大；（８）中θ和ｖ０的測量難度較大；（９）中相對而言較切合中學(xué)實際；（１０）中需測定的物理量多且很難采取絕熱措施；（１１）中學(xué)階段不易測定