课外物理实验设计
课外物理实验设计
物理学是研究自然界中各种物理现象的规律和物质结构的科学，是一门以实验为基础的科学。一切物理知识，包括物理概念、规律、理论等，都是建立在实验的基础上的。因此，培养学生的实验操作能力，掌握物理学的研究方法，养成实事求是的科学态度，将有利于学生将来学好物理。这是我们当前实施素质教育，提高学生实验素质的一个重要方面。下面我就谈一下初中物理实验教学中一些不成熟的看法，还请大家批评指正。
初中物理实验课首先要教会学生如何使用各种基本仪器，这是学好物理实验的基础。初中物理的基本仪器有：直尺、量筒、游标卡尺、千分尺、秒表、天平、温度计、弹簧测力计、压力计、气压计、密度计、滑轮、凸透镜、凹透镜、电流表、电压表、滑动电阻、电阻箱等。物理教学大纲要求“学会正确地使用仪器进行观察、测量和读数”。学生应了解这些仪器的构造、原理、用途，掌握仪器的范围、使用方法和规律，从而熟练正确地读出仪器。在介绍这些基本仪器的使用方法时，应把握各种基本测量仪器的共性和个性，以作指导：
1. 各种基本测量仪器都有一定的量程，要求学生在使用各种基本仪器前，了解其量程，并能判断被测对象的情况网校头条，选择合适的量程，避免超出量程而损坏仪器。
2、使用测量仪器前，通常要“校准零位”，否则测量的数据误差较大，不准确。因此，在教学过程中，学生在使用基本测量仪器前，一定要养成“校准零位”的习惯。
3、能正确读数。要让学生掌握读数的一般方法，关键是能读出仪器的最小刻度值，并能根据最小刻度估算出一位有效数字。同时，还要学会正确的读数姿势。例如：用量筒读数时，视线要与液面保持水平，不能上下看。如果是凹的液面，就读凹的部分，如果是凸的液面，就读凸的部分。
4、根据仪器的构造原理掌握其特点。例如滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝长度来改变电流的，因此接线时应遵循“一上一下”的原则，同时接上下方或上方的两个接线端子，都不能改变电流。天平是依据杠杆的平衡条件制作的，因此在使用前和称量时，必须使杠杆保持平衡，同时要严格保护好叶片，学生必须了解保护叶片的重要性，才能自觉遵守使用方法和规则。温度计是利用液体的热胀冷缩特性制作的，因此根据热平衡原理，测量液体时，温度计不能离开被测液体，必须在温度计内液柱稳定时读数。这样，结合各种仪器的共性和个性来学习、记忆，可以达到“事半功倍”的效果。
其次，实验过程中的实际操作能力是整个实验成功的关键，所以培养学生的操作能力是物理实验教学中至关重要的一环。那么实验教学中应该培养学生什么样的操作能力呢？
1、培养学生根据实验原理设计实验、实验方法的能力。首先要求学生明确每个实验的目的和原理，根据实验原理设计实验，包括用什么物理定律、公式、原理图，选用什么设备等，还要搞清楚已知量有哪些，要测量什么，然后选择所需的仪器和实验条件，再设计实验步骤，画出记录表。其次培养学生正确调整和安装仪器仪表的能力，如：做电工实验时，要按电路图连接电路，连接导线时要断开开关，电路要分为干线和支线，从电源端开始，顺着干线依次进行，再是支线。导线最好用几种颜色，干线和支线用一种颜色。在接线端子上连接导线时，导线要按顺时针方向绕制。电路接好后要检查、摸一下，确认无误后才能通电。 这种能力的培养首先要通过示范，让学生模仿、学习，然后逐渐提高到由老师讲解方法和注意事项初中物理课外小实验，学生自主安装、调试、连接。
2、培养学生正确记录实验数据、进行数据计算分析、得出正确结论的能力。这是实验成功的关键。培养学生这方面的能力，要求学生集中注意力，相互配合，按实验步骤有条不紊地操作和读取测量数据。有些实验要求测量或操作时动作要迅速，要把握时机。例如，测量温度时，应在温度计内液柱稳定时读数；电测量时，应在开关闭合、调节滑动变阻器时，读取电流表、电压表的读数，否则，读数会受到电阻器长时间发热的影响。要按实验的顺序测量和记录所要测量的物理量。一般要求学生在实验前设计表格。表格设计要求是：能记录直接测量的物理量，能填入计算的中间数据和最终数据等。数据记录要完整。 例如，用尺子测量物体的长度，记录的结果应有准确值、估算值和计量单位。在分析处理数据时，如发现不合理的数据，应重新测量数据。应指导学生按照有效的操作规则处理数据，对实验结果进行适当的分析和讨论，如：数据说明了什么？与理论计算的偏差是什么？实验结果的物理意义（结论）是什么？
3.学生应理解误差的概念，学会初步的误差计算与分析。指导学生分析实验误差产生的原因，讲解实验中的误差主要有系统误差和偶然误差。系统误差主要是由于仪器本身的缺陷、实验原理和装置不完善等引起的，如：风吹引起天平的误差；仪表指针没有对准零刻度等。减少系统误差的方法是校准仪器或改进实验方法。偶然误差是在实验条件不变的情况下，对某一物理量进行重复测量时，由于各种偶然因素而引起的误差。减少偶然误差的方法是取多次测量的平均值，以平均值作为最终结果。
4、教会学生完成实验报告的能力。实验结束后，学生要根据原始记录和实验过程中的经历，撰写实验报告。实验报告的内容主要包括：实验的名称、目的、设备、原理、方法和步骤、实验数据、数据计算与处理、实验结论及误差分析等。这是一项非常重要的技能。对实验报告的写法和格式要有严格的要求，写的时候层次要清晰，语言要通顺，文字要简明正确，图文并茂。要总结实验成功的经验或实验失败的原因，以便学生在以后进行科学实验时，能写出自己的实际成果。在批改实验报告时，要注意学生思维的火花，比如对某一问题的独特见解，对某一操作的有益建议，对改进实验的建议等。要及时鼓励和讨论，让师生双方都有所得。
5. 养成良好的实验习惯，包括爱护仪器、遵守安全操作规程、尊重实验事实等。例如，电学实验结束后，应先将仪器调整到最安全状态，再切断电源，拆除连接线，整理仪器和线路。应定期对学生进行良好的实验习惯教育，避免损坏仪器和发生实验事故。
第三，在平时教学中，要积极创造学生独立进行实验的机会，调动学生学习的主动性，激发学生的学习积极性。在实验课上，要尽量把演示实验改为小组实验，在小组实验中初中物理课外小实验，学生的活动是多方面的，既有思考，又有操作，是提高学生能力的良好机会，在教师的逐步指导下，学生会养成良好的实验方法和实验素养。在初中物理教学中，可将以下实验改为小组实验：探究与弦乐器音色有关的因素的实验；探究与蒸发速度有关的因素的实验；探究与滑动摩擦力大小有关的因素的实验；探究与液体内部压力有关的因素的实验；探究与压力作用有关的因素的实验；探究与动能和重力势能大小有关的因素的实验；探究串并联电路电流电压规律的实验；测定滑轮机械效率的实验； 实验，测定小灯泡的实际功率等。课外要积极开辟第二课堂，既能完善、丰富、深化课堂知识，又能培养学生的实验技能，激发学生的学习积极性。主要形式有：①指导学生进行课外实验；②组织参观；③举办操作性实验竞赛；④组织课外兴趣小组；⑤开展小发明、小制作竞赛等。
总之，在“新课改”的现状下，物理专业学生实验能力的培养尤为重要，必须引起学校和教师的重视。本文只是谈一些粗浅的经验，难免有偏差之处，如有不妥之处，还请大家批评指正。
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