物理實驗教學(xué)多元創(chuàng)新中的幾個關(guān)系問題(劉炳升)(編輯修改稿)
2025-01-25 23:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ? 學(xué)生 1： U一定 ， 并聯(lián)電阻變小，電流變大；電流變大，為什么燈泡變暗呢？ ? 學(xué)生 2： U一定，通過每一個燈泡的電流不變，每個燈泡的亮度應(yīng)當(dāng)不變。 ? 那么，什么情況下可能使燈泡變暗呢？ ? 可能電源的輸出電壓變小。 實驗驗證與再討論： ? 測量電源兩端的電壓，驗證了上述猜想。 ? 那么，為什么并聯(lián)燈泡增多（并聯(lián)電阻變?。r加在燈泡兩端的電壓（電源兩端的電壓）會減小呢？ 討論 ? 如果在電路中串聯(lián)一個電阻，能解釋燈泡變暗的現(xiàn)象嗎？ ? 燈泡合電阻變小，導(dǎo)致串聯(lián)電阻上的電壓變大，燈泡兩端電壓變小，所以燈泡變暗。 再猜想和驗證 ? 原來電路中的串聯(lián)電阻可能在電池內(nèi)部，即電池內(nèi)有電阻存在。 ? 用可調(diào)內(nèi)阻電池實驗，驗證了內(nèi)電壓的存在，由此可知，電池有內(nèi)電阻。 在“形成假說”上下功夫 只要自然科學(xué)還在思維著，它的發(fā)展形式就是假說 ——恩格斯 以猜想和假設(shè)（假說）為探究的紐帶 ? 不同層次的猜想和假設(shè)： ? 猜一猜：隨機猜想。 ? 發(fā)散性的猜想：搜集一切可能有關(guān)的因素。 ? 推斷型猜想：以一定的經(jīng)驗事實和已有的理論為基礎(chǔ)，經(jīng)過邏輯推理，做出一定判斷。 ? 創(chuàng)造型的猜想：以表象為基元，通過聯(lián)想、想象，運用直覺和靈感等非邏輯思維，并與邏輯思維結(jié)合，做出一定的猜想和假設(shè)。 案例：探究求合力的方法 怎樣為學(xué)生猜想提供鋪墊？ 探究求合力的方法 ? 1. 教師演示：用 4個砝碼牽引橡皮筋，求兩分力成直角時的合力 ——（右圖）。 ? 2. 學(xué)生猜想：合力和分力可能有什么關(guān)系？ ? 3. 學(xué)生實驗：用兩個彈簧測力計拉伸橡皮筋，驗證你的猜想。 驗證你的猜想 驗證猜想 ? （ 1）讓兩個力之間互成 120176。，且與橡皮筋伸長方向成 60176。，實驗并作圖，你能看出合力與分力的關(guān)系嗎？ ? （ 2）改變兩個力的大小和方向，重復(fù)上述實驗和作圖，可以得到同樣的結(jié)論嗎？寫出你的實驗結(jié)論。 方案的特點 ? 演示實驗，教師操作且只演示一種特殊情況，實驗難度降低，通過它說明力的合成的概念； ? 演示實驗只給出了一種特殊情況下的信息，它為學(xué)生提供猜想的依據(jù)，而不是實驗的結(jié)論； ? 選用一種有較大嘗試空間且操作難度較小的實驗方案，讓學(xué)生動手，明確猜想，進而驗證自己提出的猜想。 探究設(shè)計離不開對學(xué)生認知的研究 ? 牛頓第三定律，太簡單了，彈簧測力計對拉，或用 DIS顯示。 計算機顯示兩力相互作用的圖象 實驗設(shè)計應(yīng)當(dāng)有利于糾正學(xué)生錯誤的前概念 ? 兩個穿旱冰鞋的學(xué)生對推的實驗，不讓他們面對面用手對推，而讓一個學(xué)生從另一個學(xué)生的背后推他； ? 磁力的實驗，選擇磁鐵和鐵塊，而不是兩個磁鐵； ? 用小電動機拉小車，讓固定電動機的小車也能運動。 把驗證性實驗 都改為“探索性”實驗嗎？ 實驗驗證是物理學(xué)研究的重要環(huán)節(jié) ? 實驗有歸納和驗證兩種，都是探究的不同方法。 ? 科學(xué)探究中常常出現(xiàn)：同一個問題，同一個現(xiàn)象，可以用兩種對立的假說來解釋。所以驗證的結(jié)果常常是對對立假說的判斷。 ? 通過實驗驗證使真理得到肯定，使謬誤得到否決，既支持科學(xué)家的遠見卓識，又幫助科學(xué)家向著正確的方向去發(fā)現(xiàn)真理。 具體實驗具體分析 ? 把歷史上自由落體運動的探究引入課堂，自由落體的學(xué)生實驗就沒有必要改變其驗證的性質(zhì)。 ? 牛頓第二定律的實驗可以作為探究性實驗，讓學(xué)生探究加速度與外力和質(zhì)量的關(guān)系。 ? 動能定理，完全可以從牛頓定律推導(dǎo)而來，沒有必要改為“探索性”實驗。 具體實驗具體分析： 關(guān)于牛頓第二定律實驗 ? 方案一：連接體忽略系統(tǒng)誤差實驗； ? 方案二：連接體保持總質(zhì)量不變； ? 方案三：用彈簧測力計直接測量繩中張力法； ? 方案四：斜面間接轉(zhuǎn)換測量法（李鐵）； ? 方案五、力傳感器測量法等。 ? 綜合考慮：教學(xué)功能、學(xué)生認知、誤差大小、成功概率、實驗條件等因素。 對斜面間接轉(zhuǎn)換方案的評價 ? 通過理論推導(dǎo)，運用巧妙的間接測量方法消除了實驗方案上的系統(tǒng)誤差，實驗操作比較簡便。 ? 但它涉及到物體所受多個力的合力的分析、儀器原理的推演認識等，給學(xué)生帶來困難和分散，因此作為探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系的建構(gòu)性實驗并不是很合適的。 對斜面間接轉(zhuǎn)換方案的評價 ? 但作為一種補充，或?qū)W生的實驗研究課題，還是較好的。 ? 提出的實驗方案是否一定要“儀器化”，即把間接測量的數(shù)據(jù)都在儀器上刻出，這也是值得商榷的。 ? 教學(xué)中選擇什么實驗要看具體情況，包括在何種學(xué)習(xí)階段、達到什么目的、實驗的誤差有多大等等?？紤]誤差只是其中的一種因素，有時還不能面面俱到。 （三）實驗技術(shù)的創(chuàng)新 及其與傳統(tǒng)實驗手段的關(guān)系 現(xiàn)代技術(shù)在實驗中的應(yīng)用 ? 在物理實驗教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)是時代性的反映與要求，將現(xiàn)代技術(shù)與物理教學(xué)整合是物理課程發(fā)展的必然趨勢。 ? 1．?dāng)?shù)字化信息實驗系統(tǒng)的應(yīng)用 ? 2．
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