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1、教育部基础教育课程教材发展中心普通高中新课程远程研修项目专题四 高中物理实验教学探讨 物理低成本实验资源开发和利用主持人：陈颐嘉 宾： 现场说明（人、场景、器材等）座位要求： 正面坐设备要求： 笔记本电脑、相关的演示实验器材序列项目主讲人内 容时间/min形式插播内容1欢迎主持人陈颐欢迎词各位老师，大家好！非常高兴与大家共同讨论与高中物理新课程相关的问题。今天讨论的主题是：怎样开发和利用物理低成本实验资源1镜头对准主持人，背景PPT主题2引入讨论问题一：低成本实验开发的重要的意义和价值主持人谈到低成本的实验常常会使人想到经济欠发达地区由于学校实验设备的短缺而不得不另辟蹊径，由教师用一些简陋的材
2、料作一些简单的实验。那么，随着经济的发展和政府对教育投入的不断加大，低成本实验的开发还有重要的价值吗？1镜头对准主持人3嘉宾甲这是对低成本实验认识的误区。实际上我们纵观物理学史上最美的十大实验，绝大多数都是用最简单的实验设备却揭示了最深刻的物理原理。比如大家耳熟能详的牛顿三棱镜分解太阳光实验被评为第七大最美的实验，实验的器材不过是两块三棱镜，但实验却揭示了光的色散现象，进而开创了现代物理学的重要领域光谱学的先河。今天人类对自然界的认识，小到分子原子，大到星球宇宙，很大程度上都依赖于各种光谱带来的信息。还有托马斯.杨的双缝实验应用于电子干涉实验、伽利略对于落体实验的研究等，这些都是通过最简单的实
3、验手段、利用最简单的实验器材，揭示了最深刻的科学真理，在物理学史上留下最美的风景。1镜头对准嘉宾嘉宾乙可见低成本实验成本低而智慧不低、成本低而技术不低、成本低而内涵不低。世界上即使是最发达的国家和地区也极重视低成本实验，在他们的教学中大量使用教育价值高而成本低的实验，更不用说我们国家的经济刚刚处于腾飞的起步阶段，各地的经济发展也不平衡，低成本实验资源的开发和利用就有了更深刻的意义和价值。低成本物理实验是对当前教育教学有现实意义的课程资源，是能激发学生学习兴趣的课程资源。实验设计的创造性能对学生产生潜移默化的影响。通过利用身边的日常生活用品做实验，可以促进学生自主学习、自主探究，当然也对教师的创
4、新能力提出了较高的要求。1镜头对准嘉宾4引入讨论问题二：从哪些方面着手开展低成本实验资源的开发和利用主持人陈颐看来低成本实验资源的开发和利用是一项非常有意义有价值的工作。物理课程标准中提到“学校和教师应根据课程标准的要求安排足够多的学生实验和演示实验”，也就提倡人人动手做更多的实验。那么，我们可以从哪些方面着手开展低成本实验资源的开发和利用呢？ 1主会场镜头对主持人嘉宾丙首先由于低成本实验的实验装置相对简单成本也较低，实验操作简单易行，实验方法简洁明了，因此可以大大加大学生分组实验的可能性，实现人人动手做更多实验，让学生在动手动脑中快乐地学习。下面是几个改进实验之后的低成本学生分组实验。1主会
5、场镜头对嘉宾（1） 动量守恒定律分组实验（2） 含电容电路的四个补充实验（3） 简单易行的光的干涉和衍射实验（4） 自感现象演示实验的改进（5）圆周运动过最高点的临界条件实验7插播视频实验嘉宾丙嘉宾小结：教师在教学中有意识地增加低成本实验，将使学生动手做实验的机会大大增加。学生通过实验获得对物理现象的明确认识，对概念规律的深刻理解，培养实事求是的科学精神，提高科学学习的兴趣，更好的实现课程目标，可见低成本实验在教学中有着重要的作用和价值。1主会场镜头对嘉宾主持人课程标准也倡导利用日常器具做实验，也就是倡导多做低成本实验，能不能举些利用日常器具做实验的例子呢？1主会场镜头对主持人嘉宾视频插播几个
6、利用身边的日常生活用品做实验（1） 陀螺上甩出的墨滴，圆周运动的速度方向（2） 力的分解：支架实验、提升重物实验（3） 带电粒子在电场中电场力功实验（乒乓球在匀强电场中，电场力做功运动）（4） 挂钟作电容充放电实验7视频实验插播视频实验嘉宾小结：利用身边的日常生活用品做实验是实验教学改革的一个方向。这些实验对学生来说感到格外亲切，可以拉近物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。1嘉宾利用身边的日常生活用品作低成成本实验引入讨论问题三：开发和利用低成本实验资源有哪些方法和规律？主持人开发和利用低成本实验资源有哪些方法？设计低成本实验时有没有规律
7、可循？1Ppt黑体字部分（一）、提高实验可见度的方法嘉宾丙首先要注意的是可见度问题：实验要尽可能增大可见度，可采用放大的方法。一般地说，观察明显，现象清晰的实验效果更佳，更能引发学生浓厚的兴趣，留下深刻的印象。增加实验的可见度，因从这样几个方面来考虑，变小为大，变弱为强，变快为慢，使实验更容易观察、区分和比较。通常采用的有机械放大、时间放大、光放大、电磁放大等方法。1插播视频1、机械放大法：（1） 对比机械能守恒两个演示，一是普通示教板实验，而是用大铁球从老师鼻子下释放。（2）小结：机械放大时物理学最简单的一种放大方法，它是一种空间放大的方法，常用游标卡尺、螺旋测微器就是应用机械放大的方法，还
8、有机械杠杠对力和位移的放大、测量纸张厚度用的累积放大等都是有效应用机械放大的实例。大家所熟悉的马德堡半球实验、帕斯卡桶裂实验也是利用机械放大的精彩实验。5视频实验Ppt图片插播视频机械放大法介绍时间放大法下面介绍时间放大法插播视频2、时间放大法（1） 同一个人用长短不同的塑料管吹牙签击中气球，这是力对时间的累积，时间越长牙签获得的动量越大。（2） 用高速摄像机摄取运动物体，慢镜头播放物体的斜抛运动嘉宾小结：5视频实验插播视频时间放大法下面向大家介绍光放大方法插播视频3：光学放大（1） 光学装置放大：利用实物投影仪、幻灯机、放大镜、显微镜等放大视角形成放大的像，以利于观察。（2） 光点反射放大法
9、：弹力的产生，桌面微小形变放大。嘉宾小结：光学放大的方法是物理学实验中常用的一种放大方法，常常用于测量微小长度和微小角度的变化。卡文迪许测量万有引力常量的著名扭秤实验装置也是低成本的增大实验可见度的经典之作。实验就是利用光点反射放大法，这个实验也被评为最美的实验之一，这些经典的实验在给予我们眩目的美的同时也给与我们深刻的思想和方法的启迪。6视频实验Ppt图片卡文迪许扭秤实验装置（动画）插播视频光学放大法总结：在现象、变化、待测量很微小的情况下，可采用放大的方法，根据放大对象的不同，放大的方法也各不相同。可以从机械放大、光放大、声放大、电放大、投影仪放大等角度来考虑。探讨物理量的放大方法有助于我
10、们对科学方法的应用，掌握了方法，在设计低成本实验时我们要把科学方法自觉地渗透到设计中，提供高可见度的实验，获得更好的实验效果。1（二）、实验设计中留迹法的应用嘉宾甲下面我们再介绍留迹法。在物理实验中，有些物理现象稍纵即逝，如运动物体所处的位置、运动轨迹、运动图像等，用一定的方法记录下来，然后通过测量或观察进行研究，这就是留迹法。我们一起来看几个留迹法的实验。（1） 平抛水流留迹法（2） 圆周运动速度方向的两个实验。一是蜡烛烧断绳子的瞬时速度方向（3） 简谐运动图像描绘（匀速拉动）4视频实验插播视频实验嘉宾小结：物理实验设计有很多基本的方法，比如多变量时采用的控制变量法，不便直接测量的量转化为方
11、便直接测量的转化法，还有比较法等。低成本实验的设计要遵循科学的实验方法，使我们的实验设计在科学方法的指导下进行，避免盲目性，提高工作效率。1引发讨论问题四：低成本实验的设计的基本思路是什么主持人低成本实验的设计的基本思路是什么？我们应该怎样着手进行设计？嘉宾下面我用一个实例向大家介绍用缺点列举法设计一个低成本实验。应用缺点列举法一般按以下几个步骤进行：（1） 定课题，课题要相对小些，简单些，这样容易成功。（2） 列举缺点，找出缺点的原因（3） 针对缺点提出克服缺点的方案（4） 对改进方案进行评估和实验对改进方案进行评估和实验2Ppt步骤实例分析：简谐运动的图像。 缺点列举、设计改进、演示5实验插播现场实验嘉宾总结：课程资源的开发与利用要尽可能用最少的人力、物力和财力，达到最理想的教育效果。低成本实验成本低而智慧不低、成本低而技术不低、成本低而内涵不低。成本低而吸引力不低、成本低而教育价值不低。1Ppt总结5