物理學實驗本科畢業(yè)論文
物理學是一門以實驗為基礎的自然學科。下面是學習啦小編為大家整理的物理學實驗本科畢業(yè)論文,供大家參考。
物理學實驗本科畢業(yè)論文范文一:物理學實驗設計論文
一、楞次定律原有的實驗方案
“感應電流的方向”這節(jié)課重點就是讓學生對楞次定律進行探究、理解和應用。一般情況下,對“楞次定律探究”的教學是這樣設計的:
1.創(chuàng)設情境,復習引入
問題一:電流計指針偏轉方向與通入電流的關系?【實驗一】探索電流計指針偏轉方向與通入電流的關系。師:如何才能知道指針偏轉方向與電流進入方向之間的關系?是否可以通過實驗來確定呢?【學生實驗1】學生按圖接好電路,探究指針偏轉方向與電流進入方向之間的關系,并完成下表。結論:電流從何方流入指針就向何方偏轉。問題二:感應電流產(chǎn)生的條件?【實驗二】感應電流產(chǎn)生的條件:師:在上述實驗中,我們已經(jīng)得出感應電流產(chǎn)生的條件是什么?生:只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,閉合電路中就有感應電流產(chǎn)生。師:磁鐵插入與抽出時,指針偏轉的方向相同嗎?指針左偏與右偏意味著什么呢?生:不同。指針偏轉不同,表明電路中的電流方向不同。問題三:怎樣判斷通電螺線管中的電流方向?師:怎樣判斷通電螺線管中的電流方向呢?生:根據(jù)電流計指針的偏轉方向和螺線管上的導線繞向來判斷。問題四:怎樣判斷通電螺線管中的磁場方向?師:怎樣判斷通電螺線管中的磁場方向呢?生:根據(jù)通電螺線管中的電流方向用安培定則判斷。師:那么感應電流的方向是否遵循什么規(guī)律呢?本節(jié)課讓我們通過實驗來進一步探究。
2.確定課題,分組探究
【學生實驗2】學生按圖接好電路,做實驗并填附表。
3.分組總結,難點依舊
描述實驗現(xiàn)象,填表。討論回答:師:穿過閉合回路的磁通量的增減會導致什么結果?生:有感應電流產(chǎn)生。師:感應電流又會產(chǎn)生什么?生:會產(chǎn)生感應磁場。師:那么這兩個磁場的方向之間有什么關系呢?請大家分成兩組來回答?!拘〗M一】條形磁鐵插入螺線管的過程。(1)N級向下插入→原磁場方向向下→磁通量增加→產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向上→二者方向相反→感應磁場的作用:阻礙原磁場增加。(2)S級向下插入→原磁場方向向上→磁通量增加→產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向下→二者方向相反→感應磁場的作用:阻礙原磁場增加?!拘〗M二】條形磁鐵拔出螺線管的過程。(1)N級向下拔出→原磁場方向向下→磁通量減小→產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向下→二者方向相同→感應磁場的作用:阻礙原磁場減小。(2)S級向下拔出→原磁場方向向上→磁通量減小→產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向上→二者方向相同→感應磁場的作用:阻礙原磁場減小。結論“:增反減同”,即:判定感應電流方向的方法,其內容為“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”,由此得出了楞次定律。在這個教學過程中,學生的學習效果如何呢?實際教學中,學生共分成八個小組,其中有三個小組的實驗表格不清楚怎么填而求助于教師,三個小組的表格填了一部分,而只有兩個小組在參照課本的情況下填得比較好。這說明,雖然在教學中運用了各種物理學方法,但并沒有有效地幫助學生理解物理學知識??上攵罄愦味傻牡贸鲆簿捅容^困難,對定律理解也就不夠透徹。如何“有效”運用這些物理學的方法呢?關鍵還是要結合學生學習的實際情況,合理地運用物理學方法。于是,教師帶領學生對這一實驗設計進行了如下的改革,取得了很好的學習成效。
二、改革后的實驗設計方案
1.實驗法
所謂實驗教學法,是指學生在教師的指導下,使用一定的設備和材料,通過控制條件的操作過程,引起實驗對象的某些變化,從觀察這些現(xiàn)象的變化中獲取新知識或驗證知識的教學方法。實驗法是學生做好實驗的前提和基礎,教師耐心細致地做好這一步,才能幫助學生順利進行后面的分組實驗。于是,教師帶領學生對實驗教學過程做了如下改進:(1)創(chuàng)設情境,復習引入【實驗一】產(chǎn)生感應電流的演示實驗。教師演示分步連好電路,由學生上講臺操作,全體學生觀察。問題一:怎樣做能夠產(chǎn)生感應電流?生:將條形磁鐵不斷插入或拔出螺線管。問題二:為什么產(chǎn)生了感應電流?(感應電流產(chǎn)生的條件)生:閉合回路中磁通量發(fā)生了變化。問題三:靈敏電流計的指針偏轉與螺線管中的電流方向有什么關系?生:電流從哪邊流入靈敏電流計,指針就向哪邊偏。根據(jù)指針的偏轉情況就能判斷出螺線管中的電流方向。問題四:怎樣判斷通電螺線管中的磁場方向?師:怎樣判斷通電螺線管中的磁場方向呢?生:根據(jù)通電螺線管中的電流方向用安培定則判斷。師:那么感應電流的方向是遵循什么規(guī)律呢?本節(jié)課讓我們通過實驗來進一步探究。(2)確定課題,互動探究【實驗二】探究感應電流的方向。教師實驗:N極向下插入螺線管中,請學生記錄實驗現(xiàn)象,把電流方向標在下圖中。學生分組:N極向下從螺線管中拔出,S極向下插入螺線管中,S極向下從螺線管中拔出,分別記錄實驗現(xiàn)象,并把電流方向標在下圖中:由于有教師在【實驗一】中的電路連接演示及在【實驗二】中的實驗操作演示,學生的實驗做得很順利,實驗現(xiàn)象的記錄也很準確,可以說又快又好,有效地完成了這一教學環(huán)節(jié)。那么接下來,如何由實驗現(xiàn)象整理和歸納出所要得出的結論,這就要看歸納法運用得是否有效了。
2.歸納法
所謂歸納法是指從個別元素中概括出一般結論的思維方法,也可以指學科學習中具體的一種科學方法。由實驗現(xiàn)象歸納得出物理規(guī)律,在學生的學習過程中具有重要作用。于是,教師進一步對教學中的歸納過程做了如下改進:首先,降低填表難度。整個表中對每一個實驗現(xiàn)象分析所需要填寫的空格被縮減為兩個,如下所示:其次,設置問題,引發(fā)學生的思考。師:通過實驗,我們知道了在不同情況下感應電流的方向(已畫在圖上),那么請大家分析一下,感應電流的方向與什么因素有關呢?生甲:可能與磁感應強度B的方向有關。生乙:可能與條形磁鐵的運動方向有關。生丙:可能與磁通量的變化有關。分析:由過程一、二判斷感應電流的方向與磁感應強度B的方向無關。由過程一、三判斷感應電流的方向與與條形磁鐵的運動方向無關。同樣,由過程一、三判斷感應電流的方向與磁通量的變化無關。那么,到底與什么因素有關呢?最后,難點由教師引導學生突破。師:感應電流會產(chǎn)生磁場嗎?生:會。師:請大家畫出感應電流的磁場方向,并分析原磁場方向與感應電流的磁場方向有什么關系?分成兩組來回答?!拘〗M一】條形磁鐵插入螺線管的過程(1)N級向下插入→原磁場方向向下→磁通量增加→產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向上→二者方向相反→感應磁場的作用:阻礙原磁場增加。(2)S級向下插入→原磁場方向向上→磁通量增加→產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向下→二者方向相反→感應磁場的作用:阻礙原磁場增加?!拘〗M二】條形磁鐵拔出螺線管的過程。(1)N級向下拔出→原磁場方向向下→磁通量減小→產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向下→二者方向相同→感應磁場的作用:阻礙原磁場減小。(2)S級向下拔出→原磁場方向向上→磁通量減小→產(chǎn)生的感應電流的磁場方向向上→二者方向相同→感應磁場的作用:阻礙原磁場減小。得出結論“:增反減同”即這樣設計的實驗和學習課程,實際的實驗過程順暢了,學生幾乎都能認真完成實驗,記錄下觀察到的現(xiàn)象,并經(jīng)過分析討論得出了自己的結論,為楞次定律的進一步理解和應用打好了基礎。由此可見,在教學過程中,關鍵是要保證讓學生理解相應的知識。所以,任何教學過程都應當按理解的要求進行整體設計;任何教學方法的應用,都是為實現(xiàn)這一目的而服務的。因此,教學實驗設計必須考慮讓學生透徹理解的有哪些內容,怎樣才能有效地幫助或引導學生理解這些內容,這些內容的理解過程應當運用哪些物理學方法最適合,在理解這些內容的各個階段應分別達到什么要求,等等。假如我們對這些問題搞得比較清楚,在教學過程中恰當而有效地運用好物理學的方法,教學質量就會有大幅度提高,學生的學習也會有較大突破。
三、結論
本次實驗設計改革,在高中物理實驗演示實驗改進上作了一定的改進與創(chuàng)新,包括演示儀器的改進、實驗方式的改進創(chuàng)新、實驗改進規(guī)律的總結等,使教師可以更好地說明一些抽象的物理規(guī)律和較難的知識點,有效地創(chuàng)設問題情境,使物理實驗與教學實際更緊密地結合,同時又增強了實驗的趣味性、直觀性、形象性和科學性,使學生學得更有勁。
物理學實驗本科畢業(yè)論文范文二:物理學實驗基礎培訓思考
物理學是一門以實驗為基礎的科學。所有的物理知識,包括物理概念、定律和理論,都是在實驗的基礎上建立起來的。因此,培養(yǎng)學生的實驗技能,了解物理學的研究方法,培養(yǎng)嚴格的實事求是的科學態(tài)度,對學生今后搞科學實驗和技術革新有重要的基礎作用。這就是當前我們貫徹和實施素質教育,提高學生實驗素質的正確教育思想。中學物理學生實驗技能主要包括六個方面:一是掌握常用基本儀器的構造、原理和使用,能正確使用儀器進行觀察、測量和讀數(shù);二是掌握中學有關實驗的一般原理和實驗方法;三是會正確記錄實驗數(shù)據(jù),并能進行運算和分析,以得出正確的結論;四是了解誤差概念,并學會初步的誤差計算和分析;五是會寫一般的實驗報告;六是初步養(yǎng)成良好的實驗習慣,包括愛護儀器、遵守安全操作規(guī)則和尊重實驗事實的習慣等。下面試從兩個方面淺談學生實驗技能的培養(yǎng)。
一學生實驗技能培養(yǎng)的方法
(一)培養(yǎng)學生使用基本儀器的技能
掌握基本儀器的使用,是做好物理實驗的基?;緝x器主要有:刻度尺、量筒、游標卡尺、螺旋測微器、秒表、天平、溫度計、測力計、壓強計、打點計時器、安培表、伏特表、滑動變阻器、電阻箱、萬用表歐姆檔等。物理大綱要求“學會正確使用儀器進行觀察、測量和讀數(shù)。”要讓學生了解這些儀器的構造、原理、用途,掌握儀器的量程、使用方法和使用規(guī)則,以達到熟練地、正確地讀數(shù),在介紹這些基本儀器使用方法時,應抓住各種基本測量儀器的共性來加以指導:
1.各種基本測量儀器都有一定的量程。必須要求學生在使用各種基本儀器前,搞清儀器的量程,并且能估計被測對象的情況,選用適當量程,避免超過量程而可能損壞儀器。
2.使用測量儀器前通常都要調節(jié)零點或校正零點,否則測出的數(shù)據(jù)就不準確。如:“對安培表、伏特表等應學會調整零點,對游標卡尺、螺旋測微器、刻度尺之類的儀器,還要學會零誤差修正,讓學生懂得零點是相對的,零誤差的修正在生產(chǎn)上有普遍意義。因此,必須使學生養(yǎng)成使用基本測量儀器前調節(jié)零點或修正零誤差的習慣。
3.會正確讀數(shù)。要讓學生掌握讀數(shù)的一般方法,關鍵是會讀出儀器的最小刻度值,會從最小刻度之間估計出一位有效數(shù)字。同時,要學會正確讀數(shù)的姿勢。如:從量筒上讀數(shù)時,眼視線應與液面保持相平,不能仰視或俯視,若是凹液面讀凹處,凸液面讀凸處,從安培表、伏特表讀數(shù)時,視線應與刻度盤垂直,并且正對指針,估計讀數(shù)四舍五入等。
4.根據(jù)儀器的構造原理,掌握它的使用方法和使用規(guī)則。如:天平是根據(jù)桿杠的平衡條件制成的,因此,使用前和秤量時都要做到橫梁平衡,同時必須嚴格保護刀口,要讓學生理解保護刀口的重要性,從而自覺遵守使用方法和規(guī)則;溫度計是利用液體的熱脹冷縮性質制成的,所以,根據(jù)熱平衡原理,測量液體時,溫度計不能離開液體,而且要在溫度計內液柱穩(wěn)定時讀數(shù)。顯然,培養(yǎng)學生使用基本儀器的技能,必須要注意把掌握儀器的使用方法與理解儀器原理結合起來,這樣既有利于鞏固基礎知識,又能幫助學生理解為什么這樣使用儀器;只有理解了儀器原理,使用起來才會更加自覺和主動。
(二)培養(yǎng)學生進行實驗過程必須掌握的技能
1.培養(yǎng)學生掌握實驗的一般原理、進行實驗設計和實驗方法的技能。首先要求學生明確各個實驗的目的、原理或理論根據(jù),根據(jù)實驗的原理、要求對實驗進行設計,包括用什么物理定律、公式,電學實驗用什么電路圖等。還要搞清哪些是已知量、被測量,然后選擇所需的儀器和實驗條件,進而設計好實驗步驟,畫好記錄表格等。
其次,培養(yǎng)學生正確調整和安裝儀器,正確連接電路的技能。正確的實驗,首先是安裝、調整好儀器或正確連接電路。如:力學實驗中的支架滑輪的安裝,牽引線的走向,斜面的架設等,有時要對一些儀器做機械調整或電氣調整(對儀器的調零前面已介紹,這里略),電氣調整如:使用氣墊導軌前必須先調水平位置;在電學實驗中,依照電路圖連接線路,連線時,應將電路分為主回路和支路,從電源一端開始沿主回路按順序進行,其次為支路;主回路中必須有開關(先斷開);導線最好選用幾種顏色,主、支回路分別用一種顏色。往接線柱上接導線時,應按順時針方向將導線纏上。電路連接后,必須復查,確認正確后方能通電。這種技能的培養(yǎng),從初中開始應先有示范,讓學生模仿學習,然后逐步提高到由老師講述方法及注意事項,由學生獨立去安裝、調整。
2.培養(yǎng)學生正確記錄實驗數(shù)據(jù),并能進行運算和分析,以得出正確結論的能力
這是實驗能否成功的關鍵。要培養(yǎng)學生這方面的技能,要求學生集中精力,按實驗步驟有條不紊地操作和讀取測量數(shù)據(jù),有的實驗則要求測量或操作時動作迅速,要把握時機,如:溫度測量、電學測量。要按實驗先后順序將需要測定的各量測出,并記錄下來。讀取數(shù)據(jù)和記錄必須注意:①讀數(shù)要及時,并馬上記錄;②要記錄完整數(shù)據(jù),按有效數(shù)字的方式記錄;③數(shù)據(jù)的單位要正確。一般要求學生實驗前列出表格,表格設計要求:能記錄直接測出的各物理量,能記錄各次測出的量,能填寫計算出來的中間數(shù)據(jù)和最后數(shù)據(jù)等內容。
進行數(shù)據(jù)處理、運算,對實驗結論進行分析。在整理數(shù)據(jù)時,如發(fā)現(xiàn)有不合理的數(shù)據(jù),應對該數(shù)據(jù)補測。要指導學生按有效運算法去處理數(shù)據(jù)對實驗結果進行適當分析討論,如:討論數(shù)據(jù)說明什么?與理論計算有何偏差?實驗過程為何這樣設計?實驗結果的物理意義(結論)是什么?對一些成績優(yōu)良的學生,還可讓他們設計某個達到相同目的的實驗。對實驗能力強的學生,許多深一層次的問題都可以在這里分析研究,從而加強了對學生思維能力的培養(yǎng),有效地鞏固知識,技能更加熟練。
3.要使學生了解誤差概念,并學會初步的誤差計算和分析。實驗后,要指導學生分析實驗誤差的原因,說明實驗的誤差主要有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于儀器本身的缺陷,實驗原理、裝置不完善而引起的,如:螺旋測微器零點不準;風的吹動使天平產(chǎn)生誤差;電表指針不對準零刻度等。減少系統(tǒng)誤差的方法是校準儀器,或是改進實驗方法。改進實驗的方法,可改變儀器的位置或儀器的布置,撤換某件儀器,改變所選取的某個參數(shù),改變實驗方法乃至改換實驗操作人員等。例如將物體放在天平左、右盤上,分別稱衡,可以發(fā)現(xiàn)天平不等臂引入的誤差。又如精密測量同一單擺在不同擺角的周期值,可以發(fā)現(xiàn)周期與擺角有關。
偶然誤差是在實驗條件不變的情況下,對某一物理量進行多次重復測量時,由于各種偶然因素產(chǎn)生的誤差。減少偶然誤差的辦法是多次重復測量取算術平均值,以其平均值為最終的結果。測量次數(shù)取多少,要根據(jù)偶然誤差對被測量影響的大小來確定。如:測量值的有效數(shù)值較小時或測量值變動較大時等,應當多測量幾次。
綜上所述,要培養(yǎng)學生這方面的技能,必須讓學生懂得減少誤差首先要發(fā)現(xiàn)它的存在和來源,其次是確定減少誤差的方法。
增加測量次數(shù)固然可提高平均值的可靠程度,但是作用是有限的,實際上,只有改進實驗方法和儀器,才能從根本上改善測量的結果,提高測量精確度。
4.會寫一般的實驗報告。學生在實驗結束后,應根據(jù)原始記錄和實驗時的體會,寫出實驗報告。實驗報告內容主要有:實驗名稱、目的、器材、原理、方法和步驟、實驗數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算和處理、實驗結論及誤差分析等。這是一個很重要的技能,對實驗報告的寫法、格式要嚴格要求,書寫時,要求層次清楚,語言流暢,文字精練、正確,圖文并茂,要總結出實驗成功的經(jīng)驗或實驗失敗的原因,使學生將來進行科學實驗時能寫出自己的實踐成果,并讓別人看懂。
在批改實驗報告時要注意學生思維的火花,如對某個問題的獨特看法,對某項操作的有益建議,對實驗的改進意見等,要給予鼓勵,并要及時與之討論,讓師生都有所收獲。這樣做,既延伸了實驗課的教學,使之與理論課的教學有了更深層次的交匯與滲透,又是提高學生動手技能的有效渠道。
5.養(yǎng)成良好的實驗習慣,包括愛護儀器,遵守安全操作規(guī)則和尊重實驗事實的習慣等。如:做電學實驗結束時,應將儀器調到最安全的狀態(tài)再切斷電源,然后拆除連接線,整理好儀器和導線。要經(jīng)常地對學生進行良好實驗習慣的教育,以免損壞儀器及發(fā)生實驗事故等。
二培養(yǎng)學生實驗技能的途徑
1.實驗課是培養(yǎng)學生實驗技能的基本途徑。認真上好實驗課,既能幫助學生牢固地掌握物理知識,又能培養(yǎng)學生的實驗技能,是訓練和提高實驗技能的基本途徑。
實驗課包括演示實驗和分組實驗。演示實驗是學生使用儀器,進行實驗操作典范,它教給學生正確的實驗方法。如:如何正確使用儀器、安排實驗步驟、操作、讀數(shù)和記錄數(shù)據(jù)、列表和作圖線、分析和推理,得出正確結論及分析誤差等。通過大量的演示實驗,學生可以在長年累月的耳聞目睹中,潛移默化地學到實驗技能。
在分組實驗中,學生的活動是多方面的,既有思維,又有操作,這就需要發(fā)揮教師的主導作用。實驗時,教師可先介紹實驗目的、方法及注意事項,然后教師在臺上做示范,學生在臺下跟著教師做,這種方法對于初中起始年級的學生是合適和有效的。學生在教師的步步指導下,養(yǎng)成良好的實驗方法、實驗修養(yǎng)。隨著實驗技能的不斷提高,逐步培養(yǎng)學生自己設計實驗,獨立實驗的能力。
2.盡可能將演示實驗改為分組實驗。如:阿基米德定律、牛頓第二定律等。
3.將驗證性實驗改為探討性的實驗。先讓學生去研究、探索物理量之間的關系,后總結出物理規(guī)律。
4.開辟第二課堂。第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識,又可培養(yǎng)學生的實驗技能。主要形式有:①指導學生進行課外實驗;②組織參觀活動;③舉行操作實驗競賽;④組織課外興趣小組;⑤舉辦物理科技晚會等。
5.實驗考查??疾榈男问接校孩贂鎸嶒灴荚?②實物實驗操作的考查。
總之,學生實驗技能的培養(yǎng)需通過多方面的長期培養(yǎng),但作為中學學生物理實驗技能的培養(yǎng),上述所論及的是最主要、最基本的。因此,抓好上述的技能培養(yǎng)是抓住矛盾的主要方面。
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