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用打点计时器测速度范文1
1巧妙导入，激发潜在的求知欲
对于心智发展已趋成熟的高中生而言，填鸭式的教学体系显然已不能够满足他们的心理需求和学习需要，相反的，理论教学所产生的沉闷且枯燥的学习环境极大地削弱了学生的求知欲望和自主意识，进而出现了注意力不集中、被动学习的消极现象.著名的物理学家杨振宁博士曾明确指出，成功的秘诀是兴趣，由此可见，在课程改革的背景下，物理学科的实验教学要实现突破性的改革，务必要先以激发学生的学习兴趣和求知欲望作为切入点.学生对所要学习的内容产生兴趣之后，才会主动地参与到动手演练和实践操作当中，才会保持认真的学习态度深入探索学科的奥妙之处，为教师实行实践性教学创造基本的前提条件.
以《用打点计时器测速度》为例，打点计时器是学生日常生活中很少接触到的东西，这在一定程度上提高了实验的难度，学生在实验的过程中会存在由于对原理的掌握不够精准，而出现不必要的误差或者错误等诸多问题.因此，在实验准备阶段，对学生进行理论基础的教导和实验原理的引导是十分必要的.首先，通过利用多媒体设备向学生展示计时器的结构图，利用大屏幕的直观和简洁性，简化实验流程，并削减学生对实验操作的排斥感.其次，纯粹的理论讲述是很难引起学生的深入理解和认知共鸣的，可通过学生的动手实践来亲身体验并总结计时器的工作原理，即组织学生自主组成两两搭档，同学甲牵动长约2厘米的长纸带，同学乙手握彩色画笔，并按照一定的时间间隔点击纸带，经过多次的实验和记录，引导学生观察并探索纸带上相邻点之间的距离与牵动纸带的速度之间的关系.整个实践过程简易可行，学生在合作互动的过程中都表现出了强烈的好奇心和求知欲，有的学生组合在操作结果不理想的状态下，耐心自主地进行了多次的实践和对比，同时，不同小组之间的学生在实践的过程中也不忘互相交流，率先完成任务的学生还积极地成为了其他相对落后组的观察团，帮助其他同学一起记录和总结.经过热身实践，学生对计时器的工作原理已经深有体会，纷纷迫不及待地想要大展身手，试试打点计时器的工作效果，并将其与手动实践结果进行对比和分析.鉴于导入环节的准备工作充足，学生在整个用打点计时器测速度的实验中变得得心应手，极大地地提高了实验的成功率，增强了实验结果的有效性.
2融会贯通，提升实验的实用性
相较于其它学科而言，物理学科具有高度的抽象性，导致很多学生都普遍认为物理难学、知识难懂、实验难做，在心理上对物理产生了排斥感和恐惧感，这也成为物理课堂教学改革中强大的阻力，物理实验也逐渐成为僵化的形式教学.可见，倘若能够有效地降低物理学科的抽象性，那么实验教学的高效性和实用性必将得到提升.笔者从学科知识的整体性和系统性入手，强调融会贯通在实验教学中的重要性，也就是说，教师要在实验的过程中注重知识的相互结合和前后贯穿，深化理论知识在实践操作中的应用.当实验涉及到学生已学过的学科知识时，要趁势对其进行复习和巩固，并将不同章节的知识联系起来.同时，还可以引入实际生产、生活中的物理现象，将其转化为物理问题并与实验联系起来，形成紧密有效的知识串联，促使学生对所进行的实践操作印象深刻，并逐渐形成学以致用的学习意识.
以《探究小车速度随时间变化的规律》为例.本节课程的教学目标在于引导学生在准确实验的基础上学会使用描点和绘制v-t图象，并能根据v-t图象来分析匀变速直线运动的速度随时间变化的规律，最终依托实验探索的过程，培养学生细心观察、不断探索的学科精神.不同学科之间的知识本是相互贯通的，相同学科的知识更是前后贯穿互为应用的.观察教材目录不难发现，在该课程之前，学生已经初步掌握了用打点计时器测速度的实验原理和实验技巧，因此，在进行本课程的实验探究之前，可以先复习巩固前面所学的打点计时器的工作原理和使用步骤，帮助学生先梳理本节实验的大致流程.“同学们还记得你们先前把玩过的打点计时器吗？大家课后是否思考并总结它的其他用途呢？我们今天的实验内容也是测试速度与时间之间的变化关系，我们能不能利用打点计时器获取实验数据呢？如果可以，在使用过程中我们需要注意的关键点又会有哪些呢？”教师的关联性引导主要是为了培养学生融会贯通的学习意识，学生在教师明确的点拨下，主动对打点计时器进行了记忆回顾，并在一定程度上削减了对本节课中实验的陌生感和排斥感.在开始实验之前，利用大屏幕幻灯片的显示效果，生动形象地为学生展示了大致的操作流程，同时，利用软件的编辑功能，突出强调了实验过程中打点计时器的使用步骤和使用技巧，在帮助学生巩固已学知识的基础上，鲜明地标注出打点计时器在本次实验的使用过程中，需要尤为注意的细节，以便学生在实验之前就对实验流程有较为清楚的概念轮廓，进而提升动手实践的实验成效.
3有效拓展，培养全面的科学素质
素质教育以面向全体学生、全面提高学生的基本素质为根本宗旨，以注重培养受教育者的态度、能力、促进他们在德智体等方面生动、活泼、主动地发展为基本特征.因此，教师在教学的过程中务必要着力于开发学生的潜能，尊重学生的主体地位和实践空间，更加关注学生的全面发展和个性发挥.高中阶段不仅是学生形成人生观和世界观的关键时期，也是学生增长知识和才干的重要时期，高中生已具备一定的独立性和平衡性，同时，智力水平也接近成人，达到学习生涯中的高峰状态.鉴于此，教师应当趁势充分利用高中生在这一阶段的心理特点和发展特征，在实验教学中进行合理有效的拓展，以培养学生全面的科学素质，进一步提升自身的综合素养，早日成为符合新时代需求的复合型人才.
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关键词：教学环节;实验教学;教学效率
在高考的压力下，学生多数是为了学习知识验证理论以及学习操作技能，从而刻板记忆实验原理、器材、步骤等条文，没有真正明确实验教学目标，造成的局面是教师教得累，学生学得苦，特别是遇见自主设计性实验的题目时，往往手足无措，缺乏灵活变通的能力。如果教师在课堂上能够采用多种方法，从多个角度就地取材、灵活变通地做一些实验，或替代实验，改变物理实验教学单一的方式，就能提高课堂教学效率。
一、发挥课堂实验的作用，培养学生的科学态度
1.从不同的角度思考，提高演示实验的技巧
（1）将一个实验分解为多个“动作”，强化实验的效果。对于初次接触或难理解的概念，可以重复多次，多次强化后效果会明显增强。（2）将一个实验预设为多个“台阶”，缓冲实验的难度。老师做实验时，学生要善于思考，看出“门道”，可在实验之前，增加几个铺垫实验。例如，在演示“牛顿管”实验验证“只在重力作用下，重的物体和轻的物体下落得一样快”这个问题时，可在此实验前解剖出下面几个实验：①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，这时问学生“哪个下落得快”，学生几乎异口同声：“硬币！”老师此时不必否定学生的答案，而是引导学生再做下面的实验：②两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放，可以看到卷紧的纸团比纸片下落得快，说明质量相同时体积小的下落得快;③将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放，观察到一样快，说明体积相同质量不同时下落一样快。至此，学生明白物体下落的快慢与重量和体积均无关。（3）将一个实验拓展为多个“纠偏”，完善实验的结论。一套仪器可以演示一个结论，但有的学生会片面认为一套仪器只能演示一个结论，或某个结论的得出只能用一套仪器。例如，在演示断电自感的实验后，发现只有当自感线圈的电阻远远小于小灯泡的电阻时，小灯泡才“闪”一下，从而得出并非断电自感一定要“闪”一下，通电也可演示自感现象。
2.用不同的方法提高分组实验的有效性
（1）采用不同的器材，完成实验的目的。例如，用打点计时器测速度的实验，可以尝试一些小组用打点计时器，另一些小组用电火花计时器，独立完成实验，让学生总结，从而体会两种计时器的区别，实现资源共享，提高教学效率。（2）采用不同的方案，完成实验的目的。例如，在探究加速度与力、质量的关系实验时，方案一：采用两个小车，同时运动，同时停止，用刻度尺测出两个小车通过的位移，利用位移之比就等于它们的加速度之比。方案二：借助打点计时器，做出小车运动的v-t图象，算出小车的加速度，利用控制变量法，改变小车或重物的质量，分析加速度与力和质量的关系。
二、倡导利用日常器具，养成脑手并用习惯
1.提倡就地取材，讲清概念明理论
例如，沿一个方向推动桌面上的书，如果测量书本移动的距离，可以将书本视为质点;如果测量桌面上的书经过桌面上某点所需要的时间，不可以将书本视为质点。
2.鼓励家庭实验，利用旧物出新意
例如，利用可乐瓶透明、易加工的特点，制作完全失重现象、水流星的表演;利用玩具手枪测量子弹射出时的速度。
三、巧妙利用现代教育技术，提高实验教学效果
1.利用实物投影仪，提高演示实验的可见度
演示实验必须使最后一排的学生看清楚，因此可见度就是演示实验的第一指标。对于一些仪器，如游标卡尺、电表的表盘，以及一些实验现象，有时前排两边的学生就很难看清楚，利用实物投影仪既能保证演示实验的真实性，又能提高可见度，教学效果是显而易见的。
2.利用多媒体课件，提高实验过程的直观形象
许多微观实验很难在课堂上进行演示，利用多媒体课件，可以将复杂的现象模拟出来，起到良好的效果。
综上所述，物理实验是物理教学的基础，也是教学的方法和手段。充分利用教学资源，创造性地开展实验教学研究，提高课堂教学效率，是摆在我们每个高中教师面前亟待解决的难题。从源头入手，引发学生的思考，对于应对不断变化的考试形式，是很有益的。
参考文献：
[1]彭兆光.浅谈高中物理实验教学中的创新教育[J].物理教学，2010（7）.
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过去的物理实验都附属于相应的理论课，课程中大量的实验内容是验证性(验证定理、定律)和练习性实验，因此实验方式单一。在实验课上实验册依据实验内容给出相应的仪器设备、实验步骤。教师又讲解实验中的问题和注意事项，甚至在学生实验之前，先进行一次演示。随后，学生只是依样画葫芦按已规划好的路线被动地实验，实验的目的就是为了一个实验数据。学生不会对实验现象、过程、数据进行有意识的观察、分析、推断。因此，实验不能科学培养学生的实验能力，也不能活跃学生的发散性思维，从而也就失去实验的作用。
但是，如果在学生实验的过程中，实验教师能够协助教师仔细观察不同学生实验时不同的情况并进行有效指导，注意指导技巧，学生的实验效果就会事半功倍。
2 物理实验指导实践
注重消除学生实验时的畏惧心理，加强学生动手操作的自信心。物理实验是物理学科的基础和灵魂。多年的教学实践证明：无论教师的演示实验，还是学生的分组实验，对学科知识的形成、学科素质的完善及创新意识的培养。均起着至关重要的作用。而学生亲自做实验，从中探索、理解物理规律，比教师枯燥地讲解，学生硬性地记忆要好得多。这正如常人道：“百闻不如一见，一见不如一故。”
在实际的物理实验中，有些学生特别是高一新生由于害怕损坏仪器受到教师批评或加倍赔偿，不敢大胆地动手；也有些学生由于害怕实验失败，并且不能正确地认识失败，不懂得从失败中学到的东西和从成功中学到的东西是完全相等，更不明白失败是我们取得成功的必经之路，从而害怕实验。实验指导教师面对学生实验时这种畏惧心理，必须通过及时实验指导消除他们这种心态，提高学生实验成功概率，增强学生动手操作自信心，使他们爱做、乐做。而自信是人们在行动前对结果充满着良好的预期，并能充分地相信自己通过努力一定能够成功的心理状态。学生的自信是学生物理实验时动手操作、积极思考分析的动力。也是学生实验是否成功的一种隐性锁链。当然自信不是天生就有的，而是可以通过后天培养的。作为实验指导教师，应该让学生实验的成功与自信动手操作形成正反馈的良性循环。实验时，实验教师一定要仔细观察学生的实验情况，发现学生在使用新的仪器举棋不定时，实验教师就应该及时指导，不让学生产生畏惧心理。如高一新生第一个物理实验《用打点计时器测速度》，学生往往对是否应该先接通电源、还是应该先拉动纸带的问题上迟疑不决。学生认为，先接通电源：一方面有可能会造成打点计时器长时间通电损坏打点计时器；另一方面打点计时器的第一个点难以确定。如果先拉动纸带，又发觉纸带上的点数不够，达不到数据处理的要求。这时候实验指导教师就应该指导学生找出问题所在，并解决问题。调节学生实验情绪，加大学生实验成功率。否则，学生对以后几个运用打点计时器进行的实验产生畏惧心理，从而不敢实验。
注重实验规范操作指导，培养学生实事求是的科学态度和科学作风。实验步骤是把人们研究物理现象和规律的思维过程程序化、行为化的产物。学生做实验时不按一定的操作规程进行操作、不认真严谨地做、是做不好实验的。实验中必须尊重事实、忠于数据。搞好预习是做好实验的前提。实验前，教师都会指导学生所做实验作认真预习。但是，总有个别学生没有预习习惯或者对实验不够重视，实验前没有对所做实验认真预习，实验目的不明确。同时由于实验前教师讲解简明扼要，只对实验操作过程中的注意事项和关键点作出必要的讲解或提示。留下很多的时间和空间，让学生自己去细细体味和摸索。这部分学生在操作过程中就会顾此失彼，拣了芝麻丢了西瓜。此时实验指导教师就要提醒学生仔细对照实验步骤，明确实验目的，要严格按照实验操作步骤，端正他们的实验思想。
进行数据处理、运算，并对实验结论进行分析是实验的最后阶段。不但可以验证实验是否成功、操作是否规范，设计是否合理最直接的依据。而且可以对某项操作、实验的改进等提出有益建议或意见。这样既延伸了实验课的教学，又提高学生动手技能，是物理实验高层次的要求。然而有相当一部分同学为了减少实验分析，当学生实验中出现测量和计算的数据不符合预期结果，就会涂改实验数据，造成假的结果去满足实验的目的与要求。实验指导教师就应该根据不同学生的学习能力，在他们完成实验的不同的时间，主动及时去检查学生的实验数据。若发现不符预期结果的数据，应帮助学生从理论分析数据的错误，随后要求学生认真分析实验操作步骤，甚至要求学生按照实验步骤重新进行实验操作，寻找造成错误的原因。培养学生实事求是的科学态度。如在《验证机械能守恒定律》实验中，学生发现某两点间g・Δh乘积与ΔEp/m的值不相等，认为实验结果与预期分析机械能守恒不符，有些学生就会涂改实验数据，实验教师要防微杜渐，在涂改前帮助学生分析实验过程的操作是否有误。如纸带是否和地面垂直，限位孔中轴线与地面是否垂直(保证纸带是否只受到重力作用)；挑选的纸带第一点与第二点之间的距离是不是接近2mm。
注重点拨、设疑，培养学生发散性思维。发散性思维最大的特点是思考问题的多端性，从多角度、多方面来观察、思考、想象，从而提出多种设想和解决问题的方法。物理实验内容、形式、时间安排是面向全体学生，通过一个实验要求所有学生都能掌握理解相应实验的要求和目的，考虑的也是班级绝大多数学生接受程度。但是，一个班级总有部分学生思维比较活跃，同时又有较强的动手能力。他们能较快地完成教师提出的实验共性要求。实验指导教师在实验过程就需要关注这部分学生，使他们向实验的更高层次发展。对这些学有余力的优秀生提出更高的实验要求，引导这些学生设计实验方案并给予解决。学生在探索寻求最佳实验方案过程中，发散性思维能力得到一定提高。如在用《单摆测重力加速度》的实验中，实验指导教师可提出这样问题，你是否还有其他方法可以测量得力加速度。学生根据已学知识，一般会提出如下几种：①自由落体法②单摆法（已做）③用倾角为θ的气垫导轨④落球法等多种方案。这种富有探索和创造性的实验方式，既能使学生获得全面丰富的实验方法和知识；又能训练和发展学生发散思维。
参考资料：
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关键词：自主学习；新课改；多样化；教学方法
自主学习是指学生依靠自己的努力，自觉、主动积极地获取知识，是相对于传统教学过程中的被动学习而言的。而且，素质教育一直提倡以提高全民族素质为指导的教育，以面向全体学生，以注重培养学生的态度、能力，促进他们在德、智、体等方面生动、活泼、主动地发展为基本特征的教育。所以，新课程改革下的高中物理课堂也应该是有助于学生自主学习的、自主求知的课堂，应该调动学生的学习热情，真正让学生成为课堂的主人。
一、实施先学后教，培养自学意识
先学后教是相对于先教后学而言的，也就是教师要将课堂交给学生，要给学生充足的时间进行自学，之后，教师要有针对性地进行点拨。需要注意的是，这里的点拨不是一字一句地重新教授。而且，学是学生带着教师布置的任务、有既定目标的自学，学生的自学成为一堂课的起点，是这种课堂教学模式的最大特色和亮点。下面以教授《动量守恒定律》为例进行简单介绍。
我首先引导学生明确本节课的教学内容，理解动量守恒定律的确切含义；知道动量守恒定律的适用条件和适用范围；运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律；能运用动量守恒定律解释现象。引导学生带着问题进行思考，提高学生学习的目的性，使学生更好地开展自学活动。在给学生留下足够的自主学习的时间之后，教师对学生比较难理解的地方进行点拨和指导，有针对性地进行教学，不仅可以节约时间，提高学习效率，而且还可以逐步提高学生的自主学习能力，进而为高效课堂的实现打下坚实的基础。
二、引导学生质疑，培养探索精神
学贵有疑。小疑则小进，大疑则大进。物理作为一门科学性学科，一定的探究能力对物理的发展起着一定的推动作用。然而，在以往的教学过程中，我们的一言堂和满堂灌使学生缺乏一定的探究能力，被动地学习让学生找不到学习物理的积极性。所以，在贯彻新课程理念的过程中，教师要更新观念，给学生创造质疑的机会，以促使学生在探索物理的过程中找到学习物理的兴趣。
如，教学《实验：用打点计时器测速度》时，打点计时器是高中实验中非常重要的一个实验仪器，所以，在授课的时候，我借助多媒体向学生展示本次实验，并引导学生在观察实验的过程中提出问题，找出原因，解决问题。原本还担心学生是否真正能提出问题，毕竟之前没有采用过这种方法。但出乎意外的是，学生在观察的过程中，还真的发现了不少问题，有学生说：为什么在实验的时候，电磁打点计时器用低压交流电源工作，不能用直流电源呢？还有学生指出：为什么要先打开电源让打点计时器先工作1～2 s再松手打纸带呢？还有学生指出：我们应该怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度呢？……若是在往常的课堂中，这些内容都是教师教授、学生死记硬背的知识点。然而，通过让学生质疑，不但可以提高学生的探索精神，而且还可以让学生在质疑、解疑的过程中探究物理知识，明确物理现象，以帮助学生巩固所学的知识，提高学习效率。
三、开展小组自学，发挥学生主体
小组合作学习是一种以学生发展为目标的教学形式，学生在学习过程中通过自己的探索和同伴的帮助，经历知识的形成过程。在物理教学中，一般小组合作学习可以被应用于小组独立学习新课的过程中，也可以被用于小组自主进行实验的过程中等等。但是，需要注意的是，在实施小组合作的过程中，教师要保证小组学习的效率，要给学生足够的自学时间，要保证每个学生都能参与到合作中，彼此相互交流，以促使学生在发挥主体性的同时，也为实现高效的物理课堂打好基础。
例如，在教学《机械能守恒定律》时，首先，我将学生分成不同的小组，让学生以小组为单位进行自学，为了激发学生的探究欲望，在授课的时候，我首先引导学生思考了以下几个问题：（1）过山车在运动过程中，重力势能、动能相互转化，而每一状态的动能和重力势能之和机械能是如何变化的呢？（2）为什么物体不受摩擦力不是机械能守恒的条件？（3）什么力做功可以引起动能和势能的转化？让学生在思考问题的过程中，进行小组自学讨论，让学生在互相交换意见、彼此交流的过程中，找到探索物理的乐趣。
总之，现代教育理论中非常提倡自主学习能力的培养，在授课的时候，教师要根据教材内容的需要，采用多样化的教学模式，充分发挥学生的主体性，使学生在自学的过程中找到学习的乐趣。进而，在实现高效物理课堂的同时，促使学生获得更大空间的发展。
参考文献：
[1]杜建萍.自主学习在高中物理教学中的运用[J].华章，2012（09）.
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一、向学生介绍物理学史知识的必要性
学习一门学科首先要弄清楚这是一门怎样的学科。物理学的本质特征是什么? 当今物理学究竟发展到了哪个阶段?在科学中的地位如何?与其他学科有什么联系?这些问题大都不被学生了解。在教学中, 物理学史的渗入可以使学生初步了解物理学产生与发展的过程, 体会物理学对人类文明发展的作用, 从而对物理有一个较为全面的认识:它既是一门科学, 更是一种文化。物理学是研究物质运动的一般规律和物质基本结构的科学。它研究的运动普遍存在于其它高级的复杂的物质运动形态之中, 因而物理学是其他自然科学的重要基础, 对整个科学系统产生着深刻地影响。
介绍必要的物理学史知识可以使学生在平时的学习中对所学问题的背景产生更加深入的理解, 认识到物理绝不是孤立的, 它与其他很多学科都关系密切,物理学的知识及研究方法渗透到各个科学领域,许多领域内的学生都发现自己正在学习物理学,这是因为它在所有的现象中起着基本的作用。比如:物理学与数学关系密切,源远流长,历史上有许多着名科学家如牛顿,莱布尼茨,帕斯卡,高斯等对这两门学科都作出重要的贡献。牛顿为解决运动问题,创立了和物理概念直接联系的数学理论微积分,顺利地处理了一些具体问题,如切线问题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题等。物理学与化学本来就是唇齿相依、息息相关的,有人说,化学是分子、原子水平上的物理学;生物学是大分子集团的物理学,物理在生命科学中也具有广阔的应用前景。在物理学研究中形成的基本概念和理论,基本实验方法和精密测试技术,已经越来越广泛地应用于其他学科,进而极大地丰富了人类对物质世界的认识,极大地推动了科学技术的创新和革命,极大地促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步。
课程标准对物理教学需要讲授的物理学史内容给出了明确的要求,新教材的编排为落实这一理念也做出了相当努力,在物理学家生平、物理学研究方法、物理学实验等方面都有相应的介绍,相应的图片资料,文字信息和阅读链接都做得很到位。当然课程标准新理念的具体落实,以及教材的实际操作,关键在于一线教师。如何引导学生去查阅资料,利用丰富的图文资料展开学习,教师的组织和引导不可或缺。
从物理教学的角度上看,物理学史和物理教学方法不是物理课堂教学中可有可无的附属物和装饰品,而是物理教学中必不可少的部分。人们常说,在物理教学中讲物理理论,给学生以知识;讲物理学史,给学生以精神和智慧,二者不可偏废。
二、如何在物理课堂教学中渗透物理学史知识
兴趣是最好的老师,要想学生学好物理,首先要让他们对物理学感兴趣。物理学史中有许多有趣、有用的史料可以使学生充分认识到物理学是一门充满生机的学科,可以激发学生学习物理的兴趣,并逐步引导学生由兴趣转化为志趣,从而形成学生的物理学科情感。
例如在讲解“实验:用打点计时器测速度”时,很多学生并不理解打点计时器的作用,不能理解交流电源的频率50赫兹与打点计时器计时周期间的联系,教师如果能结合人类计时技术的发展史,让学生认识到打点计时器是一种精密计时仪器,就能帮助学生进一步理解本实验的原理及其意义。
我在授课时,先给学生介绍了人类使用技术工具的历史和当前计时工具的发展状况,其中很多内容都是学生以前所不知的,因而引起学生极大兴趣。
例如:公元前20000年,史前人以在木棍和骨头上刻标记的方式来计时;公元400年,中国发展了机械漏刻;公元1350年,德国钟表匠发明第一个机械闹钟;公元1700年,时钟上除时针外又加上了分针;公元1800年,计时精确度到1/100秒;公元1949年,发明第一台原子钟;公元1970年,计时精确到微微秒;公元1998年,建立超冷铯原子钟,比微微秒又要精确10万倍。
学生听了我的介绍后,对人类计时的历史有了一定的了解,知道了各类计时工具及其精确度,提高了学习打点计时器的兴趣,为下一步的教学工作带来极大的便利。
在讲授“伽利略对自由落体运动的研究”时,我先让学生查阅资料,全面了解亚里士多德和伽利略的生平以及对科学发展的贡献。亚里士多德是古希腊最伟大的、百科全书式的科学家,亚里士多德对世界的贡献无人可比。不幸的是亚里士多德的物理理论有严重的局限性,他认为数学对描述地面现象没有什么价值,另外,他强调直接的,定性的观察是形成理论的根据。简单的定性观察使亚里士多德在生物研究中取得了很大的成就。但是,事实表明,只是认识到数学推导和精细测量的价值之后,物理学才真正得到发展。伽利略的成功之处在于他对物理规律的论证非常严格,他创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。此外,伽利略还创立了理想实验法,他设计的实验虽是想象中的,但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化,就可以更加突出事物的主要特征,化繁为简,容易于认识其规律。伽利略的这一自然科学新方法,有力地促进物理学的发展,他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。
我让学生查阅资料,了解伽利略是如何用实验验证自己的猜想,在实验中遇到了哪些困难,又是如何解决的。学生接到任务后,都很感兴趣,分别行动,查阅了资料,并创造性地排演了一部科学小品,让同学们在娱乐中学到了物理学史知识,领会了物理学发展的艰难和伽利略的过人之处,提升了自身的科学素养。
物理学史能告诉我们物理学思想的逻辑行程和历史行程, 它的渗入不仅有助于学生了解各概念、定理、定律的来龙去脉, 而且有助于学生逐步掌握正确的科学思维方法,造就一个强大的头脑。例如,在教学“牛顿第一定律”时,从古希腊的亚里士多德,到伽利略、牛顿, 循着伟人的研究历程学习,从而加深学生对力和运动关系的理解;在教学“电磁感应”的时候,以奥斯特发现电流的磁效应为线索,向学生介绍人类对磁以及电和磁关系的认识过程。通过讲解安培、法拉弟、愣次和麦克斯韦等人在揭示电磁关系工作中的艰辛努力和所取得的成果, 使学生在有了对电磁发展总体认识的基础上,加深对教材的理解和对左、右手定则、法拉弟电磁感应定律、愣次定律等关键点的把握。物理学史知识的渗入可以引导学生不单纯地接受教师传授的知识, 而是形成一种探索与研究的习惯, 对任何知识细节自觉地追根朔源,凡事都问个为什么,去发现和认识在一个问题从产生到解决的过程中,真正创造了些什么,应用了那些科学方法,从而可以在这种不断学习,不断探索,不断研究的过程中学会物理科学思维方法。
科学精神作为科学教育的重要方面,愈来愈受到人们的重视,这不仅是因为它与科学知识、方法、技能与能力有着密切的关系,具有独特的教育价值。如在原子物理教学中,介绍一些着名科学家的故事:居里夫妇在极其简陋的条件下,从几吨矿渣中找到了几克镭;在α散射实验中,卢瑟福和他的学生共记下了十万次以上的闪光,终于发现了个别被金原子核弹回的α粒子,并以严密的论证提出了原子的核式结构学说等。这些优秀事例,都体现了科学研究的艰辛和科学之美。
现在许多中学生生活条件优越,几乎没有受过什么挫折,不懂得美好生活和科技成果的来之不易。面对这样的学生,教师在物理学史中可以找到很多正面素材加以教育。如焦耳为了探索“热”与“功”之间的数量关系,在1840年到1879年间,做了几百次实验,才测出了精确的热功当量值。法拉第为了找到“磁生电”的方法,整整花了十年时间。教师要通过教育使学生充分认识到:人对自然规律的认识是一个迂回曲折的过程,是一代又一代的科学家经过精心观察、实验和复杂、艰巨的创造性劳动,付出了巨大的代价才取得的,一项科学成就的取得不是一蹴而就的。
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【关键词】物理实验；科学态度；科学方法
物理学是一门实验科学，物理规律的建立，无一不以实验为基础，并受到实验的检验。在物理教学中必须加强实验教学，因为观察和实验是物理学中最基本、最主要的研究方法。所以国家教委颁布的物理教学大纲中明确指出“物理教学必须观察理论联系实际......要通过实验和学生容易理解的物理现象引出概念和规律”。实践证明，只有重视实验和加强实验教学，才能使学生获得知识的同时，逐步有效地培养学生的观察、探索能力，形成严肃认真、实事求是、勇于探索的科学态度和科学习惯，形成良好的学习品质，陶冶科学情操。这也是推进素质教育、大幅度提高中学物理教学质量的有效途径。
在新课标高中物理课本的编排中更体现了实验在物理教学中的重要地位。如课本实验的分类共有5类：（1）学生实验：在实验室完成，需要两课时或一课时完成操作。（2）实验：课堂学生自己操作完成。（3）演示：在课堂上由老师操作也可学生参与。（4）做一做：在“做一做”栏目中，有些是实验性的活动，实验趣味性较强。（5）问题与练习：在“问题与练习”中也有一些实验性的题目，这些题目中的器材也是容易获得的。笔者将物理必修1和必修2的实验统计如下：
演示实验1、毛钱管研究物体下落的情况 2、观察桌面微小形变 3、测静摩擦力的变化及最大静摩擦力 4、曲线运动的速度方向，钢球离开轨道时的速度方向 5、曲线运动的条件，钢球在磁铁吸引下怎样运动？ 6、蜡块在玻璃管中的运动 7、单摆的机械能守恒实验1、用打点计时器测自由落体的加速度 2、探究求合力的方法 3、探究作用力与反作用力的关系 4、用圆锥摆粗略验证向心力的表达式学生实验1、用打点计时器测速度 2、探究小车速度随时间变化的规律 3、探究加速度与力、质量的关系 4、研究平抛运动 5、探究功与速度变化的关系 6、验证机械能守恒定律做一做1、借助传感器用计算机测速度 2、用计算机绘制v-t图 3、看看你反应的快慢 4、用数码相机拍摄小球自由落体过程，处理照片 5、确定薄板的重心 6、观察自行车的滚动轴承结构，拆卸及安装 7、用传感器探究作用力与反作用力的关系 8、用飞镖演示抛体运动的轨迹和速度方向9、平抛与自由落体的小球是否同时落地 10、用绳拴沙袋圆周运动，体会与向心力相关的因素 11、利用数表软件进行数据处理问题与练习1、自制打点计时器
统计共29个实验，由此可见新课改下的物理教学是越来越重视实验教学。
以下笔者从演示实验，学生实验和设计探索性实验三种教学实验中谈谈如何在物理实验教学中培养学生科学素质。
1. 以演示实验为基础，重视概念和规律的形成过程，培养学生观察思考，探索与推理的能力和领会科学的方法
物理学以实验为基础，经过抽象思维提出物理概念，总结物理规律。所以在教学中必须重视概念与规律的形成过程，通过观察实验使课堂教学成为在教师组织和领导下的探索活动，而演示实验可控性很强，教师能够有目的选择和设计实验内容和程序，很生动地将需要的现象展示出来，因此要加强演示实验的教学，使学生形成科学的学习品质。例如：在用毛钱管研究物体下落的情况中。可以设计成先让学生猜测重物和轻物谁落得快，再做3个小实验，让学生从实验现象中得到结论谁落得快：（1）相同大小的纸片和铁片让它们同时下落――现象铁片落得快即重的物体落得快。（2）相同大小的两个纸片同时下落――现象同时下落即质量相同的下落的一样快。（3）一个纸片团成纸团再和另一个纸片同时下落――现象纸团下落得快即质量相同的下落的不一样快。从不同的实验中得到了相矛盾的结论。这就可以引导学生去思考除了质量还有什么因素会影响下落的快慢。第三个实验纸团和纸片，从这里学生能发现空气阻力起着至关重要的作用。再让学生设计实验来检验他们的猜想。在没有空气阻力作用下做实验，这时就可以用抽真空的毛钱管演示实验了。实验现象是重物和轻物在没有空气阻力作用下下落的一样快。在这一系列实验中学生经历了猜想――实验――得到矛盾结论――再猜想――设计实验――实验――得到结论这些方法。通过这样边实验、边观察、讨论，使课堂成为在教师指导下的学生主动地参与探索、求知的过程，更有利于培养学生探索物理知识的能力和综合分析能力，领会科学研究的方法。
2. 在组织实验中培养学生严肃认真、尊重客观规律的科学态度
实践证明，认真地完成分组实验不但能巩固知识，培养学生实验的能力，而且通过实验的操作、数据处理、结果分析、完成实验报告等一系列的活动可以培养学生严肃认真、实事求是、尊重客观规律的科学态度。例如在“测定电池的电动势与内电阻”的实验中，用图像法求电动势和内阻时，我们知道，由欧姆定律U=E-Ir可知，U是I的一次函数，显示在图像上是一条直线，与纵轴交点的纵坐标表示外电路断路时的路端电压，与横轴交点的横坐标表示短路电流，直线斜率的绝对值为电源的内电阻（图1）。
图1
由于实验误差，所有描出点不可能在一条直线上，而一部分同学在实验中有意将直线涂粗，或者画成折线，以便使所有的描出点在一条直线上，针对这种不尊重实验结果的错误，笔者在实验讲评中帮助学生分析误差原因，着重引导学生在学习自然科学中要注重实验数据，要以科学的态度对待误差，找出其产生原因，从而不断改进和完善实验，认真操作减小误差，养成严肃认真、实事求是、尊重客观规律的科学态度。
3. 设计探索性实验，培养学生探索知识、发现问题及独立思考、分工合作、勇于面对挫折的科学精神
在实验教学中，教师应把握时机，把握好实验的深度与广度，设计几个探索性实验，更能激发学生的学习兴趣，培养他们独立思考、勇于探索的科学精神。例如在学习变压器功率时，同学们大多会质疑：输入功率怎么会随输出功率的改变而改变？特别是当变压器的输出功率为零时，输入功率怎么也是零？上述问题单从理论上解释比较抽象，学生不易理解。于是便设计如下实验，提出新的问题让学生分析、讨论、探求：“怎样测输入功率？”设计一个观察输入功率随输出功率改变的实验，通过学生分析、讨论、设计、修改、完善，最后得出一个简便电路（如图2）：
图2
实验演示，当电键依次断开时，安培表示数逐渐减小至零。问题解决了，更培养了学生探索知识、发现问题的能力及独立思考、分工合作、勇于面对挫折的科学精神。
