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中學(xué)物理創(chuàng)新實驗課程設(shè)計
課程設(shè)計(Practicum)：大學(xué)某一課程的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，如：計算機(jī)程序設(shè)計課程的課程設(shè)計，一般是完成一項涉及本課程主要內(nèi)容的綜合性、應(yīng)用性的計算機(jī)程序開發(fā)題目。
中學(xué)物理創(chuàng)新實驗課程設(shè)計1
一、實驗名稱：測量紙片下落的速度
二、實驗設(shè)計思路：
實驗“測量紙片下落的速度”所提供的實驗器材有卷尺、秒表、紙片，但是采用這些實驗器材總是發(fā)現(xiàn)紙片在下落的過程中忽左忽右的飄，
下落的路線不是直的，容易碰到課桌或其它的物體而改變路線。我就想找一種東西來代替它，起初想用氣球，但發(fā)現(xiàn)更難控制路線，而且氣球太大，
放在實驗桌上會引起學(xué)生的無意注意。后來想這種東西應(yīng)該還是用紙來做，因為如果采用鐵球等密度較大的東西做實驗的話，由于下落的時間太短無法測量下落時間，
或者是測量出來的時間誤差太大。最后和同學(xué)們一起討論想到用小時候玩過的三個紙條組成的“紙錐”來替代原來的紙片。而且下落的時間可以通過秒表測出(由于實驗室沒有足夠多的卷尺，可以利用人的身高這個已知條件，此時下落的時間大約是1.2秒)。
三、實驗?zāi)康模?/p>
學(xué)會測量運(yùn)動物體的速度。
四、實驗所涉及的科學(xué)道理：
測量紙片(改成“紙錐”)下落的速度這個實驗利用的實驗原理是速度公式。把紙片改成“紙錐”，主要考慮它在下落時由于下部的形狀不同，空氣的流速也不相同，
根據(jù)“在流體中，流速越大的地方壓強(qiáng)越小”(伯努利原理)，會產(chǎn)生壓力差，導(dǎo)致“紙錐”下落時會順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)(具體旋轉(zhuǎn)的方向是由安裝時的順序決定的)。
五、實驗操作步驟：
(1)實驗前要測量出同學(xué)的身高，作為“紙錐”下落的高度s，記錄在實驗表格。
(2)一位同學(xué)把30～50厘米長的刻度尺平放在自己的頭頂，另一個同學(xué)按照這樣的高度自由釋放“紙錐”，同時開始記時，記下“紙錐”落地時所用的時間t，記錄在實驗表格。
(3)重復(fù)上述步驟兩次。
(4)根據(jù)速度公式計算出“紙錐”三次下落的速度，并計算出平均值。
六、實驗裝置或照片：
學(xué)生可以自制“紙錐”(剪三個完全相同的左右的紙條，把每個紙條對折一次，然后連環(huán)套在一起，如圖1所示，把三個“腳”向外抽緊，如圖2所示)
七、實驗所用器材：
“紙錐”一個，30～50厘米長的刻度尺一把，秒表一只。
八、實驗效果以及其他需要說明的問題：
實驗效果：2005年12月14日前后在南京樹人國際學(xué)校初二十二個班級中施教效果很好，解決了原來所用紙片下落不穩(wěn)、路線不是直線，路程無法測量的缺點，而且實驗器材制作方便、成本低廉、操作簡單、學(xué)生感興趣。
后來在鼓樓區(qū)其他學(xué)校初二物理教學(xué)中得到進(jìn)一步的檢驗，各位同行一致反應(yīng)較好。具有較大的推廣使用價值。
說明：在制作“紙錐”時需要用硬度不要太大、密度較小的紙張，學(xué)生課堂練習(xí)紙最佳�？梢赃x擇高個子同學(xué)的身高作為“紙錐”的下落高度，這樣可以增加下落時間，減小時間測量上的誤差，
但是會導(dǎo)致矮個子同學(xué)很難判斷刻度尺是不是水平的;用矮個子同學(xué)身高作為“紙錐”下落的高度，可以最大程度的使刻度尺保持水平，但是會使下落時間變短，這樣測量的高度準(zhǔn)確了，
但是下落時間的測量誤差會增大。這樣的分析過程可以通過學(xué)生的討論完成。
中學(xué)物理創(chuàng)新實驗課程設(shè)計2
一、熱機(jī)做功實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新(該項目榮獲四川省初中物理創(chuàng)新實驗方案評比一等獎和全國首屆中小學(xué)實驗教學(xué)優(yōu)秀案例展評一等獎)
(一)課標(biāo)要求
熱機(jī)做功沖程既是初中物理教材中的一個重點，也是一個難點，教材力求通過以圖片和模型的形式讓學(xué)生理解熱機(jī)做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化問題，以及一個沖程所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)動周數(shù)。讓學(xué)生通過對熱機(jī)做功沖程的學(xué)習(xí)，對生活中各種熱機(jī)進(jìn)行理解。
(二)實驗原型及不足之處
1、在初中物理教學(xué)中，物理教師在講解內(nèi)燃機(jī)時，通常是用內(nèi)燃機(jī)圖片或內(nèi)燃機(jī)模型來演示熱機(jī)做功的現(xiàn)象和說明原理。這樣演示比較抽象，不直觀，學(xué)生不好理解熱機(jī)做功的原理。
2、圖片和模型不能準(zhǔn)確反映一個沖程所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)動周數(shù)，而這是物理教學(xué)中的一個考點，也是難點。
(三)實驗創(chuàng)新之處
1.用自制爆燃器引入能量轉(zhuǎn)化。
2.用酒精(或汽油)在鋼化玻璃筒中燃燒并爆炸，模擬熱機(jī)做功沖程。
3.用透明玻璃筒做汽缸學(xué)生能直接觀察到酒精(或汽油)在玻璃筒中爆炸并推動活塞運(yùn)動：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
4.曲軸正反兩面分別為紅色和白色，實驗完成后通過顏色變化直觀反映一個沖程所對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)動周數(shù)。
(四)實驗器材
自制爆燃器一套，自制熱機(jī)做功演示器一套(直筒透明鋼化玻璃水杯一個、10號膠塞一個、電火花點火器一個、活塞、連桿、曲軸、軸承一套、主板及底座支架一套、酒精少許和噴霧。
(五)實驗裝置圖
實驗裝置如圖1、2所示。
圖1為自制爆燃器：①橡膠塞②針筒③橡膠塞④細(xì)線⑤電火花點火器。
圖2為自制熱機(jī)做功演示器：①電火花點火器②橡膠塞③汽缸(鋼化玻璃筒)④活塞⑤連桿⑥軸承⑦曲軸 ⑧主板及底座支架。
(六)實驗原理
1.燃料燃燒：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
2.熱機(jī)做功沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
3.一個沖程對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)動半周。
(七)實驗步驟
1.用爆燃器演示內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能實驗。
(1)往爆燃器筒內(nèi)(針筒)噴灑適量酒精。
(2)塞上橡膠塞并輕輕晃動幾下。
(3)按動電火花點火器開關(guān)，觀察酒精在針筒內(nèi)爆炸并推射出橡膠塞。
2.用熱機(jī)做功演示器演示熱機(jī)做功實驗。
(1)觀察器材，記錄曲軸顏色。
(2)往鋼化玻璃筒內(nèi)噴灑適量酒精。
(3)塞上帶電火花點火器的橡膠塞，按動電火花點火器開關(guān)。
(4)觀察酒精在玻璃筒內(nèi)爆炸推動活塞做功，通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。
(5)記錄此時曲軸顏色。
(八)實驗效果
1.酒精的燃燒并爆炸，能通過透明玻璃筒直接觀察到，并且伴有爆炸聲。
2.橡膠塞和活塞的運(yùn)動直觀呈現(xiàn)，準(zhǔn)確反映能量轉(zhuǎn)化過程。
3.通過曲軸顏色變化，準(zhǔn)確得出一個沖程所對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)動周數(shù)。
(九)反思與拓展
1.雖然用噴霧器噴出酒精，能加快酒精揮發(fā)填滿玻璃筒，但仍然會受室內(nèi)溫度影響(如果在溫度較低的冬天進(jìn)行實驗，最好配備一只電吹風(fēng))。
2.加上兩個小車輪，能直接模擬汽車氣缸推動汽車運(yùn)動。
3.在玻璃筒壁加上溫度計，通過溫度計示數(shù)上升來反映熱量的散失，從而解釋熱機(jī)效率總小于1的原因。
二、斜面上物體力的分解實驗創(chuàng)新(該項目榮獲四川省中小學(xué)實驗教學(xué)優(yōu)秀案例展評二等獎)
(一)背景和基本思路
斜面上物體力的分解是高中物理教學(xué)中的一個難點。在實際教學(xué)中，“斜面上物體力的分解實驗”只是從理論層面對力的分解實驗進(jìn)行研究，學(xué)生不好理解。因該實驗的特殊性，不便于制作傳統(tǒng)教具來演示，我們就考慮利用數(shù)字化實驗器材：傳感器、采集器、數(shù)字顯示裝置和L型斜面制作一套實驗器材，
將不可見的實驗現(xiàn)象展現(xiàn)出來，方便我們對力的分解進(jìn)行研究。經(jīng)過幾年的研究與實踐，我們與深圳申議實業(yè)公司共同開發(fā)了“斜面上物體力的分解探究器”。
(二)實物結(jié)構(gòu)圖
(三)實驗演示方法
1.將該裝置底坐垂直于桌面，打開左側(cè)數(shù)字測力計開關(guān)，用一段細(xì)線將重物(金屬圈)懸掛在左側(cè)力傳感器的探頭上，測出重物(金屬圈)的重力。2、將該裝置水平放置于桌面上，打開兩個數(shù)字測力計開關(guān)，按回零鍵，再將重物(金屬圈)放置在兩個力傳感器的探頭上，
可測出正壓力和下滑力的大小。3、調(diào)節(jié)斜面的角度，測出的正壓力和下滑力的大小隨之改變，通過角度值、正壓力和下滑力的大小值以及重物(金屬圈)的重力值，經(jīng)過計算后，可以充分說明力的分解實驗現(xiàn)象，也驗證了力的平行四邊定則。
三、溶液導(dǎo)電實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新(該項目榮獲成都市初中化學(xué)教師實驗操作技能大賽創(chuàng)新實驗二等獎)
(一)背景和基本思路
初中化學(xué)中的溶液導(dǎo)電性實驗，一是為了幫助初中學(xué)生認(rèn)識酸、堿、鹽的組成特點，理解酸、堿之間的反應(yīng)實質(zhì);二是為高中學(xué)習(xí)離子反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。初中化學(xué)中對溶液導(dǎo)電性實驗要求不高，不需要對溶液導(dǎo)電性強(qiáng)、弱進(jìn)行分辨，即只需分辨出溶液導(dǎo)電與否。初中化學(xué)實驗中所使用的溶液導(dǎo)電實驗裝置，沒有統(tǒng)一成套的、標(biāo)準(zhǔn)化的實驗儀器。
做該實驗，一般采取兩種方式：1、就地取材，自制一套溶液導(dǎo)電性實驗裝置，采用220V交流電和相對應(yīng)的60W白熾燈泡(實驗按如下圖所示的原理進(jìn)行);2、按照現(xiàn)行教材實驗方式，采用學(xué)生電源、小燈泡(或LED燈)、小燈座、導(dǎo)線、開關(guān)和燒杯等實驗器材進(jìn)行實驗(如圖1所示)。這兩種實驗方式都存在一些問題：
第一種實驗方式實驗操作時安全性能較差，儀器體積較大，攜帶不方便，藥品用量也相對較多。第二種實驗方式也存在儀器體積較大、較多，組裝器材麻煩等問題。
經(jīng)過反復(fù)實驗和研究，我們從微型、簡單、高效、安全和環(huán)保等方面對該實驗進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新。
(二)改進(jìn)和創(chuàng)新方式
購買電子元器件和輔材，自制一個小型溶液導(dǎo)電實驗檢測器，方便我們快速檢測溶液是否導(dǎo)電(綠燈亮，溶液不導(dǎo)電;紅燈亮，溶液導(dǎo)電)。圖2為溶液導(dǎo)電實驗檢測器實物照片。
該溶液導(dǎo)電性實驗檢測器內(nèi)有電子電路、三節(jié)七號電池作電源，外有紅色、綠色高亮度LED燈各一個，按鍵開關(guān)一個以及兩個電極。
(三)實驗方法和步驟
1.用50ml燒杯準(zhǔn)備好蒸餾水、乙醇、鹽酸、氫氧化鈉等溶液。2、按下檢測器按鍵開關(guān)，綠燈亮，表明此時兩個電極不導(dǎo)通(如圖3所示)。3、將檢測器兩個電極插入裝有蒸餾水或乙醇的燒杯里(如圖4所示)，按下檢測器按鍵開關(guān)，綠燈亮，表明蒸餾水或乙醇溶液不導(dǎo)電。4、將檢測器兩個電極用金屬絲短接，
紅燈亮，表明此時兩個電極導(dǎo)通。5、將檢測器兩個電極插入裝有鹽酸、氫氧化鈉的燒杯里(如圖5所示)，按下檢測器按鍵開關(guān)，紅燈亮，表明鹽酸、氫氧化鈉溶液導(dǎo)電。
注意：在做下一實驗步驟前，需用洗瓶沖洗兩個電極，并用棉球?qū)蓚�電極擦干。實驗完畢后，也需沖洗兩個電極，并用棉球?qū)蓚�電極擦干，取下電池，以便保存。
(四)特點
改進(jìn)后，實驗操作安全性能大幅度提高。使用三節(jié)七號電池作電源，沒有人觸電的危險;儀器微型化，攜帶方便;藥品用量也相對較少，節(jié)約了成本;采用高亮度LED燈展示，實驗現(xiàn)象非常明顯(后排學(xué)生仍可清淅看見實驗現(xiàn)象);電極采用銅質(zhì)材料，表面度鎳，有很好的耐腐蝕性;該檢測器既可做教師演示實驗，
也可供學(xué)生做探究性實驗;在學(xué)生做實驗時，我們還可以用點滴板實驗器材，藥品用量極少，真正做到實驗微型化，有利于環(huán)保。
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