高中物理實驗設(shè)計方案

　　學科設(shè)計的倡導者把完全熟悉知識學科視為教育的基礎(chǔ)，但他們強調(diào)理解學科的要素，而不是像科目設(shè)計那樣，強調(diào)的是占有材料和信息，鼓勵學生明確學科的基本邏輯或結(jié)構(gòu)，即學科的關(guān)鍵概念、觀點和原理的種種關(guān)系，理解學科獨特的探究方式。

　　高中物理實驗設(shè)計方案1

　　教材分析

　　磁現(xiàn)象和磁場是新教材中磁場章節(jié)的第一節(jié)課，從整個章節(jié)的知識安排來看，本節(jié)是此章的知識預備階段，是本章后期學習的基礎(chǔ)，是讓學生建立學習磁知識興趣的第一課，也是讓學生建立電磁相互聯(lián)系這一觀點很重要的一節(jié)課，為以后學習電磁感應等知識提供鋪墊。

　　整節(jié)課主要側(cè)重要學生對生活中的一些磁現(xiàn)象的了解如我國古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁場和其他天體的磁場(太陽、月亮等)，故本節(jié)課首先應通過學生自己總結(jié)生活中與磁有關(guān)的現(xiàn)象。

　　電流磁效應現(xiàn)象和磁場對通電導線作用的教育是學生樹立起事物之間存在普遍聯(lián)系觀點的重要教學點，是學生在以后學習物理、研究物理問題中應有的一種思想和觀點。

　　學生分析

　　磁場的基本知識在初中學習中已經(jīng)有所接觸，學生在生活中對磁現(xiàn)象的了解也有一定的基礎(chǔ)。

　　但磁之間的相互作用畢竟是抽象的，并且大部分學生可能知道電與磁的聯(lián)系，但沒有用一種普遍聯(lián)系的觀點去看電與磁的關(guān)系，也沒有一種自主的能力去用物理的思想推理實驗現(xiàn)象和理論的聯(lián)系。

　　學生對磁場在現(xiàn)實生活中的應用是比較感興趣的，故通過多媒體手段讓學生能了解地磁場、太陽的磁場和自然界的一些現(xiàn)象的聯(lián)系(如黑子、極光等)，滿足學生渴望獲取新知識的需求。

　　教學目標

　　一、知識與技能

　　1、讓學生自己總結(jié)生活中與磁有關(guān)的現(xiàn)象，了解現(xiàn)實生活中的各種磁現(xiàn)象和應用，培養(yǎng)學生的總結(jié)、歸納能力。

　　2、通過實驗了解磁與磁、磁與電的相互作用，掌握電流磁效應現(xiàn)象。

　　使學生具有普遍聯(lián)系事物的能力，培養(yǎng)觀察實驗能力和分析、推理等思維能力。

　　3、通過直觀的多媒體手段讓學生熟悉了解地磁場和其他天體的磁場及與之有關(guān)的自然現(xiàn)象。

　　二、過程與方法

　　1、讓學生參與課前的準備工作，收集課外的各種磁有關(guān)的現(xiàn)象和應用。

　　2、在電流磁效應現(xiàn)象的教育中，本節(jié)課采用類似科學研究的方式，還原物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，強調(diào)學生自主參與。

　　3、學生對物理現(xiàn)象進行分析、比較、歸納，采用老師與學生雙向交流感知現(xiàn)象下的物理規(guī)律的普遍聯(lián)系。

　　三、情感態(tài)度價值觀

　　1、對奧斯特的電流磁效應現(xiàn)象的教育中，要讓學生知道奧斯特的偉大在于揭示電和磁的聯(lián)系，打開了科學中一個黑暗領(lǐng)域的大門。

　　也讓學生懂得看似簡單的物理現(xiàn)象在它發(fā)現(xiàn)的最初過程中是如何的艱難。

　　2、通過知識的學習，培養(yǎng)學生學科學、愛科學、用科學的精神，樹立起事物之間存在普遍聯(lián)系的觀點。

　　通過學習中國古代對磁的應用，加強愛國主義教育。

　　3、強調(diào)學生通過自主參與類似科學研究的學習活動，獲得親身體驗，產(chǎn)生積極情感。

　　重點難點

　　電流磁效應的研究是本節(jié)課的重點，也是難點

　　教學設(shè)計思想

　　1、這是磁場章節(jié)的第一節(jié)課，教學過程應重在顯示學生對磁這一知識的了解和對磁知識的生活的體驗。

　　為此，本節(jié)課采用以問題為主線、實驗為基礎(chǔ)的教學策略。

　　問題情景的創(chuàng)設(shè)，是思維的啟動點和切入口，而實驗是物理研究的理論支持。

　　2、電流磁效應的研究是本節(jié)課的重點，在設(shè)計中可讓學生自己討論研究的思想，在這基礎(chǔ)上再提出奧斯特的實驗及其研究過程中出現(xiàn)的困難。

　　然后自然得過渡到磁場對電流的作用上來。

　　3、在天體磁場的教學中，本設(shè)計注意用多媒體手段，將大量的圖片、影象資料傳遞給學生，讓學生了解中國古代對地磁的應用及其它天體磁場的認識，提高課堂的趣味性和教學效果。

　　教學過程設(shè)計

　　一、課前調(diào)查、準備

　　教師提出問題：1、你對生活中有關(guān)磁的現(xiàn)象和應用了解多少，能否舉出你所熟悉的一些現(xiàn)象和應用呢?

　　任務：在課前請同學通過網(wǎng)絡去獲知磁有關(guān)的知識

　　二、實驗演示，引入新課

　　1、利用磁鋼堆硬幣積木。

　　實施過程：在木凳的下方可事先藏一小塊磁鋼，在木凳的上方在磁鋼的磁化作用下可堆起四層高的硬幣積木。

　　2、演示“磁懸浮”小實驗

　　師：以上兩實驗的現(xiàn)象是如何出現(xiàn)的呢?具體的奧妙在那里呢?

　　學生非常新奇，對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象猜測各種原因，激起學生學習磁知識的興趣

　　三、實驗探索、新課教學

　　師：在初中我們已接觸了一些磁有關(guān)的知識，生活中有哪些與磁有關(guān)的現(xiàn)象和應用?同學之間可互相討論。

　　(因課前有準備，學生相對比較活躍，要充分把學生所知道的知識表述出來)

　　師：對磁的認識和應用，早在我國古代就開始了

　　多媒體投影補充說明磁有關(guān)的現(xiàn)象和應用：

　　1、天然磁石(成分：Fe3O4)

　　2、司南的照片

　　東漢王充在《論衡》中寫道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”

　　3、磁懸浮列車

　　上海磁懸浮列車專線西起上海地鐵龍陽路站，東至上海浦東國際機場,列車加速到平穩(wěn)運行之后，速度是430公里/小時。

　　這個速度超過了F1賽事的最高時速，車廂里上下顛簸很小，左右搖擺得相對還大一些。

　　4、飛鴿依靠地磁場識路等

　　從學生最熟悉的磁知識著手，引出磁的一些概念：

　　磁鐵吸引鐵質(zhì)物質(zhì)

　　5、實物投影指南針的指向

　　磁性：磁體能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)

　　磁極：磁體中磁性最強的區(qū)域。

　　從中引出N、S極的定義。

　　讓學生從磁鐵使鐵質(zhì)物體磁化聯(lián)系到電能使鐵質(zhì)物體磁化，從而來說明電與磁的關(guān)系，引出奧斯特電流磁效應現(xiàn)象。

　　師：磁鐵能吸引鐵釘，鐵釘是磁鐵嗎?為什么磁鐵可以吸引鐵釘?

　　學生回答：鐵釘被磁化

　　師問：那么在自然界中還有沒有什么其他的東西能使鐵質(zhì)物體磁化的呢?

　　(請同學互相幫助想一想，然后回答)

　　學生：電流可以使鐵質(zhì)物體磁化

　　可以向?qū)W生說明：1731年，英國商人發(fā)現(xiàn)雷電后，刀叉具有磁性。

　　1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電可以使縫衣針磁化。

　　另師：自然界中磁鐵的相互作用早已被人所知，同名磁極排斥，異名磁極吸引，這與我們學過的什么力的作用很相似?

　　學生：電荷之間的作用力相似。

　　師：那么會不會說明兩者存在聯(lián)系呢?如果讓你去研究電與磁的關(guān)系，你會如何去設(shè)計?

　　學生由于已受初中磁知識學習的影響，大部分都提出讓通電導線對小磁針作用。

　　投影介紹奧斯特的生平

　　實驗演示奧斯特的電流磁效應：

　　師說明：在奧斯特研究的最初，他受到力總是沿著物體連線方向這個觀念的影響，總是在沿電流的方向放置磁針，使磁針在導線的延長線上，均以失敗告終。

　　1820年4月，在一次講課中，他偶然把導線沿南北放置在一個帶玻璃罩的指南針的上方，通電時磁針轉(zhuǎn)動了

　　老師在此說明奧斯特的生平和發(fā)現(xiàn)電流磁效應的歷程，讓學生知道每一次科學新發(fā)現(xiàn)是艱難的，需要付出的是前期不斷的努力和對科學的執(zhí)著、自信。

　　實驗說明：通電導線會產(chǎn)生磁場，對磁針產(chǎn)生力的作用。

　　提問：既然電流對磁鐵有力的作用，那么磁鐵是否也應該對通電導線有力的作用呢?

　　學生回答：應該有。

　　但可能有部分學生因沒有普遍聯(lián)系的觀點而不知如何進行邏輯推理。

　　演示實驗：

　　安培在此三個月后發(fā)現(xiàn)磁場對電流的作用

　　提問：綜上所述，磁鐵與磁鐵的力，磁鐵和電流的力，它們是如何產(chǎn)生的呢?是通過什么去實現(xiàn)這力的作用呢?

　　學生：磁場

　　因磁場是一種抽象的物質(zhì)，學生對其了解較少，故可能有一些疑問。

　　多媒體演示磁場是力發(fā)生的媒介，讓學生對磁場的作用有更形象的理解。

　　師問：司南、信鴿傳書等都是利用了地磁場對它們的受力作用，那么地磁場是如何產(chǎn)生，又是如何分布的呢?同學們對此的了解有多少?

　　(先請學生說說自己對此的認識，可分組討論，最后由代表發(fā)言)

　　師：總結(jié)學生的觀點，后通過視頻說明：

　　地磁場的分布及與地磁南北極與地理南北極的方向關(guān)系

　　視頻介紹：

　　地磁場形成的一種原因。

　　投影介紹地磁場的衰減及其可能的原因

　　介紹磁偏角的概念及其發(fā)現(xiàn)的實際意義

　　指南針所指的南北(磁場的南北極)與地理上的南北極并不完全一致，兩者之間存在著偏角，即磁偏角。

　　師指出：沈括在《夢溪筆談》中指出：“常微偏東，不全南也”。

　　這是世界上最早的關(guān)于磁偏角的記載。

　　師問：除了地球有磁場外，其他天體是否也有磁場呢?

　　有些學生的課外知識較廣，可請個別學生把自己對其他天體的磁場的認識闡述一下。

　　師投影介紹：地球的磁場不是獨立的，太陽、月亮等天體都有磁場，并且太陽光、太陽黑子、極光形成都與太陽磁場有關(guān)。

　　視頻介紹：太陽黑子的形成

　　視頻介紹：太陽風、極光的形成原因

　　板書設(shè)計

　　磁現(xiàn)象和磁場

　　磁現(xiàn)象

　　磁性：磁體能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)磁極：磁體中磁性最強的區(qū)域

　　電流的磁效應

　　奧斯特生平介紹電流磁效應實驗

　　磁場

　　磁場對通電導線的作用磁場的作用

　　地球和其他天體的磁場

　　教學后記

　　本教案設(shè)計保留了傳統(tǒng)教案的一些優(yōu)點，采用了問題討論式探究的模式，通過精心創(chuàng)設(shè)情景，一路與學生一起摸索，相互討論，得出結(jié)論，再引發(fā)新的問題，從而加深學生對磁場這一知識的理解和掌握。

　　另外，這節(jié)課通過大量的圖片介紹古代和現(xiàn)代對磁的應用，了解我國古代在磁方面所取得的成就。

　　并通過直觀的多媒體手段讓學生熟悉地磁場分布，使學生從中了解磁偏角的概念、讓學生能了解太陽的磁場和自然界的一些現(xiàn)象的聯(lián)系，如黑子、極光等，這不僅提高了學生知識面，還可以激發(fā)學生學習物理的興趣。

　　在整節(jié)課中，充分尊重學生的思維發(fā)現(xiàn)，讓他們自主尋找問題的根源，注重情感教育和德育滲透

　　文 章來源

　　高中物理實驗設(shè)計方案2

　　一、實驗名稱：乒乓球在物理教學中的應用

　　二、實驗設(shè)計思路：

　　隨著新課程的改革,要改革傳統(tǒng)的實驗設(shè)計理念,通過全新的實驗教學,提高學生的觀察能力,探究能力和創(chuàng)新意識。

　　這就要求我們充分利用身邊的物體,巧妙的設(shè)計實驗,提高學生的學習興趣。

　　基于此，我想到了可以把乒乓球運用到我們物理實驗中來，像為國爭光一樣為我們物理課堂增光添彩。

　　三、探究實驗：

　　探究實驗一：球體直徑的測量

　　利用乒乓球，直尺，兩塊長方體木塊來測量乒乓球的直徑。

　　具體方法是：把乒乓球放在兩塊長方體木塊中間，直尺和長方體木塊垂直，記下兩木塊間的距離，并轉(zhuǎn)動乒乓球的不同方向再測量幾次，求出平均值，這樣測得直徑較為準確。

　　這個實驗不僅能讓學生學會利用刻度尺測量物體長度，還能讓學生學會測量其它球形物體直徑的方法，同時也提高了學生的興趣。

　　探究實驗二：聲音是由于物體振動產(chǎn)生的

　　利用乒乓球粘上一根細線，讓掛在細線下的乒乓球接觸正在發(fā)聲的音叉，發(fā)生的音叉又會迅速把乒乓球彈開，但乒乓球在重力作用下又會回落，并再次與音叉接觸，發(fā)生的音叉又把乒乓球彈開。

　　該實驗的特點是能見度高，全班的每位同學都能清楚地觀察到實驗的全過程。

　　同時實驗的趣味性也比較強，學生感覺新穎、奇特，能激發(fā)學生學習的動力。

　　探究實驗三：氣體的熱脹冷縮

　　在講到溫度計的原理時，需要介入熱脹冷縮的知識，盡管有的同學可能知道這一現(xiàn)象，但如果有一現(xiàn)象明顯的實驗來驗證，效果就更好了。

　　方法很簡單，將一踩癟的乒乓球，放在熱水里，里面的氣體由于溫度升高，體積膨脹，會使乒乓球復原。

　　證明了氣體的熱脹冷縮的特點。

　　探究實驗四：物體具有慣性

　　在講到慣性時，將乒乓球放在硬紙片上，用力打紙片，紙片飛出，乒乓球留在原處，是因為乒乓球具有慣性，原來是靜止的，還要保持原來靜止狀態(tài)，所以還會留在原處。

　　探究實驗五：分離密度不同的物質(zhì)的方法

　　將乒乓球和玻璃球埋入裝有米的大燒杯中，搖晃燒杯，過一段時間，乒乓球從米中“跑”出來。

　　原因就是乒乓球的密度比米小，能上來，此規(guī)律能用于分離密度不同的物質(zhì)。

　　這個實驗簡單易做，現(xiàn)象明顯，還能引起學生的興趣。

　　探究實驗六：證明大氣壓強的存在

　　在礦泉水瓶中裝滿水，用乒乓球蓋嚴瓶口，手按住乒乓球把瓶子倒過來，放開手后水不會流出來乒乓球也不會下落。

　　此實驗說明了大氣壓強的存在，直觀形象、生動有趣，比用任何語言描述效果都要好。

　　探究實驗七：流體壓強與流速的關(guān)系

　　在一漏斗下放一乒乓球，手放開，乒乓球由于重力的作用而下落，如果從上往下不斷的向下吹氣，可看到乒乓球不落下。

　　這一實驗說明了流體流速越快的位置壓強越小，上部壓強小，下部壓強大，所以乒乓球不會落下。

　　另外還可以將乒乓球放在一燒杯中，對著燒杯口吹氣，會發(fā)現(xiàn)乒乓球從燒杯中跳起來，跳入另一燒杯中，此實驗也充分證明了流體流速越快的位置壓強越小。

　　探究實驗八：演示浮力的方向總是豎直向上的

　　學生對浮力的方向是向上的很容易理解，但對于總是豎直向上的理解有一定困難，為了突破這一難點，我設(shè)計了一個實驗：向燒杯中注水會發(fā)現(xiàn)沾有細線的乒乓球浮起，此時細線與水平面垂直，說明浮力方向是豎直向上的，當我傾斜燒杯時細線仍然豎直，說明浮力方向總是豎直向上的。

　　探究實驗九：浮力產(chǎn)生的原因

　　將一只塑料可樂瓶剪去底部(瓶頸的截面直徑略小于乒乓球的直徑)。

　　如圖甲把一只乒乓球放在瓶內(nèi)，從上面倒入水，觀察到有少量水從乒乓球與瓶頸縫隙中流出，但乒乓球并不上浮，直到水倒?jié)M后，乒乓球還沉在水底并沒有浮起來，因為乒乓球下部沒有水，所以沒有受到水對其向上的壓力，只有水對乒乓球豎直向下的壓力，所以乒乓球始終沉在水底。

　　如乙圖當用手指堵住瓶頸的出水口，使水慢慢流下并注滿玻璃管后，由于乒乓球的下部有了水，所以受到了向上的浮力，由于乒乓球所受浮力大于其自身重力，所以乒乓球上浮。

　　該實驗的特點是簡單、醒目、趣味性強。

　　探究實驗十：機械能的轉(zhuǎn)化

　　1、把乒乓球系上細線做成單擺，分析運動過程中的能量轉(zhuǎn)化。

　　勢能→動能→勢能

　　2、將乒乓球從一定高度自由下落，乒乓球下落與地面撞擊又被彈起。

　　整個過程中乒乓球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能又轉(zhuǎn)化為彈性勢能又轉(zhuǎn)化為動能又轉(zhuǎn)化為重力勢能……觀察分析動能與勢能之間的轉(zhuǎn)換。

　　探究實驗十一：電荷間的相互作用

　　將兩個乒乓球用細線懸掛起來，用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸，它們會被吸引，說明帶電體能吸引輕小物體，再用毛皮摩擦過的橡膠棒同時接觸兩個乒乓球，使兩個乒乓球帶上同種電荷，仔細觀察它們在同種電荷情況下的運動情況，得出結(jié)論。

　　乒乓球的這些實驗看著簡單，卻給物理教學增添了許多生機與活力。

　　只要我們能留心觀察加以應用，就能培養(yǎng)初中學生對物理學的感性認識，激發(fā)學生學習物理的興趣，活躍課堂氣氛，激發(fā)學生課后小制作、小發(fā)明。

　　通過觀察、測量、分析、綜合、歸納和演繹等，增強學生動手和動腦能力，提高他們的創(chuàng)新能力、培養(yǎng)他們創(chuàng)新意識。

　　高中物理實驗設(shè)計方案3

　　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生的無意注意。后來想這種東西應該還是用紙來做，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、實驗目的：

　　學會測量運動物體的速度。

　　四、實驗所涉及的科學道理：

　　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越小”(伯努利原理)，會產(chǎn)生壓力差，導致“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)一位同學把30～50厘米長的刻度尺平放在自己的頭頂，另一個同學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、學生感興趣。

　　后來在鼓樓區(qū)其他學校初二物理教學中得到進一步的檢驗，各位同行一致反應較好。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，學生課堂練習紙最佳�？梢赃x擇高個子同學的身高作為“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，

　　但是會導致矮個子同學很難判斷刻度尺是不是水平的;用矮個子同學身高作為“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生的討論完成。

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