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怎样做好物理实验?只有在正确的科学实验思想指导下才能做好物理实验。物理实验可以分为演示实验、学生分组实验和课外小实验,无论何种实验大都遵循相同的步骤和顺序:
1.提出问题
实验是从提出一个科学问题开始的,科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。
例如:“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?”就是一个科学问题,因为我们可以通过实验收集信息并给予解答。
2.提出假设或猜想
然后是构想一个假说或者一些猜想,它们是对实验结果的预测,建立在观察和以往的知识经验上的,能够被检验。
例如:“滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关,可能与压力的大小有关,可能与接触面的大小有关,也可能与物体的运动速度有关”就是一些猜想,这样的猜想就是对我们要进行的实验的一个粗略概括,使问题进一步明确化,使实验有明确的目标。
3.实验设计
接下来需要设计一个实验来检验我们的假说或者猜想,在计划中应该有实验原理、详细的实验步骤、实验中要进行哪些观察和测量。
例如:研究滑动摩擦力,原理是二力平衡,所以要保证物体匀速直线运动,测力计的示数大小才是滑动摩擦力的大小。
设计实验时往往要用到控制变量法,除了要观察的变量之外,其余变量都应该始终保持相同。
例如:研究滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关时,压力的大小、接触面的大小、物体的运动速度等都保持不变,只改变接触面的粗糙程度不同。
4.分析数据
实验中得到的观察和测量结果称为数据,实验结束时要对数据进行分析,看是否存在什么规律或趋势。
例如:研究滑动摩擦力的大小的数据如下:
①压力的大小、接触面的大小都保持不变时,只改变接触面的粗糙程度。
粗糙的毛巾表面,f=2.4N;光滑的木板表面,f=1.7N。
②接触面的粗糙程度、接触面的大小都保持不变时,只改变压力的大小压力小,f=1.7N;压力大,f=3.2N。
③接触面的粗糙程度、压力的大小都保持不变时,只改变接触面的大小接触面大,f=1.7N; 接触面小,f=1.7N。
然后要思考这些数据说明了什么,能不能支持我们的假说或者猜想?这些数据是否指出了我们实验中存在的缺陷?还需要更多的实验数据吗?
我们可以把数据整理成表格或者图表,常常能更清晰地看出它们的规律。例如:观察水的沸腾实验,设计表格及某次记录数据如下:
根据记录数据,在方格纸上确定标度单位,描点连线,作出水的沸腾图像。
5.得出结论
结论是对实验研究发现的总结,在下结论的时候,我们要确定收集的数据是否支持原先的假设或猜想。
例如:研究滑动摩擦力的大小的数据,我们得出结论:
滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,摩擦力越大;
滑动摩擦力的大小与压力的大小有关,压力越大,摩擦力越大;
滑动摩擦力的大小与接触面的大小无关。
在上述实验思想指导下,物理演示实验、学生分组实验和课外小实验的注意事项略有不同:
1.认真观察物理演示实验。物理演示实验时,无一例外地要求我们注意观察,通过分析比较和归纳得出结论和规律。
许多演示实验的器材在日常生活中有的,就可以把它们改成学生实验,给自己提供动手动脑的机会。
例如:演示压力作用效果与压力大小和受力面积有关的实验,器材有重物、纸盒、沙子,动手做自然比单纯看要好。
2.上好实验课,是做好物理实验的中心环节。①做好实验预习。课前认真预习,明确实验目的、弄清原理、器材、步骤及设计实验表格。这样既在实验课上可以有目的地动手,又可以保证我们有足够的时间动手操作。②基本仪器的使用。掌握基本仪器的使用,是做好物理实验的基础。基本仪器主要有:刻度尺、秒表、温度计、天平、量筒、测力计、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱等。
各种基本仪器都有一定的量程。在使用各种仪器,弄清仪器的量程,并且估测被测物理量的情况,选用适当量程,避免超过量程而可能损坏仪器。
使用测量仪器前通常要调零,否则测出的数据不准确。
掌握仪器的使用方法和使用规则,例如:电流表串联在被测电路中,而电压表要并联在被测电路中,如果反之,不仅做不对实验,还可能会损坏电表。
会正确读数。读数时要有正确的姿势,例如:从电流表、电压表上读数时,视线应与刻度盘垂直,并且对正指针,读出分度值,记录有效数字;从量筒上读数时,视线应与液面相平,不能俯视或仰视,若是凹液面读凹处,凸液面读凸处,等等。
③详细记录数据,分析实验结果。当一些实验出现了较大的误差后,要认真分析产生较大误差的原因,不能满足于单纯的重复性地验证,逐步养成严肃认真、一丝不苟的学风。
3.课外小实验。从我们熟悉的生活、生产实例入手,也可以将练习改为实验,在学习过程中保持探究的兴趣。
爱因斯坦说:“科学就是一些有趣的探索”。希望我们用科学的态度做好实验,品尝成功的欢乐,在知识的园地里,获得累累硕果。
1.提出问题
实验是从提出一个科学问题开始的,科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。
例如:“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?”就是一个科学问题,因为我们可以通过实验收集信息并给予解答。
2.提出假设或猜想
然后是构想一个假说或者一些猜想,它们是对实验结果的预测,建立在观察和以往的知识经验上的,能够被检验。
例如:“滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关,可能与压力的大小有关,可能与接触面的大小有关,也可能与物体的运动速度有关”就是一些猜想,这样的猜想就是对我们要进行的实验的一个粗略概括,使问题进一步明确化,使实验有明确的目标。
3.实验设计
接下来需要设计一个实验来检验我们的假说或者猜想,在计划中应该有实验原理、详细的实验步骤、实验中要进行哪些观察和测量。
例如:研究滑动摩擦力,原理是二力平衡,所以要保证物体匀速直线运动,测力计的示数大小才是滑动摩擦力的大小。
设计实验时往往要用到控制变量法,除了要观察的变量之外,其余变量都应该始终保持相同。
例如:研究滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关时,压力的大小、接触面的大小、物体的运动速度等都保持不变,只改变接触面的粗糙程度不同。
4.分析数据
实验中得到的观察和测量结果称为数据,实验结束时要对数据进行分析,看是否存在什么规律或趋势。
例如:研究滑动摩擦力的大小的数据如下:
①压力的大小、接触面的大小都保持不变时,只改变接触面的粗糙程度。
粗糙的毛巾表面,f=2.4N;光滑的木板表面,f=1.7N。
②接触面的粗糙程度、接触面的大小都保持不变时,只改变压力的大小压力小,f=1.7N;压力大,f=3.2N。
③接触面的粗糙程度、压力的大小都保持不变时,只改变接触面的大小接触面大,f=1.7N; 接触面小,f=1.7N。
然后要思考这些数据说明了什么,能不能支持我们的假说或者猜想?这些数据是否指出了我们实验中存在的缺陷?还需要更多的实验数据吗?
我们可以把数据整理成表格或者图表,常常能更清晰地看出它们的规律。例如:观察水的沸腾实验,设计表格及某次记录数据如下:
根据记录数据,在方格纸上确定标度单位,描点连线,作出水的沸腾图像。
5.得出结论
结论是对实验研究发现的总结,在下结论的时候,我们要确定收集的数据是否支持原先的假设或猜想。
例如:研究滑动摩擦力的大小的数据,我们得出结论:
滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,摩擦力越大;
滑动摩擦力的大小与压力的大小有关,压力越大,摩擦力越大;
滑动摩擦力的大小与接触面的大小无关。
在上述实验思想指导下,物理演示实验、学生分组实验和课外小实验的注意事项略有不同:
1.认真观察物理演示实验。物理演示实验时,无一例外地要求我们注意观察,通过分析比较和归纳得出结论和规律。
许多演示实验的器材在日常生活中有的,就可以把它们改成学生实验,给自己提供动手动脑的机会。
例如:演示压力作用效果与压力大小和受力面积有关的实验,器材有重物、纸盒、沙子,动手做自然比单纯看要好。
2.上好实验课,是做好物理实验的中心环节。①做好实验预习。课前认真预习,明确实验目的、弄清原理、器材、步骤及设计实验表格。这样既在实验课上可以有目的地动手,又可以保证我们有足够的时间动手操作。②基本仪器的使用。掌握基本仪器的使用,是做好物理实验的基础。基本仪器主要有:刻度尺、秒表、温度计、天平、量筒、测力计、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱等。
各种基本仪器都有一定的量程。在使用各种仪器,弄清仪器的量程,并且估测被测物理量的情况,选用适当量程,避免超过量程而可能损坏仪器。
使用测量仪器前通常要调零,否则测出的数据不准确。
掌握仪器的使用方法和使用规则,例如:电流表串联在被测电路中,而电压表要并联在被测电路中,如果反之,不仅做不对实验,还可能会损坏电表。
会正确读数。读数时要有正确的姿势,例如:从电流表、电压表上读数时,视线应与刻度盘垂直,并且对正指针,读出分度值,记录有效数字;从量筒上读数时,视线应与液面相平,不能俯视或仰视,若是凹液面读凹处,凸液面读凸处,等等。
③详细记录数据,分析实验结果。当一些实验出现了较大的误差后,要认真分析产生较大误差的原因,不能满足于单纯的重复性地验证,逐步养成严肃认真、一丝不苟的学风。
3.课外小实验。从我们熟悉的生活、生产实例入手,也可以将练习改为实验,在学习过程中保持探究的兴趣。
爱因斯坦说:“科学就是一些有趣的探索”。希望我们用科学的态度做好实验,品尝成功的欢乐,在知识的园地里,获得累累硕果。