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1、初中低成本物理实验与自制教具初中低成本物理实验与自制教具昭通市盐津县第三中学昭通市盐津县第三中学蒋显翠蒋显翠电话电话:15240843033QQ:641934628 一、一、初中物理实验教学概况初中物理实验教学概况（一）国内外的实验教学对比 国内:实验教学从属于理论教学，把实验教学 当做理论教学的补充，是“刺激反应强化”的模式家长、学生和教师都为同一个目标争取高分而奋斗没有实验器材的情况下才用的，实验室有就做实验，没有就不做；太简单没意思，往往试图做些较复杂的设备器材。多媒体代替实验国外:采用实验室授课制（二）物理实验教学在新课程中的地位 1.实验教学是变结论式教学为过程式教学的重要途径。 2
2、.实验教学是变单纯的理论灌输为探究式教学的重要方式。 3.实验教学是变外力强迫式教学为内在诱导思维式教学的重要手段。 4.加强实验教学既是理科教育的必然要求，更是搞好理科教育的根本保证。 5.实验教学是变学科本位为学生本位的重要体现。 心理学研究心理学研究表明，学生对学习内容的巩固程度，与学习的方式关系很大。一 般来说，学生通过听教师讲授，能够记住 10 -20 ；学生如能看到实物或现象，能够记住 30 ；如果学生既能听教师讲，又能看到实物或现象，能记住 50 ；如果学生看到实物或现象，自己又描述过，便能记往 70 ；如果学生既动手做过，又描述过，则能记住 90 。 没有实验的物理理论是空洞的
3、，没有理论的实验是盲目的。正是实验家使理论家保持老老实实的态度。 帕格尔斯，物理学家 实验可以推翻理论，而理论永远无法推翻实验。 丁肇中，物理学家 （三）初中物理新课程中实验标准）把实验教学或实验探究教学放到了十分重要的位置，在陈述上提出了较高要求，更加突出了物理的学科特点。实验教科书（以人教版为例）充分的体现了物理标准的要求。 8年级:共有各种活动98个,完整的探究活动8个，实验探究活动50个,讨论活动22个，课外活动27个； 9年级:共有各种活动81个，其中较完整的探究活动8个，实验探究活动41个，讨论活动19个，课外活动16个。（四）新课程标准中实验教学的特点 实验内容的科学性 ;实验方
4、式的探究性 实验资料的多样性 ;实验过程的完整性 实验形式的开放性 ;实验实施的协作性 实验操作的主体性 ;实验信息的交流性 实验教学的情感性 ;实验评价的过程性 （五）现行教材实验的特点趣味化 如有关“热”的实验：摩擦生热、纸盒烧水、温水沸腾、压缩点燃等，既易做又明显，趣味性很浓。动能和势能的转化动能和势能的相互转化竹老虎生活化物理现象、物理变化无时不在、无处不在。如:厨房中的物理实验 1.用几只相同的玻璃杯、水和筷子探究杯子中装水的多少与振动发声的音调的关系：在杯子中装上不同深度的水，用筷子敲击，听一听所发出的声音的音调。 2.取质量相同的水和油，放在相同的容器中，使用相同的火力加热，比较
5、它们升温的快慢，可以发现油的温度上升比水的快，这是因为它们的另一个特性比热容的不同。压力的作用效果与受力面积有关压力的作用效果与受力面积有关压力的作用效果与受力面积有关压力的作用效果与受力面积有关压力的作用效果与受力面积有关压力的作用效果与受力面积有关微型化仪器简单、材料少、省时省力、现象明显(六)初中物理实验的分类(1)测量型实验直接测量型：包括用刻度尺测长度、用量筒测固体、液体的体积、用天平测固体、液体的质量、用温度计测水的温度、用弹簧测力计测量力、用电流表测电流、用电压表测电压。使用这七种基本测量工具要注意它们的共同之处，并区分它们的不同之处。间接测量型：根据待测物理量与其他物理量的关系
6、式，先测出式中其他量，然后算出该量。如:用刻度尺和秒表测平均速度；用天平和量筒测固体和液体的密度、用弹簧测力计和刻度尺测滑轮组的机械效率、用电流表和电压表测电阻、用电流表和电压表测小灯泡的功率。对这类实验，要在掌握其实验原理的基础上，分析需要测量的物理量和如何测量这些量，然后确定选择哪些实验器材、设计实验步骤、分析实验注意事项。并会分析实验的误差及其产生的原因。通过一些实验现象，探索并总结物理规律。包括探究固体的熔化过程、探究水的沸腾、探究碘的升华和凝华过程、探究光的反射定律、探究平面镜成像特点、探究光的折射规律、探究凸透镜成像的规律、探究重力与质量的关系、探究同一直线上二力合成的规律、探究液
7、体内部压强的规律、探究杠杆的平衡条件、探究电流与电压、电阻的关系。（2）探究型实验（3）演示型实验根据实验装置的图文信息，说明研究什么；观察现象并能根据实验现象或数据分析归纳得出结论。包括气体液化实验、真空铃实验、探究运动和力的关系实验、液体对容器壁、底的压强实验、覆杯实验、浮力产生的原因实验、滚摆实验、扩散现象、分子引力实验、电磁感应。（4）设计型实验根据题目提出的问题，运用研究物理问题的方法进行实验设计，选取适当器材，规范地进行物理实验操作，设计表格、记录数据，分析实验数据，得出结论。包括探究影响摩擦力大小的因素、测滑轮组的机械效率、探究影响电阻大小的因素、测小灯泡的功率、探究影响电磁铁磁
8、性强弱的因素。（5）开放型实验 用多种实验方案得出同一结论（或验证同一结论），给出一定的实验器材进行多种实验。包括测物体的密度、探究压力产生的效果与哪些因素有关、测导体的电阻。 解析方法：设计型实验题所能涵盖的内容较多，提供的信息较少，出题的知识点不好把握，要求我们要富有创新精神，能灵活运用所学知识去分析问题和解决问题，遇到问题需要充分发挥自己的想像力。（六）操作型 根据所学的物理知识进行实际连接、安装、设计。包括组成串联电路和并联电路、用滑动变阻器改变电流、用基本的测量工具测量质量、体积、温度、力。这类实验主要掌握操作方法、注意事项、会画实验原理图、能排除简单的故障。 二、低成本物理实验（一
9、）定义 指价廉,花费少的实验。即利用价格低廉的材料或生活、生产的废弃物，经过较为简单的加工处理，即可进行演示一些物理现象的实验。纸杯旋转灯点不燃的布条（二）国内外情况日本“山猫学会” 美国 电视节目 英国教师要接受制作和表演低成本物理实验的技能培训。 中国1.毕生努力于物理仪器制作和物理实验教学的丁绪宝2.朱正元教授 “坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”3.中央电视台”奇思妙想”川田秀雄（左）与饭田洋治（右）两位先生与师生座谈“山猫山猫”学会的著名成学会的著名成员和优秀的物理教师员和优秀的物理教师1993年和年和1999年先年先后来到广西师范大学，后来到广西师范大学，参加参加93桂林中外物桂林中
10、外物理教师学术交流会和理教师学术交流会和99国际物理教师学国际物理教师学术交流会，其间他们术交流会，其间他们所演示的从纸制教具所演示的从纸制教具到三级水火箭的一系到三级水火箭的一系列精彩自制实验装置，列精彩自制实验装置，让与会者充分感受到让与会者充分感受到了求真、求实、求新了求真、求实、求新的的“山猫精神山猫精神”。日本的”山猫学会”美国走进科学走进科学堪称楷模。几乎每一期节目，都会在开始设置一个巨大的悬念，似乎有着无法解释的玄妙。在提示正确答案之前，往往会先故意设置几个错误的方向，误导观众，然后采用一一排除法，把其实很简单的真实答案在最后告诉你。记得有一期节目，是一个人家里在没有火源的情况下
11、突然失火了，节目先进行了N种假设，甚至连民间传说的鬼怪论都引入进来，最后得出的结论是，沼气自燃。中国中国丁绪宝丁绪宝毕生努力于物理毕生努力于物理仪器制作和物理仪器制作和物理实验教学的丁绪实验教学的丁绪宝宝（18941990）丁绪宝，物理教育家。专长于实验物理教育。毕生努力丁绪宝，物理教育家。专长于实验物理教育。毕生努力于因陋就简地创制物理仪器和教学器具。为推广和普及于因陋就简地创制物理仪器和教学器具。为推广和普及大、中学校物理实验、培养学生动手能力，做出了积极大、中学校物理实验、培养学生动手能力，做出了积极贡献。贡献。丁绪宝指导中学生的物理实验别开生面，趣味丁绪宝指导中学生的物理实验别开生面，
12、趣味盎然。如要学生利用木工工具制三角板和直尺；做杆秤盎然。如要学生利用木工工具制三角板和直尺；做杆秤，以最简陋的木棍、铁皮、铁块或螺钉制成准确的中国，以最简陋的木棍、铁皮、铁块或螺钉制成准确的中国秤，实践杠杆定律；还有，利用被日本侵略军炸毁的窗秤，实践杠杆定律；还有，利用被日本侵略军炸毁的窗玻璃制备小平面镜、玻璃砖，并利用劳作成果实验反射玻璃制备小平面镜、玻璃砖，并利用劳作成果实验反射和折射定律。丁绪宝还要求学生将各种光学实验仪器装和折射定律。丁绪宝还要求学生将各种光学实验仪器装进一个自制的小木盒中，以便储藏和携带。他指导学生进一个自制的小木盒中，以便储藏和携带。他指导学生做了许多从未有过的光
13、学实验，引起学生对物理学和物做了许多从未有过的光学实验，引起学生对物理学和物理实验的极大兴趣。理实验的极大兴趣。19381940年任广西桂林高中教师兼广西年任广西桂林高中教师兼广西教育厅督学。教育厅督学。19391943年任桂林科学实验年任桂林科学实验馆研究员。起初，桂林中学的工作条件还算馆研究员。起初，桂林中学的工作条件还算“优越优越”。人事、经费和课题全由丁绪宝自行安。人事、经费和课题全由丁绪宝自行安排。他聘请了中央大学的助教方竑（排。他聘请了中央大学的助教方竑（hong)、东北大学时的学生冯钟泰当助手，还有一些金、东北大学时的学生冯钟泰当助手，还有一些金、木工师傅，在他主持下，开始了中学
14、物理仪器木工师傅，在他主持下，开始了中学物理仪器和实验设备的制作。经过近一年的努力，桂林和实验设备的制作。经过近一年的努力，桂林中学大班用示教仪器、幻灯教室、二人一组的中学大班用示教仪器、幻灯教室、二人一组的高中物理实验仪器全部制齐。实验讲义也在丁高中物理实验仪器全部制齐。实验讲义也在丁绪宝指导下由方竑写成并印刷完毕。绪宝指导下由方竑写成并印刷完毕。朱正元教授朱正元，字善培，1900年12月23日出生于江苏省南京市，我国著名物理教育家，第三届全国人大代表，第五届全国政协委员。1980年，年届80高龄的朱正元创办了物理教师期刊，给全国中学物理教学开辟了一个学术交流的园地和争鸣场所。1981年，他
15、又倡议成立中国教育学会物理教学研究会，并且被该研究会推举为名誉理事长。朱正元历来主张，物理学的教学应当师生动手制教具仪器。他说：“不要迷信只有工厂制造的仪器才是仪器。”他提倡物理教学要设法不花一文钱而能做物理实验，以一枚硬币和一张废纸可以表演重力加速度相等的实验，这就是他所提倡的“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的含义。他的创造性实验教学方法不仅得到教育部门和物理学界的推崇，更受到广大物理教师和农村中学教师欢迎。1972年，朱正元和他的助手带了10箱自制仪器，走遍了十几个省市，在短短8个月中作了近30场的报告，并演示他的以“坛罐”为仪器的物理实验，在自制仪器中，朱正元又根据学生和教学的特点提出
16、了某些适当标准，使仪器制作不仅“土”且能用，又美而可供观赏。对于工厂制做的演示仪器，他提出要注意“简单、明了、尺寸够大”。“简单”可以省工省料，符合勤俭办学的方针；“明了”可以突出重点，避免物理现象繁杂，造成主次不分；“尺寸够大”，能使全班学生都能看清，达到好的教学效果。3.奇思妙想是中央电视台大风车栏目组新推出的一个系列节目，目的在于调动少年儿童对科学知识探求的兴趣，鼓励他们发挥想象力、创造力，体验自己动手和参与竞争的乐趣。节目组每次给参与节目的学校布置一道研究课题。如:用简便、有效的方法，迅速将一锅肉汤中漂浮在上面的油及其他杂质去除。 最终设计制作出来的这套装置类似火锅的形状，把它放在汤锅
17、里，通过一根连干的上下拉动，可将浮油和杂质溢出，并与肉汤有效分离。经过实验， 除油效果令人满意。（三）内涵过去:低成本物理实验其实是因为实验教学的被动才兴起的。现在:研究和开发已经超越了“成本低”概念范畴。（四）意义和作用4.1新课程改革的需要 标准中提出，要“突出物理学科特点，发挥实验在物理教学中的重要作用 倡导利用日常器具做实验实验室的课程资源不仅限于实验室的现有设备，学生身边的物品和器具也是重要的实验资源。利用日常器具做实验，不但具有简便、直观等优点。而且有利于学生动手，发展学生的实验技能，培养学生的创新意识。因此，倡导用日常器具做实验，是提高学生科学素养的有利途径。”意义4.2资金紧张
18、、器材匮乏的农村中学实验教学的需要一是：原配仪器未及时更新，与新教材不配套。二是：无论演示实验还是学生分组实验仪器由于未得到及时补充，数量极其有限。三是：有些实验教学仪器设备功能不理想，以致实验现象不明显，可见度低。不能满足开展新课程物理实验的需要。意义4.3 提高初中物理教师的实验技能，满足新课程教育工作的需要 立足于学校实际，师生合作，勤动手开发和利用实验资源。农村中学的实验资源1.低成本的竹、桔杆、沙石泥土等资源低成本的竹、桔杆、沙石泥土等资源2.农村日常生活用品和食物中的资源农村日常生活用品和食物中的资源 生活用品资源、食品资源3.报废的仪器资源报废的仪器资源4.废旧物品资源废旧物品资
19、源5.人体资源人体资源6.体育用品资源体育用品资源意义培养学生实践能力和创新能力的需要 低成本物理实验探索的过程是联系实际独立思考动手实践激发创新的过程。作用让学生真正理解物理概念, 突破教学难点。 例:浮力的方向“总是竖直向上的” “切割磁感线运动”总是竖直向上的作用1.可以增强学生学习物理学的兴趣2.增强师生之间和生生之间的交流互动3.学生对于物理学问题的全面了解4.促进学生个性发展用水做的火山用水做的火山（五）特点材料易取，价廉，成本低，简单明了，极易动手制作。亲切，现象新奇，有趣，易激发学生的兴趣。物理内涵丰富，富有探究和创造教育的价值。绳不打结也能提起一块冰绳不打结也能提起一块冰v操
20、作v1.把线浸入水中，然后放在冰块上。2.把盐沿着线撒在冰面上。等大约30秒。3.现在提起线，看！冰块被吊起来了！ v原理v氯化钠（食盐主要成分）溶于水后冰点在-10,盐沿着线撒在冰面上以后冰面开始溶解，并且吸收热量。线则贴着冰面下沉，过一会水将氯化钠溶液稀释，刚才吸收热量以后，水温降低，刚才融化的冰块又重新形成，线就被压在冰块里面了，一提就起来了 （六）材料来源归纳起来，有四个字：找、拣、要、买。找生活中时时留神，处处寻找。 拣在垃圾堆拣破烂，在工地拣废料。 要向别人要一些少量报废的东西。 买能不买的尽量不买，有些找不到又不宜制作的物品才花少量钱去买。 纸盒（七）制作的基本要求 1.科学性和
21、可行性原则 科学性是指物理实验基于的实验原理必须正确无误，没有科学性的错误；可行性是指由于学生的认识水平以及自身的条件等的原因，实验的设计、应用等是否合理。演示声音在水中也能传播制作的基本要求2.简单性原则 麦克斯韦说过:“一项演示实验使用的器材越简单,学生就越熟悉,就越想彻底地获得所验证的结果。”简单性主要是指实验装置要简洁、实验操作要简便、实验原理要简明。只有“简”的实验装置才能突出重点，有利于集中注意力，有利于观察实验现象更有利于学生掌握实验装置的原理和操作性。大气压制作的基本要求3.趣味性原则 趣味性特点主要表现在“新、奇、趣、悬”方面。新推陈出新，有利于调动学生学习物理的积极性。奇出
22、奇制胜，更能引起学生的好奇心，激发出探究欲望。趣妙趣横生。悬扣人心弦。大气压强大气压强大气压强大气压强大气压强制作的基本要求 4.直观性原则： 在教学中可以充分利用低成本实验的优势，设法对一些物理实验，尤其是演示实验进行改进，尽可能地增大实验的可见度和可信度，提高实验的直观性。 液体压强的特点液体向各个方向都有压强制作的基本要求5.安全性原则和环保性原则 安全是物理实验工作的必要前提。物理实验的安全性是指人身安全和仪器安全两方面。在物理低成本实验设计中，实验原理正确、方法科学，仪器选材恰当、场所合适，师生准备充分、操作规范、秩序井然，等等，都是保证实验安全的重要条件。物理低成本实验的设计必须遵
23、循安全性原则，尤其不能造成对人体的伤害(如割伤、烧伤、触电、中毒等等)。制作的基本要求6.创新性原则 由学生自己设计制作，通过他们自主的动手和动脑，他们的创造能力得到培养，实践能力也都到发展。一个成功的实验设计能够反映出学生别出心裁的构思。不但使学生牢固掌握了有关物理知识，而且培养了他们不迷信课本，敢于对科学方法进行创新的精神，激活了创新意识，达到培养学生创造能力的目的。反冲运动（八）怎样设计不要脱离中学物理教材。脱离了中学物理教材，任何具有深奥物理原理的仪器，都会在中学课堂上失去光辉、失去意义。不要放弃一点一滴的改进。前人已经有了许多这方面的研究，各种资料都有许多介绍，但是只要我们抓住某一点
24、或某一个方面进行改进，也可以得到收获。 不要超出自己制作能力的范围。一切从实际出发，量力而行。否则一旦动手之后，难以为继。改进把一个气球套在空的矿泉水瓶的瓶口上。先把矿泉水瓶放在热水中，气球明显胀鼓起来，再放入冷水里，气球又明显瘪下去。“空心”的办法增大浮力“挖空”土豆改进一是“直观”。让学生能从演示实验中直接观察到物理过程；认识物理现象本质，避免拐弯抹角；二是“明显”。实验现象、实验过程要显著；三是“简单”。演示器材尽量的少，结构尽量简单，操作尽量简便；四是“安全可靠”。实验要安全无危险，且确保演示实验一定成功。摩擦力的方向蜡烛跷跷板浮力产生的原因相撞的船流速大，压强小不倒翁苹果电池番茄电池土豆电池红薯电池水枪筷子提米如何让初中物理实验教学适应新如何让初中物理实验教学适应新课程改革呢？课程改革呢？讨论谢谢各位谢谢各位! !
