1、物理試驗簡單設計 第1頁 物理試驗物理試驗是科學試驗一個。所謂科學試驗，就是人們依據研究目標，利用科學儀器設備人為地控制或模擬自然現象，排除干擾、突出主要原因，在最有利條件下去研究自然規律一個活動。在物理學產生和發展進程中，物理試驗自始至終占有極其主要地位。能夠說它是發覺物理奧秘、總結規律鑰匙。我們提出假設與猜測是否正確，普通都要經過試驗來驗證。第2頁歷史上許多試驗設計非常巧妙，不但目標明確，思索周密，而且抓住關鍵，出奇制勝。比如，17世紀伽利略設計研究慣性定律,自由落體試驗;歷史上連續了近3測定光速試驗;19盧瑟福研究原子內部結構粒子散射試驗等，就是巧妙設計典范。因為我們知識所限，對這些試驗

2、還難于了解，不過我們能夠對教材中一些試驗認真加以分析，就會得到很多啟發。 第3頁試驗設計 1.確定試驗目標 2.確定試驗中變量 3.試驗變量控制 4.試驗組成部分（試驗對象，試驗源，試驗效果顯示器） 5.試驗效果顯示方法(轉換法，對比法，放大法) 6.選擇試驗儀器 7.確定試驗步驟 8.設計試驗數據統計表 9.實施試驗10.試驗數據處理11.總結規律 第4頁 物理試驗設計三步曲確定變量(普通都是多個變量:如引發I改變V,R,;一個因變量I,二個自變量R,V;)怎樣控制變量(這么只研究兩個變量:一個因變量I,一個自變量R或V;)設計試驗:試驗對象: 因變量(電阻R上電流I)試驗源: 自變量(引發

3、電流改變電源V)試驗效果顯示器: 電流表 第5頁1.確定實驗目假設(在試驗基礎上提出):研究電路中電流I與電壓U電阻R關系SAV第6頁2.確定試驗變量變量:因變量:I自變量:U R第7頁3.試驗變量控制控制變量試驗法: 在決定事物或者過程規律多個原因(變量)中，先固定一些變量原因不變，只改變其中一個變量原因，進行觀察試驗，如此屢次重復然后再利用歸納法或者邏輯推理等方法，綜合出多個變量原因之間關系，從而得出物理規律。1.固定R: 改變U:研究I與U關系2.固定U: 改變R:研究I與R關系第8頁4.試驗組成部分試驗對象:電阻試驗源:電源(電池)試驗效果顯示器:電壓表,電流表第9頁物理試驗基本組成部

4、分分析依據：統編初中物理教材，個試驗，其中演示試驗個，學生分組試驗個，小試驗個，習題中設計試驗個。這些試驗都滲透著物理學工作者十分豐富而新奇方法論思想。第10頁比如，為了研究物體發聲原因，經過觀察，提出物體發聲原因是物體振動引發，這一假設是否正確呢，我們能夠設計試驗來驗證。如圖1，拿一個音叉，用小錘敲擊它，音叉發出了聲音，不過難于觀察到音叉在振動，此時我們能夠采取許多方法，比如，用手輕輕地接觸音叉，感受音叉在振動。為了使更多人觀察到它振動，教材中設計用細線拴一個小乒乓球，輕輕地接觸音叉，經過觀察乒乓球被彈出，從而說明音叉在振動，試驗盡管是很簡單，不過其設計思想確實非常巧妙。這個試驗還能夠用來研

5、究聲音響度與振幅等原因關系。第11頁又如，我們要驗證凸透鏡對光線會聚作用（或者是研究凸透鏡成像規律），拿一個凸透鏡，找一個光源（能夠是太陽，蠟燭，手電筒等），匯聚光線或所成像展現在光屏上，方便于觀察，如圖2。第12頁再如，我們驗證物體在水中受到浮力，能夠在彈簧秤下栓一個鐵塊，放入水中，借助觀察彈簧秤示數減小說明鐵塊受到了浮力，如圖3。第13頁經過以上及許多試驗觀察，我們發覺,一個完整成功物理試驗大致可由三個部分組成：1.試驗對象：它是我們要研究對象，能夠是一個物體，一件事物，或者一個現象等，比如以上試驗中音叉，凸透鏡，鐵塊等；2.試驗源：它是對試驗對象施加一個作用，或者對試驗對象發出一個信號發

6、生源，比如以上試驗中小錘，蠟燭，水等；做力學、熱學、電學、光學試驗，要分別選取力源、熱源、電源、光源等。3.試驗效果顯示器：它是用來展現試驗對象接收試驗源作用或信號后所產生效應裝置。經過它直接或間接地進行效果觀察。比如以上試驗中乒乓球，光屏，彈簧秤等等。 第14頁當然，上述分法不是絕正確。有些簡單試驗中，比如撥動鋼尺研究聲音發生以及決定音調原因，此時試驗對象和試驗效果顯示器都是鋼尺，也就是說試驗效果就顯示在試驗對象身上。能夠對教材中試驗逐一進行研究，分析它基本組成部分，這對學習試驗設計是很有幫助。第15頁物理試驗基本組成部分視頻資料天津老師講課錄像:顯示喇叭發生在振動洪恩課件濟南老師:固體平面

7、鏡形變(激光演示)第16頁 實例 試驗對象 試驗源 顯示器 物體 手 細管中形變 玻璃瓶 壓力 色水 帕斯卡球 液體 活塞 橡皮膜 空氣壓縮 氣室中 硝化棉引火儀 氣體 活塞 被點燃 氣體 細管中熱膨脹 氣體 手捂 色水 奧斯特 導線中 磁針 試驗 電流 電源 偏轉 光 電 效 應 鋅板 弧光燈 驗電器 透鏡成像 凸透鏡 蠟燭 光屏 粒子 熒光屏散射試驗 金箔 放射源 顯微鏡 第17頁5.試驗效果顯示方法我們了解試驗基本組成部分，是為了依據要求進行試驗設計。試驗設計中確定試驗對象、選擇試驗源相對來講是比較輕易，困難是怎樣顯著地顯示試驗效果，在物理試驗中，慣用方法有以下幾個。轉換法，對比法，放大

8、法平衡法第18頁轉換方法也稱間接方法。在物理試驗中，常有一些現象因不顯著而不易觀察或者不易直接觀察，這就要借助于力、熱、電、光、機械等方法之間相互轉換，以間接地實現可觀察、輕易觀察或觀察效果顯著目標。這里說轉換主要是從效果相當思想出發進行轉換。比如難于觀察到音叉振動，我們利用小乒乓球，輕輕地接觸音叉，經過觀察乒乓球被彈出，從而說明音叉在振動；經過放在喇叭紙盆上小紙屑跳動，間接地說明紙盆發聲時在振動，這都是很經典利用了轉換方法。第19頁 放大方法在試驗觀察過程中，有些物理量因太小而不能直接觀察時，就能夠借助于聲、光或疊加等方法，將待測量放大后再去觀察。如放大鏡、望遠鏡、顯微鏡等儀器設計都源于放大思想。還有試驗中，需要測量一些微小量，如金屬絲直徑，紙厚度，一段頭發質量等，能夠將細導線纏繞在木棒上，測出若干圈導線所占長度，然后求出直徑等，用都是這種方法。第20頁比較方法物理試驗常經過對一些物理現象或物理量比較，來到達異中求同或同中求異試驗目標，此即比較法。實際上能夠說每一個試驗中都要利用了比較方法，比如確定物理現象有沒有、現象強弱等。當然，物理試驗效果顯示設計方法絕不限于上述幾