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物理实验和科学探究教育论文
全日制义务教育《物理课程标准》在课程性质中讲:要让学生经历基本的科学探究过程,受到科学态度和科学精神的熏陶;《物理课程标准》价值之一讲:要通过科学探究,使学生经历基本的科学探究过程,学习科学探究的方法,发展初步的科学探究能力,形成尊重事实、探索真理的科学态度。《物理课程标准》特别将科学探究纳入内容标准,旨在加强对学生科学素质的培养。学生不仅应学习物理知识和技能,还应经历一些科学探究过程,学习科学方法,了解科学技术社会,逐步树立科学的世界观。科学探究应渗透在教材和教学过程的各个部分,促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观方面协同发展,在素质教育中发挥着重要的作用。
以下以测密度方法为例,谈一下我对物理实验和科学探究的认识。
一、天平量筒法
方法:直接用天平测质量m,用量筒测体积v。
1、固体
(1)密度大于水的固体,质量在体积前测量,避免沾水后质量偏大;放入水中要排除气泡,避免体积偏大。
(2)密度小于水的固体:
①按入法:用细铁丝或大头针将物体恰好全部按入水中,便于测体积。
②助沉法:在量筒中先将助沉物全部浸没水中,测出总体积V1;然后将待测物体和助沉物一起浸没,测出总体积V2,求出待测物体体积V=V2-V1。
2、液体
方法:先测出烧杯和液体的总质量m1,再倒入一部分到量筒中,测出剩余液体和烧杯的总质量m2,求出倒入量筒中一部分液体的质量m=m1-m2;同时从量筒读出量筒中一部分液体的体积V,求出液体的密度=(m1-m2)/V。此时质量和体积相应,误差较小。若先测出烧杯的质量m1,再测出烧杯和液体的总质量m2,求出液体的质量m,全部倒入量筒中测出液体的体积v,求出液体的密度也可。但由于烧杯沾有液体,体积偏小,密度偏大。若先倒入量筒测出液体的体积v,然后测出烧杯的质量m1,再测出烧杯和液体的总质量m2,求出液体的质量m,又质量偏小,故密度偏小。
二、漂浮法
1、漂浮的质地均匀的规则柱体
可用刻度尺量出物体的长度L1,让物体漂浮在水中,测出物体漂浮在水中时,测出物体露出水面的长度L2,设底面积为S,根据漂浮条件和所测数据,可推出密度=水(L1-L2)/L1。
若再将其放入另一种待测液体中使其漂浮,测出物体露出水面的长度L3,根据漂浮条件,可求出待测液体的密度液=L1/(L1-L3)。
注:也可直接测出水下部分的长度。
2、不规则物体
在量筒中放入适量水,记下体积V1;将物体放于量筒中,使其漂浮,记下总体积V2;再将其放入水中,便其浸没在水中,记下总体积V3;则可计算出密度=水(V2-V1)/(V3-V1)。 注意:如是下沉物,可想法使其漂浮(如橡皮泥可捏成空心碗状)。若用柱形容器代替量筒,则可按上述步骤用刻度尺分别量出水的深度h1、h2、h3。设容器底面积为S,如上可推导求出密度=水(h2-h1)/(h3-h1)。
三、称重法
用弹簧测力计和水测量水中下沉物体的密度。
步骤:1、用弹簧测力计测出空气中物体的重力G。
2、将其浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F。
3、计算密度为:=G水/(G-F)。
四、替代法
1、固体
方法1:用天平称出物体的质量m;将烧杯中装满水,用天平称出总质量m1,把物体浸没水中后取出,称出剩余水和烧杯的总质量m2,则溢出水的质量为两者之差m1-m2,求出溢出水的体积即为物体的体积;求出物体的密度。
方法2:用天平称出物体的质量m;将烧杯中放入适量的水,用天平称出总质量,用线吊着物体浸没水中(不碰容器底),称出总质量m2,则两者之差为排开水的体积即为物体的体积v=(m2-m1)/水,求出物体的密度=m水/(m2-m1)。
2、液体
用天平称出空烧杯的质量m;将烧杯中装满水(或作好标记),用天平称出总质量m1:将水倒干,装入同样多的待测液体,用天平称出总质量m2:计算密度=(m2-m)水/(m1-m)。
五、U型管法(压强平衡法)
适用条件:适用于与水不相容的液体。
在U型管中注入一定量的水,再注入一定量的被测液体,分别测出液体交界面到达水面和液体面的深度h1、h2,根据两液体对交界面的压强相等,由p1=p2求出待测液体的密度=水h1/h2。
六、转换法(如测一粒花生米的密度)
用传统方法直接测一粒花生米的质量太小,误差会很大,且测一粒花生米体积同样数值太小,甚至小于1cm3误差会更大,这样计算出的花生米密度误差太大,或者没有意义。可在烧杯中加入适量的水,将花生米放入烧杯中沉入烧杯底,向烧杯中不断加入盐,边加盐边搅拌,直至花生米悬浮,此时再测出该盐水的密度即为花生米的密度。当然测密度的方法还有很多,如可用密度计等。
物理实验中包含了科学探究的各个环节,科学探究渗透在每一个实验中,它们在整个物理教学中融为有机的整体,能够有效地培养学生的兴趣,激发学生的求知欲望,启迪学生智慧,陶冶情操,能够创设符合学生认知规律的学习环境,能够较好地训练学生的科学方法和培养各种能力,因此是物理教学中重要的组成部分。当今国际上的物理教学正在进行着深刻的变革,加强科学探究和物理实验是国际物理教学领域中改革的共同趋势,也是我国基础教育落实科学素质教育的重要措施。
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