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陕西师范大学物理学与信息技术学院中学物理

教学技能训练(实验研究)教学大纲

一、课程性质

中学物理实验研究是与物理教学论相关联的一门实验学科,是为提升高师物理教育专业学生从教所必须的实验技能而开设的,对培养合格的物理教师具有十分重要的意义。

二、教学目的

通过本实验课的开设,使学生明确中学物理实验教学的目的和任务,熟练掌握中学物理实验教学的常规仪器和基本实验方法。希望学生通过观察、测量和分析,从理论与实践结合的角度加深对中学物理概念和规律的认识,掌握中学物理实验的设计和操作方法。具备较强的中学物理实验(包括演示实验)的设计和操作技能,,为毕业后顺利从事中学物理教学和研究工作奠定良好的基础。

三、教学内容

本实验课程包括三个部分,其主要内容如下:

1.经典物理实验

这部分实验内容主要是中学物理教材中基于传统教学仪器的经典实验。通过这部分实验,使学生明确现行中学物理实验教学的主要性质和目的任务,熟悉中学物理经典实验的内容,掌握中学物理实验教学的常规仪器的使用方法,了解实验原理和实验设计以及操作的方法,掌握数据处理的方法,了解中学物理实验教学的一般过程。

2.自制仪器演示实验

本部分实验所使用的教学仪器主要是自制的。通过这部分实验使学生了解设计实验仪器的思路、原理以及制作的方法,拓展学生的思维,鼓励学生大胆创新。

3.基于数字传感器的中学物理实验

这部分实验主要是利用数字传感器与实验仪器以及微型计算机相连接来获取实验数据,提高实验精度与实验效率。希望学生通过实验了解数字传感器在实验中的作用及与传统实验仪器间的关联,学会利用传感器获取与处理实验数据与图象,并有利用传感器开发新实验的潜力。

四、实验内容和学时

学生必须在实验室独立设计和完成9个中学物理实验训练,每个实验3学时。其中实验训练包括必做、选做和综合提高三个部分。需从以下内容选择,具体实验内容如下:

实验项目一:冲击摆实验

实验目的:用冲击摆测定子弹的速度,并掌握使用冲击摆所遵从的规律和原理。

实验内容:通过冲击摆测子弹的速度

主要仪器:天平、气枪、木质鼓形摆锤、支架、弹丸

教学方式:实验法

预习要求:了解实验原理和仪器的使用方法。

 

实验项目二:打点计时器的校准与应用

实验目的:掌握打点计时器检验和校准技术、研究利用打点计时器测重力加速度的方法

实验内容:电磁打点计时器的校准、测重力加速度

主要仪器:低频信号发生器、示波器、打点计时器及附件、学生电源、游标卡尺

教学方式:实验法

预习要求:了解实验原理和仪器的使用方法。

 

实验项目三:静电演示实验

实验目的:掌握静电学主要实验的演示方法、了解静电演示的关键和一般注意事项、掌握静电实验中主要仪器的构造及使用方法。

实验内容:摩擦带电、使验电器带电的两种基本方法、静电感应实验、尖端放电现象、平行板电容器 几种静电起电机

主要仪器:验电器、静电感应仪、起电盘、韦氏起电机、平板电容器、各种导体和绝缘体等。

教学方式:实验法

预习要求:了解实验原理和仪器的使用方法。

 

实验项目四:电真空仪器

实验目的:使学生掌握X射线和阴极射线管的使用方法和阴极射线的各种效应。

实验内容:X射线  阴极射线的各种效应

主要仪器:X 射线管、感应圈、各种阴极射线管、导线、蹄行磁铁、荧光屏、电源

教学方式:实验法

预习要求:了解实验原理和仪器的使用方法,在实验中防止挤压,冲撞,避免损坏玻璃仪器,电真空仪器使用时需几万伏高压,使用使要远离高压部分。

 

实验项目五:光的干涉、衍射实验

实验目的:利用双缝测定光波的波长、理解干涉与衍射的不同。

实验内容:利用双缝干涉来测定光波的波长、观察光的衍射现象。

主要仪器:激光电源、激光管、单缝、双缝、光具座、米尺、游标卡尺、接收屏幕

教学方式:实验法

预习要求:了解实验原理和仪器的使用方法,激光电源输出电压在千伏以上,使用时要注意安全。

 

实验项目六:光具盘

实验目的:掌握光具盘的使用方法,能够演示几何光学的有关实验。

实验内容:光具盘的使用。

主要仪器:光具盘一套、平行电源。

教学方式:实验法

预习要求:熟悉光具盘的构造和使用方法。

 

实验项目七:探究弹力和弹簧伸长的关系

实验目的:通过测量弹簧在所受拉力的作用下的伸长量,得出其函数表达式,探究其中的关系。

实验内容:测量弹簧的伸长和所受的拉力

主要仪器:弹簧、支架、砝码、米尺等

教学方式:探究发现法

预习要求:学生自拟实验方案

 

实验项目八:测定重力加速度的实验

实验目的:让学生设计和了解测定g的实验方法,加深对概念的理解,灵活运用所学知识,学习实验研究的方法及实验技能的训练。

实验内容:利用电磁打点计时器测定g值、利用多球下落法测g值、利用单摆测定g

主要仪器:电磁打点计时期,学生电源,记录纸带,支架,直尺,重锤,小刚球,微动开关,玻璃管,单摆,秒表等。

教学方式:探究发现法

预习要求:学生自拟实验方案

 

实验项目九:光通讯及互感现象演示实验

实验目的:了解光通讯的原理、观察互感现象,了解其应用。 

实验内容:光纤通信模拟试验:使调制光经过弯曲的光缆传到接收器上还原出电声信号;

互感线圈的信息传递演示、互感系数的性质及演示、扬声器和铁芯线圈之间的互感现象、利用互感观察进行窃听的原理。

主要仪器: FDJ1560型光通讯及互感演示仪一套、电珠灯泡、太阳能光电池小型传感器。

教学方式:实验法

预习要求:了解光通讯的基本知识、弄清调制和解调的意义;了解互感器的结构及互感系数的意义。

 

实验项目十:相临界点投影演示实验

实验目的:了解等容状况下气液两相的变化过程和临界点状态与通常状况的区别。

实验内容:通过投影观察等容状况下气液两相的变化过程和在临界点的情况。

主要仪器:相临界点投影演示仪。

教学方式:实验法

预习要求:了解实验原理和仪器的使用方法,查阅复习有关相点变化的有关知识。

 

实验项目十一:共振演示实验

实验目的:观察不同几何尺寸振动片的固有频率随长度的变化。

实验内容:观察不同长度的振动片在强迫振动下的固有频率和和振动频率相同时产生的共振现象。

主要仪器:共振演示仪一台。

教学方式:实验法

预习要求:预习振动的有关知识,了解仪器的结构及原理。

 

实验项目十二:温差(汤姆逊)电磁铁演示

实验目的:了解温差电势形成的机理及应用。

实验内容:观察温差电磁铁的电磁吸引力随温差的变化

主要仪器:温差电磁铁演示仪一台

教学方式:实验法

预习要求:预习有关温差电势方面的知识及应用,了解仪器的结构原理。

 

实验项目十三:等厚干涉磁致伸缩演示实验

实验目的:观察了解磁致伸缩现象。

实验内容:随着通电螺线管中的磁场的变化,从成像屏上的牛顿环的湮灭来观察置于螺线管中的铁磁体的几何尺寸的变化情况。

主要仪器:等厚干涉磁致伸缩演示仪(一套)。

教学方式:实验法

预习要求:预习有关磁致伸缩方面的知识。

 

实验项目十四:转动惯量演示实验

实验目的:观察了解角加速度与力矩和转动惯量的关系。

实验内容:演示观察角加速度与力矩和转动惯量的关系。

主要仪器:转动惯量演示仪(一套)。

教学方式:实验法

预习要求:预习有关角加速度与力矩方面的知识。

 

实验项目十五:加速度的测量

实验目的:通过测量轨道小车的加速度,加深对加速度的理解。

实验内容:测量加速度

主要仪器:朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及配套小车、挡光片等附件。

教学方式:实验法

预习要求:预习有关加速度的知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

实验项目十六:简谐振动的相位

实验目的:了解简谐振动的相位。

实验内容:通过比较同频率的两只单摆的振动,使相位的概念得以直观的表现。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、单摆球两只、软导线、大头针、水槽、粗铜线、稳压电源等。

教学方式:实验法

预习要求:预习简谐运动、单摆的相关知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

实验项目十七:向心力研究

实验目的:研究向心力与质量、半径和角速度的关系。

实验内容:探究向心力与质量、半径和角速度的关系。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、DISLab向心力实验器、物理支架等。

教学方式:实验法

预习要求:预习向心力的相关知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

实验项目十八:频率与音调的关系

实验目的:观察并研究声音音调与频率的关系。

实验内容:通过敲击音叉,观察不同声源的波形图线。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、组合音叉。

教学方式:实验法

预习要求:预习有关频率和音调的知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

实验项目十九:声波干涉

实验目的:观察声音的合成波形。

实验内容:通过观察两个声源同时发出声波的图形叠加,理解声波干涉。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、音叉等。

教学方式:实验法

预习要求:预习有关声波和拨的干涉的知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

实验项目十九:声波干涉

实验目的:观察声音的合成波形。

实验内容:通过观察两个声源同时发出声波的图形叠加,理解声波干涉。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、音叉等。

教学方式:实验法

预习要求:预习有关声波和拨的干涉的知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

实验项目二十:欧姆定律

实验目的:验证欧姆定律。

实验内容:研究导体中的电流跟导体两端电压和电阻的关系。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、电阻箱、学生电源、滑动变阻器、单刀开关、导线等。

教学方式:实验法

预习要求:预习有关电流、电压、电阻的知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

实验项目二十:电容充放电与串并联

实验目的:观察电容充放电过程,了解电容串并联的容量变化。

实验内容:了解电容充放电的过程、充电时间长短的决定因素、推断电容串并联后容量的变化。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、朗威系列电学实验板EXB-10、学生电源、导线等。

教学方式:实验法

预习要求:预习电容、充放电相关知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

实验项目二十一:通电螺线管的磁感强度与电流的关系

实验目的:研究通电螺线管内磁感强度与电流的关系。

实验内容:通电导体周围磁场的磁感强度与导体中的电流成正比。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、稳压电源、螺线管、滑动变阻器、导线等。

教学方式:实验法

预习要求:预习磁感应强度相关知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

实验项目二十二:双缝干涉

实验目的:观察双缝干涉现象中光强度分布规律,加深对光波动学说的理解。

实验内容:研究两列相干光在空间相遇时相互叠加,形成稳定的强弱分布的现象。

主要仪器:朗威DISLab、计算机、铁架台、朗威DISLab光学套件等。

教学方式:实验法

预习要求:预习双缝干涉相关知识,了解仪器的结构原理和朗威DISLab的使用方法。

 

五、考核方式

1)实验报告:实验报告要求简单明了,用语准确、字迹清楚,包括以下内容:

实验名称、实验日期、班组姓名及学号。

实验目的、实验仪器、实验原理、数据记录与处理、讨论分析。

2)实验课的考核方式和成绩评定办法。

     本实验不单独考核。成绩由实验过程的参与程度和表现情况和实验报告综合构成,占物理教学论理论成绩的10%

六、实验指导书以及主要参考书

[1]陕师大物信院课程与教学论研究室.中学物理实验研究(讲义)

 

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