3．從整體到局部，再從局部到整體，培養觀察思路
觀察的全麵性是客觀反映事物屬性的前提，應當利用演示實驗培養學生正確的觀察思路．例如，教師常用“圓錐上滾”的實驗來訓練學生的觀察力．首先把傾斜軌道展示在學生跟前，傾斜軌道的表麵特征給學生造成假象．把雙錐旋轉體放在軌道的中部，學生幾乎毫不例外地預感到旋轉體將沿斜麵滾下，然而見到的卻是意料之外的現象（如圖7－10所示）．在學生渴望得到解答之際，讓他們從各個方麵對儀器觀察，並注意圓錐體與軌道之間的聯係，最終發現圓錐體在軌道低端的重心位置最高．於是學生在恍然大悟中獲得了觀察方法的啟示．
4．縱、橫對比，把握事物特征
觀察的深刻性在於透過表麵現象抓住象物的本質，利用對比觀察是使思維向縱深發展的很好的方法．在演示實驗中，要引導學生善於察覺條件的差異及產生結果差異的聯係．通常可以采用縱向對比、橫向對比、正反向對比的方法．
例如，用驗電器和鋅板（或鋁板）等演示光電效應的現象，實驗過程如圖7－11所示．把用砂紙打磨光的鋅板（或鋁板）插在驗電器的導杆上，給鋅板帶上負電荷，可以看見驗電器指針張開；用紫外光（功率較小的醫用紫外線燈）照射鋅板，驗電器指針即迅速閉合；再給鋅板帶正電，同樣用紫外光照射鋅板，驗電器指針不再閉合；再用白熾燈作光源，照射帶電的鋅板，不見指針張角有何變化．從上述過程可以看出，它是一個邏輯性很強的縱向對比過程．由（a）、（b）階段的對比可以看出，驗電器指針閉合不是由於紫外光使空氣電離的原因（雖然有一點影響，但不是主要原因），而是光照射使電子躍出的原因．由（a）（C）階段的對比說明光電子能否躍出與照射光的頻率有關．
縱向對比的演示方法是按照現象變化的順序逐步展開的．它能夠使學生較好地把握過程發展的階段特征，但需要不斷回憶已經消逝了的現象．在比較複雜的過程中，可以變部分縱向對比為橫向對比，縱橫向對比相結合．例如，圖7－12（a）顯示了物體浸入液體前後彈簧秤讀數的變化，由此可知浮力的大小，在繼續演示的過程中，保留圖7－12（a）的狀態，同時用另一個同樣規格的彈簧秤顯示排開液體的重量，如圖7－12（b）所示，兩者橫向對比，學生就能清晰地察覺兩者之間的關係．
又如在上述接通電路的自感現象的演示中，也采用了電感支路和電阻支路同時橫向對比的方法，從而使難於察覺的暫態差異顯現出來．
為了便於學生認識事物的本質，常需要用正向和反向對比的方法．例如，為了說明振動產生的條件之一是物體必須受到回複力的作用，可以用彈簧振子演示，分析回複力使物體圍繞平衡位置往複運動；還可以用保險絲繞一個彈簧，下掛小球，在事先不告訴學生彈簧材料的情況下，把小球拉伸後釋放．學生驚異地看到小球不發生往回運動，這時告訴學生彈簧的材料，於是學生們從反麵現象加深了振動產生條件的認識．
總之，教師在演示教學中，一定要注意使學生的觀察和思維活動緊密結合起來．用觀察促進思維活動的展開，又用思維指導觀察活動的進行，使學生逐步認識物理概念、規律，逐步發展觀察和思維能力．
學生分組實驗教學
一、學生分組實驗技能訓練的教學目的
學生分組實驗是學生在教師指導下獨立操作的課堂教學過程，教師應當根據大綱的要求，有計劃地、係統地訓練學生的實驗技能和良好習慣．這些技能的教學目的可大體分述如下：
1．逐步學會自學實驗講義（教材）
通過自學與輔導，逐漸學會自學實驗講義或相關教材，理解其內容、包括目的和原理，知道怎樣做實驗，會組織實驗步驟．
2．逐步養成正確認識基本量具、儀表的習慣
要求學生養成正確習慣：拿到量具，儀表能說出它的名稱，通過對外部形態、銘牌、一般構造的觀察，教師的輔導及閱讀說明書等材料，了解它的主要功能、使用條件、量度範圍，精密（準確）度及使用規範．
3．逐步養成良好的操作規範，進行正確的實驗操作．
實驗操作必須按一定的操作規範程序進行，逐步養成良好習慣，例如：
（1）裝配儀器：一台儀器的裝配，多台儀器和器材的組合，都應當做到能按合理的規範程序操作．例如在裝配天平時，應先將橫梁放於止動架上，才能安放掛鉤、掛架和掛盤，不僅要使各類部件的位置正確，而且要做到“對號入座”．
（2）儀器的預備性調整
器件裝配好以後，一般都要進行預備性調整，如儀器底座位置的調整，滑線變阻器滑動臂初始位置的調節，儀表上的檔位選擇及各種旋鈕初始狀態的調節，熱電子儀器的預熱，光具共軸的調節和各種測量儀表零點的調節等．
預備性調節的最後一步是檢查，檢查的項目，一是看儀器或電路的裝配是否正確，二是看各種器件是否處於規定的初始狀態．
（3）啟動工作和觀察記錄：按規程及實驗步驟啟動儀器工作，並仔細觀察，記錄所示數據．
（4）實驗結束後的收尾工作
實驗結束，應按照一定的順序拆除和整理儀器；檢查儀器材料是否有壞損丟失，然後清理桌麵，板凳的歸位．一切設備複原．
4．逐步掌握實驗操作的規範動作
實驗操作不僅要注意程序，而且要注意動作的規範要求，切忌隨意性的動作．例如：
（1）調整天平時，一般用左手握住止動旋鈕，不論調節底座、橫梁，放卸待測物和砝碼，還是撥動遊碼，都必須在止動期內進行．需要觀察天平是否平衡時，再輕輕地順時針旋轉止動旋鈕．當橫梁處於升起狀態時，左手不可脫離止動旋鈕．這樣做，一方麵是為了防止橫梁自動落下，一方麵提醒使用者在觀察天平平衡之後立即把橫梁放下．用右手拿砝碼鑷，鑷口的凹邊應當朝上，如圖7－13所示．待測物和砝碼都應放在砝碼盤的中央．
（2）用手拿燒杯傾倒液體時，應如圖7－14所示．
（3）使用螺旋測微器，一般應用左手拿被測物，右手無名指與小指握弓形架，拇指與食指操作旋輪．若被測物已被固定，則可用左手握住弓形架身，右手旋轉螺杆套筒．當螺杆開始接觸被測物時，應改旋棘輪，使螺杆前行，壓住被測物，待聽到“哢哢”聲時再行讀數，如圖7－15所示．
（4）用手調節滑線變阻器滑臂時，應以另一手扶住瓷支架上方，如圖7－16所示．
（5）用手拿透鏡時，應如圖7－17所示，切不可觸及透鏡表麵．
5．學會正確測量讀數與處理數據
（1）檢查零點是否正確，在零點不符的情況下，應調整好零點或選擇相對零點：
（2）應使觀察視線與表麵垂直．
（3）讀數時，一般應保證準確的數位不致省略，可以估讀到最小分度的下一位，但不必估讀至最小分度的下兩位．例如，用毫米刻度尺測量的正確讀數是15.3mm．不應表達為15mm，也不應表達為15.25mm．當量具的最小分度為0.2或0.5個單位時，在觀察能力許可的條件下，應估讀到最小分度的1／2或1／5．例如，最小分度為0.02A的安培表，應估讀到0.01A：
不管使用何種量具，養成良好的讀數習慣是非常重要的．一般來說，應當先觀量程，再看最小分度，然後看零點，再讀數和記錄．
處理數據應體現科學的態度和方法．常用處理方法有計算法和圖示法兩種．
在中學物理教學中，使用計算法多利用平均法來減小實驗誤差．
圖示法的優點主要有兩條：一是簡明、直觀、便於比較，特別對探索物理規律很有用；二是利用實驗中的有限數據作出圖線後，從中找到那些無法通過實驗來得到的數據，還可以求出相關的第三個物理量．用圖示法表述物理量之間的關係時，應注意以下的要求：
（1）在中學物理教學中，主要介紹直角坐標係．直角坐標一般以橫軸代表自變量，縱軸代表因變量．在軸的末端近旁注明所代表的物理量及其單位．
（2）坐標的原點，不一定取為變量的零點．坐標軸上的標度值應能恰當地反應出測量值的有效數字．坐標標度應劃分得當，以不用計算就能直接讀出圖線上每一點的坐標為宜，如通常用1、2、5而不用3、7、9來標度，使坐標紙的一小格可用來表示測量值最後一位的1，2，5個單位．
（3）應盡量使圖線占據圖紙的大部分，不致偏於一角或一邊．橫軸和縱軸的標度可以不同，但大小要注意配合．如果數據特別大或特別小，可提出乘積因子，例如提出×103、×10－2放在坐標軸最大值的右側．
（4）描點和聯線．依據實驗數據用削尖的鉛筆在圖上描點．為清楚、準確起見，常以該點為中心，用×、⊙等符號中的一種標明．同一圖線上的觀測點要用同一種符號，如果圖上有兩條圖線，則應用兩種不同符號以示區別．描繪出的直線或曲線應為光滑曲線．曲線不通過全部測定點是正常現象．一般情況下，聯線時應盡量使曲線通過或靠近大多數觀測點，並使測點比較均勻地分布在曲線的兩側．如圖7－18所示．
6．學會寫實驗報告
實驗報告一般應包括實驗目的、裝置與器材、實驗原理與步驟、數據記錄與計算、結論與討論等部分，逐步地要求學生學習自行設計實驗報告．在設計報告時，應讓學生學習用比較簡潔的文字，直觀的圖表來表達報告的內容．數據表格的設計應做到：說明實驗條件；要有原始記錄；欄目中應注明物理量的符號和單位；力求簡明，便於總結物理規律．
下麵介紹一份學生分組實驗的報告：
驗證機械能守恒定律
實驗者姓名××，同組人姓名×××
實驗時間×月×日下午第二節
[實驗目的]
1．驗證物體在光滑斜麵上自由下滑時的機械能守恒；
2．進一步鞏固打點計時器的使用和數據處理方法。
[實驗器材]
平麵小車，電磁打點計時器，學生用電源，支架，直尺。
[實驗原理與步驟]
如圖7－19，如果小車在重力作用下沿光滑斜麵下滑，從靜止點A到B小車的重力勢能減少
△Ep=Mghon
而動能增加
如果△Ek=△Kp即
或△Ek/△Ep=1
則證明機械能守恒
1．調節斜麵傾角，使H/L盡可能大一些，以減小摩擦力的影響；
2．裝配和調整電磁打點計時器；
3．將小車置於斜麵上方A點處，連接裝配好打點紙帶；
4．開啟電源，釋放紙帶末端，使小車下滑，下滑結束即關閉電源；