5,取下紙帶,測量讀數並進行數據處理。
[記錄與計算]
小車質量M=0.200KgH/L=0.5T=0.08s
測量點
編號n
S0n
(m)
sn
(m)
(m)
vn=Sn/T
(m/s)
1
8.10×10-2
6.85×10-2
4.05×10-2
0.856
0.92
2
16.3×10-2
9.80×10-2
8.15×10-2
1.23
0.94
3
27.6×10-2
13.0×10-2
13.8×10-2
1.63
0.98
4
41.0×10-2
15.6×10-2
20.5×10-2
1.95
0.95
[討論]
為什麼在本實驗中△Ek/△Ep<1?
因為在本實驗中小車在斜麵上運動所受的阻力不能忽略不計,其勢能減少量中的一部分消耗在克服阻力所做的功上,因此△Ek<△Ep.本實驗的誤差約在8%以下.因此可以說,如果不計阻力的影響,小車維持機械能守恒.
由上述數據可以大致估計小車所受阻力的大小.現以第4組數據為例.
二、學生分組實驗的一般過程和教學要求
學生分組實驗的過程,一般分為三個階段:準備、操作和總結階段.
1.準備階段及其要求
本階段的主要任務是使學生明確實驗目的,理解實驗原理、方法,認識實驗儀器,做好操作與記錄的準備工作,其核心是理解實驗方案.這是調動學生實驗主動性的前提.如果對目的、原理不了解,依葫蘆畫瓢地做一陣子實驗,稀裏糊塗地記了一批數據,這就很難說有什麼好的收效.對科學的實驗研究來說,構思階段非常重要.教師正是在實驗的準備階段中,讓學生學一點科學構思的方法.因此,教師要充分重視準備階段的引導工作,如引導學生認真閱讀實驗教材,提出一些問題幫助學生思考和理解例如,在做“把電流表改裝成伏特表”的實驗以前,可布置如下幾個問題:
(1)怎樣才能把電流表改裝成伏特表?在計算電表的附加電阻時,應當知道電流表的哪些參數?
(2)在按圖7-20的電路測電流表內阻時,為什麼要滿足R遠大於R'(例如R≥100R')的條件?怎樣才能滿足R》R'的條件(怎樣選擇電路中的兩個可變電阻和電源輸出電壓)?
(3)在校正伏特表時,應按怎樣的電路測試?改變電壓應選擇滑線變阻器的分壓器電路,還是限流器電路?
此外也可以通過教師引導下的學生討論,共同設計和理解實驗方案,特別是對探索性的實驗,更應注重這方麵的引導.
學生理解了方案,還不能認為已完成了必要的準備工作,還必須考慮學生是否具備進行實驗的技能.隻有事先為學生進行實驗基本鋪平了道路,才能使他們在有限的課堂時間內,把精力集中在解決主要矛盾方麵.
例如,高一力學中有一組關於利用電磁打點器的實驗.對學生來說,這是一種新的實驗方法,它涉及到打點計時器的原理和使用,有關的實驗原理和操作要求,紙帶數據的處理方法等,因此是比較困難的.教材中分成幾個不同內容的實驗,分散了教學的難點.教師應當根據各次實驗的側重點引導學生做好預習工作.
還須說明一點,預習決不隻是看書.對於一些學生尚未見過的儀器,光靠看書往往是難於弄懂的.教師應當抽出一定時間,讓學生邊看實物,邊著教材,或者一邊聽教師講解一邊看示範操作.
2.操作階段及其要求
它是把實驗方案變為實踐的階段.在這個階段中,學生的主要任務是:安裝和調整儀器,操作控製實驗條件的變化,觀察測量,取得必要的數據;排除可能出現的故障,這是培養學生實驗技能和良好習慣的關鍵階段.
總的說來,在學生分組實驗的教學過程中,應始終注意發揮學生的主動性,使他們帶著明確的目的,認真仔細地觀察,積極地動手操作和動腦思考.實驗中遇到一些問題.教師應善於啟發,不要包辦代替.這樣盡管學生可能遇到一些麻煩,但收獲是大的.還需要辯證地處理好發揮學生主動性與嚴格要求的關係.實驗中有一定的程序規範和動作規範,應當使學生了解這些要求是以科學理論為依據,並經過實踐總結出來的,以提高學生執行規範的自覺性.其次,執行規範也不是要求學生機械的操作.相反,應要求學生手腦並用.例如,調節天平底座的時候,就必須根據重垂線的垂尖位置思考底腳螺絲的調節旋向.當然熟練以後就會成為一種技能.實驗步驟是根據實驗程序的總要求來製訂的,但也不是千篇一律.可適當鼓勵學生在不違反操作規程基礎上有所創新.再次,應當看到嚴格要求對於培養學生良好習慣和作風的意義,從一開始就要嚴格要求,許多學生在連接電路以前,從不考慮各器件放置的位置,亂七八糟,有的儀器表麵背對著自己,他們認為,隻要電路正確就行了.還有的學生準備不認真,不按操作規程操作,使儀器損壞,實驗結束,桌麵場地零亂,儀器不複位.造成儀器零件及材料丟失.如果老師放鬆要求,久而久之不僅養成學生毛毛糙糙的作風,而且極不利於對學生品德特別是科學態度的培養,對於學生今後的工作學習也很不利.在實驗指導的過程中,教師應抓住好壞典型,不失時機地提出對全體學生有教育意義的問題.
3.總結階段及其要求
本階段的一般任務是:處理數據,分析結果及完成實驗報告.這是從現象上升到理性認識的重要階段.在這個階段中,教師應引導學生發揮思維的能動作用,學習數據處理的某些方法,了解影響實驗結果的因素,培養實事求是的態度和科學作風.
值得一提的是如何對待“不滿意”的結果.應當使學生認識到,改一改數據,湊成“好的結果”是十分錯誤的;簡單地歸結為儀器粗糙,對自己也無益處;應當仔細分析實驗經過和實驗條件,找出產生問題的原因,必要時重做實驗.有時看上去實驗是失敗了,但對一個認真的實驗者來說,收獲不一定就小,獲取實驗數據是一件嚴肅的工作,任何時候都不允許草率從事,更不用說弄虛作假,在教學實驗中就要強調這種科學精神.此外,還應當向學生指出:教學中的實驗隻是給大家提供學習和訓練的機會,科學上的發現絕不是這樣輕而易舉地得到的;不是通過一、二節課的時間就能使理論得到驗證或發展的.
學生分組實驗教學教案一則
用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內電阻
[教學目的]
1.使學生掌握用伏安法測定電池的電動勢和內電阻的方法.
2.培養學生分析、處理實驗數據的能力,並在取得實驗數據後,能用公式法和圖線法求出電池的電動勢和內電阻.
3.通過對幾個問題的討論,使學生對測定電池內電阻和電動勢有較為全麵的認識.
[實驗器材]
電源(串聯的兩節舊幹電池)、電流表、電壓表、滑線變阻器、電鍵、導線等。
[課時分配]
兩課時.第一課時檢查實驗預習情況、做實驗並取得實驗數據.第二課時處理實驗數據.求出電池的電動勢和內電阻,在此基礎上開展討論.
[教學過程]
(第一課時)
一、檢查實驗預習情況
課前要求學生閱讀教材72—74頁和339—340頁,思考“預習思考題”以及寫好預習實驗報告.本次課一開始,教師通過下列方式檢查預習情況:
1.提問:本實驗的目的和要求是什麼?
實驗目的:測定電池的電動勢和內電阻.實驗要求:采用伏安法測量.改變外電路的電阻R,測得對應的幾組V、I數據後,分別用公式法和圖線法求出電池的e和r值.
2.抽學生在黑板上畫出該實驗的電路圖,如圖7-21a圖所示.估計一般能正確畫出,若有錯誤,讓學生檢查和糾正.對主動在黑板上作圖或糾正錯誤者,教師應即時表揚.
3.用小黑板展示預先畫好的下列電路圖,讓學生判斷哪些正確,哪些錯誤?
圖b、c正確.圖d有錯:測不出幹路電流.圖e有錯:的接線反接;K不能控製電壓表;滑線變阻器未起作用.
教師歸納:連接正確,量端電壓,量幹路電流,K能控製整個電路,、與電源的連線為正接,R應能連續改變.
4.討論:怎樣用圖線法求電池的e和r?學生討論回答,教師小結.
以I為橫坐標,U為縱坐標,通過改變R的大小,得到對應的各組I、U值.由歐姆定律,I、U的關係為U=e-Ir,即U是I的一次函數,故它們的關係是一條直線.通過描點畫線,將直線延長,使它跟縱軸和橫軸相交.與縱軸相交的縱坐標表示外電路斷路時的路端電壓.∵U=e-Ir,斷路時I=0,∴e=U,故交點的縱坐標值表示e的大小.與橫軸的交點的
可見直線的斜率的絕對值就是電源的內電阻.
5.提問:描點連線的原則是什麼?有人將所有點連接,結果成了一條折線,對嗎?
實驗總有誤差,所有的點不可能在同一條直線上,把所有的點連接起來成了折線的做法是不對的.原則是盡量使更多的點在一直線上,不在直線上的各點盡可能對稱地分布在直線的兩旁,這樣做就減小了誤差,提高了實驗精確度.
6.交待實驗時應注意的問題:
(1)注意儀器的調整和使用.
使用、前,應先將它們的指針調零.
各種用電器連線時,應注意前麵所述的問題.
注意量程的選擇.應略大於e,應先選最大量程,若發現當R調至最小,電流值還未超過0.6安培時,再改用0.6安培的量程.
④通電前,R的滑動觸頭應滑到使電路的電阻為最大處.
(2)接好電路,經老師或其他同學幫助檢查無誤後,方能閉合電鍵.
(3)由於電池內阻很小,因此改變R時U外的改變不大,讀取值時要特別細心.變阻器R值取小一點好,但又要警惕R過小引起電流過大而損壞電流表.
(4)強調實驗應具有的良好習慣和素養,並提出具體要求.如:
愛護實驗器材,嚴格遵守操作規程,克服實驗的盲目性.
保持安靜,有問題舉手示意.
保持環境清潔.做完實驗後,整理器材,物歸原處.
二、進行分組實驗
教師此時的任務是注意巡視並了解各個實驗小組在實驗過程中遇到的問題,及時啟發他們思考並協助找到解決問題的辦法.
教師也可以深入到個別小組,檢查和指導學生正確進行實驗,觀察每一個實驗環節,以培養學生嚴格的科學態度和正確的實驗方法.當發現典型錯誤時,應及時提醒全體同學注意,不致重犯.
教學進度:第一課時各組應完成取得6組以上U、I實驗數據.