前言：我們精心挑選了數篇優質物理實驗設計論文文章，供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發，助您在寫作的道路上更上一層樓。

第1篇

研究“真空不能傳聲”的“真空鬧鈴”實驗，明知道無法抽成真空，那實驗是怎么設計的呢？哦，原來只要設計成觀察到“空氣越少，聲音越小”的現象就可以了，下面就可以進行思維的推理了，假如“抽成真空”，那么“聲音消失”，自然得到結論。類似的還有探究“阻力對物體運動的影響”，這個實驗又是怎么設計的呢？原來只要設計成觀察到“阻力越小，物體運動越遠，速度減小越慢”就可以了，剩下的還是交給思維！“實驗加推理”的方法，恰恰是對思維推理的能力培養。

二、培養考慮問題的嚴謹性

物理是一門需要思維嚴謹的科目，初中物理，定性的結論多，與生活聯系緊密，學生總憑感覺、直覺下結論，下一些“好像”、“差不多”的結論，這是物理的大忌，我們要培養學生每一結論的得出必須有明確理論依據的習慣，養成一環扣一環的嚴謹思維習慣。在物理實驗教學中，設計實驗環節可以很好地培養學生思考問題的嚴謹性。探究“滑動摩擦力的影響因素”實驗，學生知道要控制壓力或者接觸面粗糙程度，但是題目改變一下，“物理課本和數學課本的表面光滑程度不同，小明把物理課本放在水平桌面上拖動時用力較小，把數學課本放在水平桌面上拖動時用力較大，是否說明物理課本的表面較光滑？”很多學生會得到肯定的答案。但仔細思考會發現，該實驗并沒有控制對水平桌面的壓力相同，所以該結論實際是錯誤的。那這個實驗在現有的器材下又該怎么設計呢？很簡單，我們只需要先把數學課本疊放在物理課本上，再把物理課本疊放在數學課本上就能保證兩者對水平面的壓力相同了。很簡單的實驗設計，但卻很好地鍛煉了學生考慮問題的嚴謹程度。

三、培養學生思維的發散性

新時期物理實驗的設計能很好地鍛煉學生思維的發散性。在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，如果已經在光屏上成了一個倒立縮小的實像，現在請學生設計“你要怎么操作才能在光屏上成一個倒立放大的實像呢？仔細想想有哪些方法。”學生首先會想到：蠟燭靠近透鏡，同時光屏遠離透鏡。別的方法呢，如果學生從不同角度思考，整合光路可逆性的知識，還會想到：把蠟燭和光屏的位置對調。當然學生能想到這一步，自然也就會明白，蠟燭和光屏不動，只是把透鏡向蠟燭方向移動也是可以的。

四、培養學生的分析歸納能力

很多知識點之間既有聯系又有區別，學生如果能對各個知識點進行分析歸納整理，對牢固掌握知識大有益處。新時期物理實驗的不同設計環節也能培養學生的分析歸納能力。物理實驗設計中經常要多次實驗，而多次實驗的目的有所不同，有的是多次測量取平均值以減小實驗誤差，而有的是多次實驗避免實驗的偶然性。這里教師要讓學生學會自行整理歸納：如果是測量某一個確定的物理量，多次實驗的目的是取平均值以減小實驗誤差，如“測量定值電阻的阻值”“測量某物體的長度”；而如果是為了得到某個規律，則多次實驗是為了避免實驗的偶然性，找到更加普遍的規律，如“探究電流、電壓、電阻的關系”“探究壓力的作用效果與什么因素有關”等。學生學會分析歸納知識點的異同，對整個物理學習甚至整個學習生涯都是大有裨益的。

五、總結

第2篇

一、實驗設計教學的必要性

1996年上海高考第四（5）題要求測定陶瓷管上均勻電阻膜的厚度，就屬于設計型實驗．但由于題目給出了全部實驗器材和所有相關量，使實驗定位在電阻或電阻率的測定上，又大大降低了實驗難度，只屬于局部設計型實驗．無論命題者出于何種考慮，設計型實驗畢竟半遮半掩地出現了，這多少給教學工作者提了個醒．

1．從小處著眼，加強實驗設計教學

上海作為高考改革的試點城市，其成功的改革將為全國高考提供可能的改革方向，甚至一些新穎的題型和情境，都可能為全國高考所借鑒．如1996年全國高考第21題就是從1995年上海高考第一（5）題脫胎而來的．無疑上海高考關于實驗設計的考查是又一個成功的改革舉措，極有在全國推廣的價值．而物理《考試說明》中要求“會用在這些實驗中學過的實驗方法”，也為實驗設計的考查在全國的推廣提供了可能．

2．從大處著眼，加強實驗設計教學

著名核物理學家錢三強先生在為郭奕玲、沈慧君編著的《物理學史》所作的序中，曾嚴厲指出：“今天我們科學界有一個弱點，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關系……”我們常常教育學生“應該……”“必須……”；我們的考試題目常常不惜筆墨描述背景、附加條件，最后只有一個小小的空格“是……”．這樣培養選的人才在學校是好學生，步入社會是好職員，大腦中只是機械地跳動著兩個問題：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常常：“完成”的相當漂亮，但思想僵化，毫無創見．這正是我們的悲哀！長期以來的這種教育選拔模式，致使我們現在仍只能在很羞澀地提到幾個美籍華人時才有一種借來的榮光與自豪！

思想不活躍，是因為我們給了學生太多的“必須”的限制；思想僵化，是因為我們留給學生太少的“可能”的余地．實驗設計的教學，正是活躍思想，培養能力的一種好方法，授以實驗的基本方法，讓學生自己去考慮有哪些可能的做法，自己會怎么做．

二、實驗設計的基本方法

1．明確目的，廣泛聯系

題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規律，這是實驗的目的，是實驗設計的出發點．實驗目的明確后，應用所學知識，廣泛聯系，看看該物理量或物理規律在哪些內容中出現過，與哪些物理現象有關，與哪些物理量有直接的聯系．對于測量型實驗，被測量通過什么規律需用哪些物理量來定量地表示；對于驗證型實驗，在相應的物理現象中，怎樣的定量關系成立，才能達到驗證規律的目的；對于探索型實驗，在相應的物理現象中，涉及哪些物理量……這些都是應首先分析的．

舉例來說，要測定地球表面附近的重力加速度，我們就應檢索：在所學知識范圍內，哪些內容涉及到重力加速度，它與其他物理量有何定量關系，并一一羅列出來：

（1）在靜力學中，靜止物體對豎直懸繩的拉力或對水平支持物的壓力大小就等于重力，即T＝N＝mg．若T（或N）和m能測出，則重力加速度g可測定．

（2）在超重或失重（但不完全失重）系統中，F－mg＝±ma．若F、a和m可測出，則重力加速度g可測定．

（3）在運動學中，物體從光滑斜面上由靜止下滑，s＝12gsinθt2．若s、θ和t可測定，則重力加速度g也可測定．

（4）在運動學中，物體從粗糙斜面上由靜止下滑，s＝12（gsinθ－μgcosθ）t2．若s、θ、μ和t可測，則重力加速度g也可測定．

（5）自由落體運動中，h＝12gt2．若h和t可測出，則重力加速度g也可測定．

（6）用重力加速度測定儀測定．

（7）在平拋運動中，豎直方向在連續相等的時間內位移之差Δy＝gt2．若Δy和t可測，重力加速度g同樣可以測出．

（8）在斜拋運動中，水平射程可以表示為x＝v02sin2θ／g．若x、v0和θ可測出，則重力加速度g也可測出．

（9）單擺做簡諧振動時，其周期可以表示為T＝2πl／g．若T和l可測，則g可測．

（10）在焦耳測定熱功當量的實驗中，若能測出水的質量和升高的溫度，算出水增加的內能，再測出重物的質量和下落的高度，同樣可測定重力加速度．

（11）帶電粒子在的勻強電場平行板電容器中平衡時，mg＝qU／d．若U、d和帶電粒子的荷質比（q／m）可測定，則g可測出．

（12）假設一物體在地球表面附近繞地球做圓周運動，mg＝GMm／R2，g＝GM／R2．

…………

2．選擇方案，簡便精確

對于每一個實驗目標，都可能存在多條思路、多種方案．教材中關于某個實驗目標的實驗方案，也只是眾多方案中的一種，而且不一定是最好的一種，而只是較可行的一種．那么在眾多實驗方案中，我們應如何選擇呢？一般來說，選擇實驗方案主要有三條原則：

（1）簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便，各量易測．應盡量避免實施那些原理復雜、操作繁瑣和被測量不易直接測量的實驗方案．

（2）可行性原則實驗方案的實施要安全可靠，不會對人身和器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，不能脫離實際，不能超出現有條件．

（3）精確性原則不同的實驗方案，其實驗原理、所用儀器以及實驗重復性等方面所引入的誤差是不同的．在選擇方案時，應對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的實驗方案．

以上三原則通常要綜合考慮．

在前述方案中，方案（1）中常用的測力計誤差較大；（2）中F和a均不易測定；（3）中θ和t不易測定且難以保證斜面足夠光滑；（4）中θ、t和μ均不易測定；（5）中若用秒表計時人為因素較大，若用打點計時器計時，紙帶受振針阻力與通常小物塊所受重力相比不能忽略；（6）中儀器先進但一般中學沒有；（7）中若用閃光照像技術則是一種好方案，但設備和技術都達不到要求，若用平拋運動的研究方法誤差較大；（8）中θ和v0的測量難度較大；（9）中相對而言較切合中學實際；（10）中需測定的物理量多且很難采取絕熱措施；（11）中學階段不易測定荷質比；（12）只是一個思想實驗，無法付諸實踐，但可估算，代入數據得g＝9．857m／s2，與標準值9．81m／s2只相差4．8．綜上所述，中學階段通常采用單擺法測定重力加速度．

3．依據方案，選定器材

實驗方案選定之后，考慮該方案需要哪些裝置，被測量與哪些物理量有直接的定量關系，這些物理量分別需用什么儀器來測定，從而確定整個實驗需要哪些器材．

在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，是利用單擺裝置來進行實驗的，故需鐵架臺、細線和擺球等來組裝單擺．重力加速度可表示為g＝4π2l／T2，周期需用秒表測定；擺長l是從懸點到擺球中心的距離，因此需用米尺和游標卡尺分別測定擺線長度l和擺球直徑d．從實驗原理表達式可以看出，實驗與擺球質量無關，故毋需使用天平．

當然，從實驗方便性和精確性角度考慮，還需對所選器材作進一步要求，以期把系統誤差降到最小．如上述器材中，擺線的伸縮性和質量應較小，擺球的質量應較大．擺線伸縮性大，其長度會隨拉力變化而變化；擺球與擺線質量相差越小，系統（擺線和擺球）質心偏離擺球中心越遠，誤差就越大．為了便于觀察，擺球振動的路徑宜長，但又要確保單擺做簡諧振動，故擺線宜長些，常取1米左右．

4．擬定步驟，合理有序

實驗之前，要做到心中有數：如何組裝器材，哪些量先測，哪些量后測，應從正確操作和提高效率的角度擬定一個合理而有序的實驗步驟．對一些可直接測量的物理量，可先行測量；對需通過實驗裝置才能測定的物理量，須先組裝器材，再進行實驗、觀察和測量．

在“利用單擺測定重力加速度”的實驗中．原理表達式g＝4π2l／T2中的l和T分別為單擺的擺長和單擺做簡諧振動的周期．因此應先組裝單擺，再測定擺長，最后讓單擺做簡諧振動，測定周期T．根據所測數據計算出重力加速度g的值．至于過程細節不再贅述．

5．數據處理，誤差分析

高考對此要求不高，但常用的數據處理和誤差分析的方法還是應該掌握，在設計實驗時也應予考慮．

三、建議

第3篇

[關鍵詞]設計性實驗教學體系成績評價

物理實驗課程是理工科院校的一門重要基礎課，在培養具有創新精神和實踐能力的專門人才上具有舉足輕重的作用。大學物理實驗中開設設計性實驗是近年來我國高等院校教改的方向之一，研究設計性實驗教學體系是物理實驗課程改革重要的基本問題。

一、設計性實驗的特點及目的

設計性實驗，是在明確實驗目的的基礎上，根據實驗原理和要求，自己選擇適當的器材，制定實驗方案，求出實驗結果。實驗過程是圍繞著一個需要解決的問題展開，強調學生通過自主參與一些類似于科學家從事科研的學習活動，獲得親身體驗產生積極情感，逐步形成一種在日常學習與生活中喜愛質疑，樂于探究，努力求知的心理傾向。學生在實驗研究過程中激活自己各科學習中的知識儲存，通過解決實際問題的探索性活動，提高自己綜合應用能力。

設計性實驗的目的是：加強學生已學的理論知識和基礎性實驗知識相結合，并將這些知識靈活應用，使學生體會并掌握實驗設計的思維方法和分析方法，實驗設計的基本過程和方法，培養學生的科學實驗能力及創新能力。

二、設計性實驗教學體系構建的思路

構建設計性實驗教學體系應該把學生的能力和素質培養作為構建的指導思想，以便學生在實驗研究的過程中，通過自己的努力獲取相應的物理知識和練就一定的操作技能，又能逐步學會一套獲取新知識和解決新問題的科學方法。設計性實驗教學體系構建的基本思路是：(1)將能力和素質培養貫徹始終，為物理實驗教學目標服務；(2)循序漸進；(3)要選擇或設計內容新穎、難易適度的實驗；(4)要立足大學物理，輻射其它學科；(5)要把科學研究能力的培養和物理知識的建構統一起來；(6)要把科學研究與實驗教學有機結合起來；充分發揮設計性實驗的教育功能。

三、設計性物理實驗教學體系

以培養創新精神和提高綜合素質為主線，遵循由易到難、由淺入深、由低到高、循序漸進的教學規律，按照物理實驗的實施過程和目的要求以及學生自身個性發展將研究性物理實驗劃分為以下三個層次。

1.基本設計性實驗。給定實驗題目與要求，在限定儀器的條件下，擬定實驗方案完成實驗。基本設計性實驗特別注意科學性和趣味性的結合，充分調動學生的學習積極性和創新精神，培養學生設計實驗的基本能力、科學的思維方式、探究意識和動手能力。采用指定“單任務教學”模式，教師起到“指導、幫助”的作用。

(1)基本目的。激發學生學習物理知識、研究與探索物理規律的熱情，加深對物理規律的切身感受，提高動手動腦能力，激勵創新精神。

(2)基本要求。在教師的指導下或自己的獨立研究完成實驗課題，按學術論文的形式撰寫設計性實驗報告，使學生掌握基本的實驗研究方法。

2.提高型設計性實驗。給定題目與要求，在給定儀器條件的范圍內選擇儀器、擬定二種以上的實驗方案進行比較，以較佳的實驗方案完成實驗。實驗原理應是學生在普通物理學習中已掌握或稍加補充即可掌握的。他們要從查找文獻資料開始，制定方案，做規劃，直至完成實驗。

(1)基本目的。培養學生科研綜合對比研究能力，查閱文獻資料的能力，在實踐中提高發現問題、分析問題、解決問題的能力。

(2)基本要求。要求這類實驗完成后，進行書面總結和口頭報告交流，讓他們對自己的實驗作介紹，交流在實驗研究的過程以及分析問題和解決問題中的寶貴經驗和教訓。

3.獨立型設計性實驗。給定實驗題目，擬定實驗方案、自選儀器完成實驗。側重于綜合能力和創新能力的培養，課題涉及的實驗內容與方法應具有綜合性，學生選定課題后，教師一般只對課題的意義、背景等情況作些介紹，完全由學生自己調研和查閱資料，自己設計、裝配、調試實驗裝置，提出實驗方案，完成實驗。

(1)基本目的。在培養了學生的基本實驗技能和基本的設計能力后，對部分學生提出更高的要求，這一階段要求學生的自主創新，培養他們的科學研究素質。

(2)基本要求。實驗結束時，每個課題都要寫出研究論文，并進行學術答辯和交流，部分論文應具有創新的成果，其中優秀的論文應能在正式學術刊物或學術會議論文集上發表。

4.設計性物理實驗教學體系及內容方案。根據上面的討論，由從簡單到復雜、從基本到提高的順序把設計性實驗分為三個主要的類型，對于不同的層次有不同的實驗項目和具體的實驗要求，其中包括學生選做的實驗個數、所需的課時數等，提出設計性物理實驗教學體系及內容方案如表一。

表一設計性實驗教學體系及內容

不同的學校根據自己的具體情況可以對不同的設計性實驗類型提出不同的要求，即對基本設計性實驗、提高型設計性實驗、獨立型設計性實驗開設的個數和每個實驗所需的學時給出符合自身實際情況的規定。根據我們學院的情況，選取基本設計性實驗、提高型設計性實驗、獨立型設計性實驗的課題數目分別為2、2、1個，總學時為40學時。

四、設計性實驗教學成績評價

客觀、科學評價設計性實驗教學成績，有利于促進設計性實驗教學的發展。評價應體現在實驗教學中以學生為主，教師為輔，顯示學生個性，相互協作，有利于學生科學素質的培養，充分發揮學生的能動性和創造性的宗旨。設計性實驗教學成績評價采用雙評模式，把教師的評價和學生自評結合起來，改變以往那種只有教師參與的局面。

1.學生自評。每一個實驗學生都進行自我評價，或是以小組為單位進行評價。在評價考核范圍里面除了考核實驗相關操作技能和實驗的掌握外還將實驗態度、文獻查閱能力、團隊合作精神等都納入考察范圍，充分體現設計性實驗培養學生科學素質的價值。

2.教師對學生的評價。教師對學生的評價與學生自評同步進行，教師通過對學生的實驗設計方案的審核，對實驗過程的監督，以及實驗結果的分析，給出一個評價。

對于這兩部分的權重，不同的學校，不同的專業可以進行不同的調整，一般可以采用教師評價占60％，學生自評占40％的比例來進行，對于不同的給分點可以根據各自情況進行界定。

參考文獻：

[1]朱慧群，丁瑞欽.大學物理實驗教學方法探討[J].中山大學學報論叢，2006年第26卷第5期.