物理課程與教學論第十一章中學物理實驗教學主講教師：CONTENTS010203中學物理實驗教學的概念、作用和類型中學物理實驗教學的概念、作用和類型數學化中學物理實驗教學第一節01中學物理實驗教學的概念、作用和類型

物理實驗是物理教學內容的重要組成部分，人們把教學內容以物理實驗為主的教學稱為物理實驗教學，用到的實驗叫作教學實驗。廣義的中學物理實驗教學，是指中學物理教學領域中所有關于實驗的教學，它既包含中學物理各種教學形式中的實驗教學，也包含專門的實驗課。一、中學物理實驗教學的概念

其次中學物理實驗是中學物理教學的重要內容

首先

最后中學物理實驗是中學物理教學的重要基礎。中學物理實驗是中學物理教學的重要方法。一、中學物理實驗教學的概念1324二、中學物理實驗教學的作用促進學生物理核心素養發展促進認知發展，幫助學生理解概念規律提高學習興趣，激發學習動機豐富和優化學生物理學習情境5培養學生觀察能力和動手能力三、中學物理實驗教學的類型

1

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4物理演示實驗教學學生分組實驗教學學生課外實驗與小制作教學

3學生邊學邊實驗教學第二節02中學物理實驗內容、方法與能力

目錄二三初高中物理課程標準中的學生必做實驗常見中學物理實驗方法中學物理實驗能力

一一、初高中物理課程標準中學生必做實驗2.?探究類學生必做實驗（1）探究水在沸騰前后溫度變化的特點（2）探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關（3）探究液體壓強與哪些因素有關（4）探究浮力大小與哪些因素有關（5）探究杠桿的平衡條件（6）探究光的反射定律（7）探究平面鏡成像的特點（8）探究凸透鏡成像的規律（9）探究通電螺線管外部磁場的方向（10）探究導體在磁場中運動時產生感應

電流的條件（11）探究串聯電路和并聯電路中電流

、電壓的特點（12）探究電流與電壓、電阻的關系1.?測量類學生必做實驗（1）用托盤天平測量物體的質量（2）測量固體和液體的密度（3）用常見溫度計測量溫度（4）用刻度尺測量長度，用表測

量時間（5）測量物體運動的速度。（6）用彈簧測力計測量力（7）用電流表測量電流（8）用電壓表測量電壓（9）用電流表和電壓表測量電阻初中必做實驗（6）探究平拋運動的特點（7）探究向心力大小與半徑、角速度、

質量的關系必修3：（8）觀察電容器的充、放電現象（9）長度的測量及其測量工具選用（10）測量金屬絲的電阻率（11）用多用電表測量電學中物理量（12）測量電源的電動勢和內阻1.?必修課程的物理實驗必修1：（1）測量做直線運動物體瞬時速度（2）探究彈簧彈力與形變量的關系（3）探究兩個互成角度力合成規律（4）探究加速度與物體受力、物體

質量關系必修2：（5）驗證機械能守恒定律。高中必做實驗一、初高中物理課程標準中學生必做實驗（6）探究變壓器原、副線圈

電壓與匝數的關系（7）利用傳感器制作簡單的

自動控制裝置選擇性必修3：（8）用油膜法估測油酸分子

大小（9）探究等溫情況下一定質

量氣體壓強與體積關系2.?選擇性必修課程物理實驗選擇性必修1：（1）驗證動量守恒定律（2）用單擺測量重力加速度大小（3）測量玻璃的折射率（4）用雙縫干涉實驗測量光波長選擇性必修2：（5）探究影響感應電流方向的因素高中必做實驗一、初高中物理課程標準中學生必做實驗二、常見中學物理實驗方法（一）控制變量法

控制某些對物理現象或待研究的物理量的因素，使其中一個因素產生作用，從而確定因變量和自變量的關系。（二）轉換法

在物理實驗中，常有一些現象或物理量因不明顯或不易觀測，采用某些方法或手段轉換成可直接觀測、效果較明顯的物理量，這種方法叫作轉換法。（三）等效法

在物理量測量中，以一個更易觀測的物理量替代另一個物理量，把一種模型替換成另一種模型，而替換不影響研究者對研究對象研究，具有等效性，這種方法叫作等效法。（四）放大法

在物理測量中某些物理量因太小而不能直接觀測，必須借助于聲、光、電和疊加等方法，通過對放大的物理量觀測進而測量待測物理量。（五）近似法

在中學物理實驗中，有時為了簡化實驗，突出實驗的物理意義，對一些要求不太高的實驗，在其設計上可采用近似處理。（六）比較法

比較法就是在一定的實驗條件下找出研究對象之間的同一性和差異性。物理實驗中通常可采用物理現象和物理量的比較，達到異中求同，同中求異的目的。（七）再現法

本質上來說，所有實驗都是在一定的條件下對自然現象的再現過程。再現法就是模擬自然現象的發生條件，在實驗室中再現物理現象的方法。（八）平衡法

平衡法就是利用平衡雙方在某些物理效應上的等效性，從已知的物理量測量未知量。二、常見中學物理實驗方法（九）對稱法

對稱思想是物理學的一種重要思想，在實驗設計中對這種思想也有巧妙的運用。包括實驗裝置對稱、數學對稱應用等。（十）模擬法

模擬法是近代科學實驗中的一種重要方法，這種方法通過易表現的事物或現象來反映不易表現的事物或現象，是揭示事物本質特征的一種直接而有效的方法。（十一）留跡法

某些物理過程由于運動過程難以進行動態觀察或測量，實驗中采取一定的手段將過程在模擬狀態下再現成可觀察和測量，這種方法稱為留跡法。二、常見中學物理實驗方法實驗觀察能力儀器設備的操作能力實驗數據分析與處理能力實驗設計能力三、中學物理實驗能力第三節03數字化中學物理實驗教學一、中學物理DIS數字化實驗系統DIS（DigitalInformationSystem），又稱“數字化信息系統”，是由“傳感器＋數據采集器

＋實驗軟件包（教材專用軟件、通用擴展軟件）＋計算機”構成的新型實驗系統。該系統成功地克服了傳統物

理實驗儀的諸多弊端，有力地支持了信息技術與物理教學的全面整合。強大的數據采集能力靈活的數據處理能力為互動式教學創造了條件二、中學物理仿真（模擬）實驗

一些物理實驗的危險性比較高，若操作疏忽，容易對操作者造成危害，而仿真物理實驗室卻無任何危險。

部分實驗耗時較多，實際操作的難度較大，教師難以在有限的課堂教學時間內穿插演示，實現即時驗證理論利用仿真實驗學生可以大膽試錯

教學中易于實現知識整合，使教學內容更系統化、結構化、實用化，提高效率。

應用場景三、基于傳感器的智能手機物理實驗應用軟件

智能手機app在物理實驗中的應用如今智能手機內部基本上都配備了各類傳感器，

如壓力傳感器、GPS傳感器、聲傳感器等，可進行多種

物理量的精確測量，現已成為探究實驗的重要測量工具。無論是基于蘋果iOS的Phyphox、BaroAlt、Altimeter等，還是基于安卓手機的physicstoolbox、ToneGenerator等，都給物理實驗帶來了新的設計思路。智能手機

智能手機外接傳感器在中學物理的實驗教學中也多有應用，例如可探究晶體和非晶體的融化與凝固規律、液體的沸騰特點等等。四、虛擬現實技術在中學物理實驗教學中的應用

沉浸性。在VR虛擬實驗室，就像在真實的實驗情境中一樣，“身臨其境”地全方位觀察完整的實驗過程。

交互性。在VR實驗室學生利用觸控筆可以操作虛擬實驗器材并且得到反饋，感覺就像在實驗室中一樣。虛擬現實

虛擬現實技術（virtualrealitytechnology簡稱VR），是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統。它利用計算機生成一種

模擬環境，向使用者提供視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺

激，讓使用者如同身臨其境一般

。這種技術的目標是

在屏幕上將虛擬與現實世界進行互動，帶給人們最真實的感官體驗。

優勢有三點想象性。VR技術提供了一種全新的方法和手段，能夠幫助學生思考和想象現實世界中不存在的事物，提高感性和理性認識，從而深化概念以及引發新的聯想。五、數