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中學物理創(chuàng)新實驗課程設(shè)計
課程設(shè)計(Practicum)：大學某一課程的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，如：計算機程序設(shè)計課程的課程設(shè)計，一般是完成一項涉及本課程主要內(nèi)容的綜合性、應用性的計算機程序開發(fā)題目。
中學物理創(chuàng)新實驗課程設(shè)計1
一、實驗名稱：測量紙片下落的速度
二、實驗設(shè)計思路：
實驗“測量紙片下落的速度”所提供的實驗器材有卷尺、秒表、紙片，但是采用這些實驗器材總是發(fā)現(xiàn)紙片在下落的過程中忽左忽右的飄，
下落的路線不是直的，容易碰到課桌或其它的物體而改變路線。我就想找一種東西來代替它，起初想用氣球，但發(fā)現(xiàn)更難控制路線，而且氣球太大，
放在實驗桌上會引起學生的無意注意。后來想這種東西應該還是用紙來做，因為如果采用鐵球等密度較大的東西做實驗的話，由于下落的時間太短無法測量下落時間，
或者是測量出來的時間誤差太大。最后和同學們一起討論想到用小時候玩過的三個紙條組成的“紙錐”來替代原來的紙片。而且下落的時間可以通過秒表測出(由于實驗室沒有足夠多的卷尺，可以利用人的身高這個已知條件，此時下落的時間大約是1.2秒)。
三、實驗目的：
學會測量運動物體的速度。
四、實驗所涉及的科學道理：
測量紙片(改成“紙錐”)下落的速度這個實驗利用的實驗原理是速度公式。把紙片改成“紙錐”，主要考慮它在下落時由于下部的形狀不同，空氣的流速也不相同，
根據(jù)“在流體中，流速越大的地方壓強越小”(伯努利原理)，會產(chǎn)生壓力差，導致“紙錐”下落時會順時針或者逆時針旋轉(zhuǎn)(具體旋轉(zhuǎn)的方向是由安裝時的順序決定的)。
五、實驗操作步驟：
(1)實驗前要測量出同學的身高，作為“紙錐”下落的高度s，記錄在實驗表格。
(2)一位同學把30～50厘米長的刻度尺平放在自己的頭頂，另一個同學按照這樣的高度自由釋放“紙錐”，同時開始記時，記下“紙錐”落地時所用的時間t，記錄在實驗表格。
(3)重復上述步驟兩次。
(4)根據(jù)速度公式計算出“紙錐”三次下落的速度，并計算出平均值。
六、實驗裝置或照片：
學生可以自制“紙錐”(剪三個完全相同的左右的紙條，把每個紙條對折一次，然后連環(huán)套在一起，如圖1所示，把三個“腳”向外抽緊，如圖2所示)
七、實驗所用器材：
“紙錐”一個，30～50厘米長的刻度尺一把，秒表一只。
八、實驗效果以及其他需要說明的問題：
實驗效果：2005年12月14日前后在南京樹人國際學校初二十二個班級中施教效果很好，解決了原來所用紙片下落不穩(wěn)、路線不是直線，路程無法測量的缺點，而且實驗器材制作方便、成本低廉、操作簡單、學生感興趣。
后來在鼓樓區(qū)其他學校初二物理教學中得到進一步的檢驗，各位同行一致反應較好。具有較大的推廣使用價值。
說明：在制作“紙錐”時需要用硬度不要太大、密度較小的紙張，學生課堂練習紙最佳。可以選擇高個子同學的身高作為“紙錐”的下落高度，這樣可以增加下落時間，減小時間測量上的誤差，
但是會導致矮個子同學很難判斷刻度尺是不是水平的;用矮個子同學身高作為“紙錐”下落的高度，可以最大程度的使刻度尺保持水平，但是會使下落時間變短，這樣測量的高度準確了，
但是下落時間的測量誤差會增大。這樣的分析過程可以通過學生的討論完成。
中學物理創(chuàng)新實驗課程設(shè)計2
一、熱機做功實驗的改進與創(chuàng)新(該項目榮獲四川省初中物理創(chuàng)新實驗方案評比一等獎和全國首屆中小學實驗教學優(yōu)秀案例展評一等獎)
(一)課標要求
熱機做功沖程既是初中物理教材中的一個重點，也是一個難點，教材力求通過以圖片和模型的形式讓學生理解熱機做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化問題，以及一個沖程所對應的曲軸轉(zhuǎn)動周數(shù)。讓學生通過對熱機做功沖程的學習，對生活中各種熱機進行理解。
(二)實驗原型及不足之處
1、在初中物理教學中，物理教師在講解內(nèi)燃機時，通常是用內(nèi)燃機圖片或內(nèi)燃機模型來演示熱機做功的現(xiàn)象和說明原理。這樣演示比較抽象，不直觀，學生不好理解熱機做功的原理。
2、圖片和模型不能準確反映一個沖程所對應的曲軸轉(zhuǎn)動周數(shù)，而這是物理教學中的一個考點，也是難點。
(三)實驗創(chuàng)新之處
1.用自制爆燃器引入能量轉(zhuǎn)化。
2.用酒精(或汽油)在鋼化玻璃筒中燃燒并爆炸，模擬熱機做功沖程。
3.用透明玻璃筒做汽缸學生能直接觀察到酒精(或汽油)在玻璃筒中爆炸并推動活塞運動：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
4.曲軸正反兩面分別為紅色和白色，實驗完成后通過顏色變化直觀反映一個沖程所對應曲軸轉(zhuǎn)動周數(shù)。
(四)實驗器材
自制爆燃器一套，自制熱機做功演示器一套(直筒透明鋼化玻璃水杯一個、10號膠塞一個、電火花點火器一個、活塞、連桿、曲軸、軸承一套、主板及底座支架一套、酒精少許和噴霧。
(五)實驗裝置圖
實驗裝置如圖1、2所示。
圖1為自制爆燃器：①橡膠塞②針筒③橡膠塞④細線⑤電火花點火器。
圖2為自制熱機做功演示器：①電火花點火器②橡膠塞③汽缸(鋼化玻璃筒)④活塞⑤連桿⑥軸承⑦曲軸 ⑧主板及底座支架。
(六)實驗原理
1.燃料燃燒：化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
2.熱機做功沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
3.一個沖程對應曲軸轉(zhuǎn)動半周。
(七)實驗步驟
1.用爆燃器演示內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能實驗。
(1)往爆燃器筒內(nèi)(針筒)噴灑適量酒精。
(2)塞上橡膠塞并輕輕晃動幾下。
(3)按動電火花點火器開關(guān)，觀察酒精在針筒內(nèi)爆炸并推射出橡膠塞。
2.用熱機做功演示器演示熱機做功實驗。
(1)觀察器材，記錄曲軸顏色。
(2)往鋼化玻璃筒內(nèi)噴灑適量酒精。
(3)塞上帶電火花點火器的橡膠塞，按動電火花點火器開關(guān)。
(4)觀察酒精在玻璃筒內(nèi)爆炸推動活塞做功，通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動。
(5)記錄此時曲軸顏色。
(八)實驗效果
1.酒精的燃燒并爆炸，能通過透明玻璃筒直接觀察到，并且伴有爆炸聲。
2.橡膠塞和活塞的運動直觀呈現(xiàn)，準確反映能量轉(zhuǎn)化過程。
3.通過曲軸顏色變化，準確得出一個沖程所對應曲軸轉(zhuǎn)動周數(shù)。
(九)反思與拓展
1.雖然用噴霧器噴出酒精，能加快酒精揮發(fā)填滿玻璃筒，但仍然會受室內(nèi)溫度影響(如果在溫度較低的冬天進行實驗，最好配備一只電吹風)。
2.加上兩個小車輪，能直接模擬汽車氣缸推動汽車運動。
3.在玻璃筒壁加上溫度計，通過溫度計示數(shù)上升來反映熱量的散失，從而解釋熱機效率總小于1的原因。
二、斜面上物體力的分解實驗創(chuàng)新(該項目榮獲四川省中小學實驗教學優(yōu)秀案例展評二等獎)
(一)背景和基本思路
斜面上物體力的分解是高中物理教學中的一個難點。在實際教學中，“斜面上物體力的分解實驗”只是從理論層面對力的分解實驗進行研究，學生不好理解。因該實驗的特殊性，不便于制作傳統(tǒng)教具來演示，我們就考慮利用數(shù)字化實驗器材：傳感器、采集器、數(shù)字顯示裝置和L型斜面制作一套實驗器材，
將不可見的實驗現(xiàn)象展現(xiàn)出來，方便我們對力的分解進行研究。經(jīng)過幾年的研究與實踐，我們與深圳申議實業(yè)公司共同開發(fā)了“斜面上物體力的分解探究器”。
(二)實物結(jié)構(gòu)圖
(三)實驗演示方法
1.將該裝置底坐垂直于桌面，打開左側(cè)數(shù)字測力計開關(guān)，用一段細線將重物(金屬圈)懸掛在左側(cè)力傳感器的探頭上，測出重物(金屬圈)的重力。2、將該裝置水平放置于桌面上，打開兩個數(shù)字測力計開關(guān)，按回零鍵，再將重物(金屬圈)放置在兩個力傳感器的探頭上，
可測出正壓力和下滑力的大小。3、調(diào)節(jié)斜面的角度，測出的正壓力和下滑力的大小隨之改變，通過角度值、正壓力和下滑力的大小值以及重物(金屬圈)的重力值，經(jīng)過計算后，可以充分說明力的分解實驗現(xiàn)象，也驗證了力的平行四邊定則。
三、溶液導電實驗的改進與創(chuàng)新(該項目榮獲成都市初中化學教師實驗操作技能大賽創(chuàng)新實驗二等獎)
(一)背景和基本思路
初中化學中的溶液導電性實驗，一是為了幫助初中學生認識酸、堿、鹽的組成特點，理解酸、堿之間的反應實質(zhì);二是為高中學習離子反應奠定基礎(chǔ)。初中化學中對溶液導電性實驗要求不高，不需要對溶液導電性強、弱進行分辨，即只需分辨出溶液導電與否。初中化學實驗中所使用的溶液導電實驗裝置，沒有統(tǒng)一成套的、標準化的實驗儀器。
做該實驗，一般采取兩種方式：1、就地取材，自制一套溶液導電性實驗裝置，采用220V交流電和相對應的60W白熾燈泡(實驗按如下圖所示的原理進行);2、按照現(xiàn)行教材實驗方式，采用學生電源、小燈泡(或LED燈)、小燈座、導線、開關(guān)和燒杯等實驗器材進行實驗(如圖1所示)。這兩種實驗方式都存在一些問題：
第一種實驗方式實驗操作時安全性能較差，儀器體積較大，攜帶不方便，藥品用量也相對較多。第二種實驗方式也存在儀器體積較大、較多，組裝器材麻煩等問題。
經(jīng)過反復實驗和研究，我們從微型、簡單、高效、安全和環(huán)保等方面對該實驗進行了改進與創(chuàng)新。
(二)改進和創(chuàng)新方式
購買電子元器件和輔材，自制一個小型溶液導電實驗檢測器，方便我們快速檢測溶液是否導電(綠燈亮，溶液不導電;紅燈亮，溶液導電)。圖2為溶液導電實驗檢測器實物照片。
該溶液導電性實驗檢測器內(nèi)有電子電路、三節(jié)七號電池作電源，外有紅色、綠色高亮度LED燈各一個，按鍵開關(guān)一個以及兩個電極。
(三)實驗方法和步驟
1.用50ml燒杯準備好蒸餾水、乙醇、鹽酸、氫氧化鈉等溶液。2、按下檢測器按鍵開關(guān)，綠燈亮，表明此時兩個電極不導通(如圖3所示)。3、將檢測器兩個電極插入裝有蒸餾水或乙醇的燒杯里(如圖4所示)，按下檢測器按鍵開關(guān)，綠燈亮，表明蒸餾水或乙醇溶液不導電。4、將檢測器兩個電極用金屬絲短接，
紅燈亮，表明此時兩個電極導通。5、將檢測器兩個電極插入裝有鹽酸、氫氧化鈉的燒杯里(如圖5所示)，按下檢測器按鍵開關(guān)，紅燈亮，表明鹽酸、氫氧化鈉溶液導電。
注意：在做下一實驗步驟前，需用洗瓶沖洗兩個電極，并用棉球?qū)蓚�電極擦干。實驗完畢后，也需沖洗兩個電極，并用棉球?qū)蓚�電極擦干，取下電池，以便保存。
(四)特點
改進后，實驗操作安全性能大幅度提高。使用三節(jié)七號電池作電源，沒有人觸電的危險;儀器微型化，攜帶方便;藥品用量也相對較少，節(jié)約了成本;采用高亮度LED燈展示，實驗現(xiàn)象非常明顯(后排學生仍可清淅看見實驗現(xiàn)象);電極采用銅質(zhì)材料，表面度鎳，有很好的耐腐蝕性;該檢測器既可做教師演示實驗，
也可供學生做探究性實驗;在學生做實驗時，我們還可以用點滴板實驗器材，藥品用量極少，真正做到實驗微型化，有利于環(huán)保。
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