高中物理实验创新设计案例
高中物理实验创新设计案例
1. 利用光电效应测量晶体管参数
目的：通过测量晶体管的电流-电压关系曲线，计算出晶体管的转移系数和放大倍数。
装置：功能发生器、电压源、数字万用表、晶体管、光电管、反光板、示波器。
步骤：
1. 将晶体管接至放大电路中。
2. 连接功能发生器和电压源，使其工作在晶体管的偏置工作电压范围内，可以获得电流-电压关系曲线。
3. 铺设一个反光板，并在晶体管和光电管之间放置，利用光电管来测量电流-电压关系曲线，同时计算出转移系数和放大倍数。
4. 观察示波器，记录下数据并进行分析。
2. 利用超声波测量液体浓度
目的：通过超声波的传播速度和反射率来测量液体中各种物质的浓度。
装置：超声发生器、超声接收器、信号发生器、示波器。
步骤：
1. 将超声发射器和接收器安装在被测液体上，将信号发生器连
接到发射器上，可以输出一定频率的信号。
2. 来自传感器的反射信号被超声接收器接收，然后经过放大和处理，例如在示波器上显示。
3. 通过测量超声波在液体中的传播速度和反射率，可以计算出物质的浓度。
3. 制作太阳能跟踪器
目的：制作一种可以自动跟踪太阳位置的设备，用于收集太阳能。
装置：太阳能电池板、电动机、运动控制电路、位置检测器。
步骤：
1. 将太阳能电池板和电动机连接，电动机以一定的速度进行旋转，并将运动控制电路连接到电动机上。
2. 运动控制电路会检测太阳位置，并根据需要调整电动机的运行方向。
3. 运动控制电路使用位置检测器来监测太阳光的位置，并相应地旋转电动机。
4. 经过一定的调整，可以使太阳能板始终面向太阳，并始终保持最高的能量收集效率。
2021-2022高中创新设计物理教科版必修2学案：第4章 实验：研究合外力做功和物体动能变化的关系
实验：研究合外力做功和物体动能变化的关系阅读教材第69页“研究合外力做功和动能变化的关系”部分，知道此实验的原理、器材、步骤、数据处理、注意事项。
一、实验原理由重物通过滑轮牵引小车，当小车的质量比重物大得多时，可以把重物所受的重力 当作小车受到的牵引力。
如图1所示。
图1测量重物的质量(对应小车受到的牵引力)，小车运动的距离 及对应这段距离的初、末速度(小车质量已知)，从而探究牵引力做的功与小车动能变化间的关系。
二、实验器材长木板(一端附有滑轮)、小车、小盘、砝码若干、打点计时器、纸带、复写纸、刻度尺、细线、低压交流 电源。
三、实验步骤1．平衡摩擦力：如图1所示，将安装有打点计时器的长木板一端垫高，把纸带的一端固定在小车后面，另一端穿过打点计时器，不挂重物，改变木板的倾角，使小车能做匀速 运动。
2．把细绳系在小车上并绕过定滑轮，悬挂小盘，在小盘里放入适量砝码，使小车的质量远大于 砝码和小盘的总质量，小车在细绳的拉力作用下做匀加速运动。
3．先接通电源 ，再放开小车 (填“放开小车”或“接通电源”)，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列点。
4．重复以上实验，选择一条点迹清晰的纸带进行数据分析，由实验数据得出结论。
四、数据处理1．小车速度的测量：通过实验获得打点的纸带，利用“匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度”即v n ＝x n ＋x n ＋12T 计算纸带上选定的点的速度。
2．外力做功的测量：确定所挂钩码的重力G ，即确定小车受到的合外力F (F ＝G )，由纸带测出位移，然后由W ＝Fx 算出功的数值。
3．计算各数据中v 2、12m v 2和相应的合外力做功W 的数值并填入下表。
数据编号物理量123456速度v 2/(m 2·s －2) 动能12m v 2/J合外力做功W /J功和物体动能变化之间的关系。
五、注意事项1．平衡摩擦力时，不挂重物，轻推小车后，小车能做匀速 直线运动。
高中物理教学中的创新实验设计
高中物理教学中的创新实验设计高中物理教学是培养学生科学素养的重要环节之一，实验是提高学生动手能力和实际操作能力的有效途径。
为了激发学生的学习兴趣和培养学生的实验设计能力，我们可以在物理教学中引入创新实验设计。
本文将探讨高中物理教学中的创新实验设计方法和意义。
一、创新实验设计方法创新实验设计是指在传统实验教学基础上，引入新的思维方式和实验内容，以培养学生的创新意识和实践能力。
在高中物理教学中，创新实验设计可以遵循以下方法：1.培养学生的问题意识：引导学生从实际生活中发现问题和疑惑，以此为出发点进行实验设计。
通过提出问题，鼓励学生主动思考和探索解决方案。
2.开放式实验设计：允许学生自由选择实验的目标、方法和步骤，鼓励他们尝试不同的实验方案，并提供必要的指导和支持。
3.结合跨学科内容：将其他学科的知识和技能引入物理实验设计中，例如数学、化学、计算机等。
通过跨学科的实验设计，能够培养学生的综合素养和创新能力。
4.合作学习：鼓励学生在小组中合作完成实验设计和实验操作，培养学生的团队合作能力和学习交流能力。
5.评价和反思：引导学生对实验设计和实验过程进行评价和反思，帮助他们发现不足之处并提出改进方案。
二、创新实验设计的意义创新实验设计对高中物理教学具有重要的意义：1.培养学生的实践能力：创新实验设计能够提高学生的实际操作能力和动手能力，使他们能够更好地理解和应用物理知识。
2.激发学生的学习兴趣：通过引入新颖的实验内容和设计方法，创新实验设计可以激发学生的学习兴趣，增加他们对物理学科的喜爱程度。
3.培养学生的创新意识：创新实验设计可以培养学生的创新意识和创新能力，帮助他们发现问题和解决问题的能力，为将来的科学研究奠定基础。
4.促进学生的综合素养：在创新实验设计中引入跨学科的内容，可以促进学生的综合素养发展，培养他们的跨学科思维能力和综合应用能力。
5.提高学生的合作能力：在小组合作的环境下进行创新实验设计，可以培养学生的团队合作能力和交流能力，培养他们的互助精神和合作意识。
高中惯性创新实验报告
一、实验背景惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，它是物理学中的一个基本概念。
在日常生活中，惯性现象无处不在，但往往被忽视。
为了更好地理解惯性，我们设计了一项创新实验，旨在通过实际操作加深对惯性的认识。
二、实验目的1. 通过实验，让学生直观地感受惯性的存在。
2. 培养学生动手操作和观察实验现象的能力。
3. 培养学生的创新思维，提高实验设计能力。
三、实验器材1. 木块（两个，大小相同）2. 弹簧测力计3. 水平桌面4. 尺子5. 录音设备6. 记录本四、实验原理本实验基于牛顿第一定律：一个物体如果没有受到外力的作用，它将保持静止状态或匀速直线运动状态。
通过比较两个木块在不同条件下的运动状态，我们可以验证惯性的存在。
五、实验步骤1. 将两个木块放在水平桌面上，用尺子测量木块之间的距离。
2. 使用弹簧测力计测量一个木块的重力，记录数据。
3. 将一个木块放在弹簧测力计上，保持静止状态。
4. 快速抽出弹簧测力计，观察木块的运动状态，并记录数据。
5. 重复步骤3和4，但这次将木块放在另一个木块上。
6. 使用录音设备记录实验过程和观察到的现象。
7. 对实验数据进行整理和分析。
六、实验过程及数据记录1. 木块A和木块B之间的距离为10cm。
2. 木块A的重力为2N。
3. 当木块A放在弹簧测力计上时，抽出弹簧测力计后，木块A向弹簧测力计抽出的方向移动了5cm。
4. 当木块A放在木块B上时，抽出弹簧测力计后，木块B和木块A一起向弹簧测力计抽出的方向移动了8cm。
七、实验数据处理与分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 当木块A放在弹簧测力计上时，由于惯性，木块A在抽出弹簧测力计后仍然保持向前的运动状态。
2. 当木块A放在木块B上时，由于木块B的质量较大，木块A和木块B一起向前的运动距离更远，说明质量越大，惯性越大。
八、实验心得与体会通过本次实验，我们深刻地认识到惯性的存在和影响。
在日常生活中，惯性现象无处不在，如汽车急刹车时乘客向前倾倒、投掷物体时物体保持向前运动等。
高中物理创新实验说课-探究向心力
《探究向心力》说课使用教材:人教版高中物理必修二､第五章第6节《向心力》一､教材分析(一)教材地位向心力､向心加速度是本章教学的重点,具有承前启后在作用｡对前是牛顿运动定律的延伸,对后是圆周运动的应用,以及为万有引力做知识储备｡(二)教材设计思路课本用向心加速度公式结合牛顿第二定律从理论推导向心力表达式,再利用课本实验——用圆锥摆粗略验证向心力的表达式,这个实验虽简单直观,但是实际操作困难,物理量难测量｡二､物理核心素养教师在教学过程中,应该培养学生的物理核心素养,设计探究实验,让学生从事实经验出发,推理猜想,再用实验验证,像科学家一样思考,得出结论｡(一)物理观念:从物理学视角形成的关于物质､运动与相互作用､能量等的基本认识,是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华(二)科学思维:基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑､批判,进而提出创造性见解的能力与品质(三)实验探究:提出物理问题,形成猜想和假设,获取和处理信息,基于证据得出结论并做出解释,以及对实验探究过程和结果进行交流､评估､反思的能力(四)科学态度与责任:在认识科学本质,理解科学·技术·社会·环境(STSE)的关系基1础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感三､教学目标和实验内容(一)教学重点1.理解向心力的概念2.学生感受向心力和实验探究向心力的表达式(二)教学难点学生实验探究向心力的表达式(三)教学对象分析1.学生知识层面:学生已经学过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量,从理论上推出了向心加速度的表达式,对数学的一次函数､二次函数关系已经熟练掌握｡学生可以运用牛顿第二定律结合向心加速度公式,从理论上推导出向心力表达式2.学生能力层面:学生理解向心力是效果力,是指向圆心的合力;已经掌握用EXECL软件处理数据,合理选择变量,拟合图像的方法,初步具备探究实验的能力(四)实验方法定性关系实验:感受向心力定量关系实验:自制创新教具——无线向心力测量仪(图1)2图11.控制变量法(1)控制小球质量､半径不变,探究向心力与角速度的关系｡(2)控制小球质量､角速度不变,探究向心力与半径的关系｡(3)控制小球角速度､半径不变,探究向心力与质量的关系｡2.图像法把数据输入计算机,用EXCEL分别作出F-ω2､F-r､F-m图像,得出结论｡3.验证法将实验数据代入向心力表达式F=mrω2计算出结果,理论值与测量值比较,验证实验结论,得出结果｡四､实验创新设计(一)兴趣实验——感受向心力1.【实验目的】(1)使学生初步认识向心力与其影响因素之间的关系｡(2)使学生通过控制变量法完成实验｡342.【实验装置】(图2)图23.【实验创新点】 这个实验装置比较简单,让学生通过甩动摆球,感受绳对手的拉力去体验向心力的大小｡该实验现象明显,能很快让学生得到定性地结论,在具体教学中,很好地激发了学生的学习兴趣｡教学的第一要素,是激发学生的兴趣,于是我设计了兴趣实验“感受向心力”｡教师引导学生体会与猜想,小球做圆周运动的向心力大小与什么因素有关?学生通过实验猜想:向心力可能与半径､质量､角速度､线速度等有关系｡看到学生的兴趣被激发出来,教师继续提问:角速度､线速度､周期有什么关系?学生根据线速度公式r Tr ωπ==2v 可以推理出其关系,于是缩小研究范围,讨论F 与m ､r ､ω､这4个物理量的关系｡那么它们有什么样的定量关系呢?目前讨论向心力定量关系的实验有这些,通过实验研究我发现它们存在以下不足:课本圆锥摆实验操作困难,物理量难测量｡传统的向心力仪器,只能粗测,不够精确｡现在市面上最新､普及率最广的郎威传感器也存在以下不足:1､向心力间接测得,误差大｡ 2､只能生成F-ω图像,不满足多次控制变量的需求｡ 3､数据图像直接生成,没有让学生充分体验“过程学习”｡为了解决以上不足,我自制创新教具——无线向心力测量仪(图3),突破教学难点｡图3 无线向心力测量仪,是一个可以直接测F和ω的仪器｡无线向心力测量仪各部分结构介绍如图4—11所示｡图4这是角速度仪,可以直接显示角速度的大小,利用单片机驱动步进式电机获得稳定的角速度,调节旋钮,可以改变角速度的大小｡外壳采用透明材料,让学生清晰看到内部构造,激发学生的兴趣｡5图5这是测力计,内部安装拉力传感器,采用无线发射与接收的方式显示向心力的大小｡我设计了2种显示力大小的方式,第一种､数字显示｡第二种､通过自编软件,在电脑上显示｡显示力的大小有2种方式:(图6､7)图6 第1种:数字显示图7 第2种:通过自编软件,在电脑上显示这是圆心(图8),通过轨道上的标尺可以读出小球运动的半径(图9),改变线长,改变半径(图10),改变小球,改变质量图(11),小球的质量可以用天平测量出,还有可以调节水平的水平仪｡6图8 圆心图9 读半径图10 改变线长,改变半径图11 改变小球,改变质量学生通过自制创新实验教具可以测出实验所需要的物理量——F､m､r､ω(图12)图12(二)创新实验——无线向心力测量仪1.【实验目的】(1)使学生探究向心力于其影响因素之间的定量关系｡(2)使学生通过控制变量法､图像法完成实验｡2.【实验装置】(图13)7图13 无线向心力测量仪3.【实验创新点】教师自制教具简单直观,该仪器可以直接显示向心力和角速度的大小,并且读数方便准确,非常有说服力｡这个实验装置满足多次控制变量的要求,让学生充分体验“过程学习”,并且通过科学探究过程,树立科学探究意识,掌握科学探究方法｡教师引导学生用无线向心力测量仪分组设计探究实验方案,学生通过观察讨论,得到本节课的实验方法:4.【实验方法】(1)控制变量法①控制m､r不变,讨论F､ω关系｡②控制m､ω不变,讨论F､r关系｡③控制ω､r不变,讨论F､m关系｡(2)图象法:把数据输入电脑,用EXCEL分别作出F-ω2､F-r､F-m图像,得出结论｡(3)验证法:实验数据代入F=mrω2计算,计算值与测量值比较,验证结论｡下面我们来看一段学生实际操作的视频 (图14)8图145.【实验数据处理】如图15､16､17所示(1)控制m､ω不变,探究F—r关系｡ (图15)图15实验结论:F与r成正比｡(2)控制m､r不变,探究F—ω关系｡(图16)9图16学生通过观察F—ω图像,发现是一条抛物线,于是猜想F与ω2有关系,于是制出F—ω2图像｡(图17)图17实验结论:F与ω2成正比｡(3)控制ω､r不变,探究F—m关系｡(图18)10。
高中物理创新实验超重和失重
超重和失重一、使用教材人教版高中《物理必修１》第四章第七节用牛顿运动定律解决问题(二)第二讲、二、实验器材自制支架、橡皮筋、定滑轮、绳子、整理箱、台秤、手机、电脑、传感器、饮料瓶、磁铁、医用润滑剂、蜡烛、气球、弹力圈等(图1、图2)三、实验创新要点/改进要点图１图2 本课实验改进的背景:生活中的超重失重现象往往转瞬即逝,难以观察。
在教材中,只是让学生“回忆" 乘坐电梯时的感受。
在以往教学实践中,也只是通过各种“巧妙”的实验,让学生“间接”感知超重失重,学生不能直截了当观察到超重失重现象(即物体对支持物的压力大于或小于物体所受重力的现象),增加了概念理解的难度、特别是关于学生最感兴趣的完全失重现象往往只能播放一些太空实验的视频。
依照新课程标准提出的“体验探究,倡导创新“的要求,我设计了创新实验装置,将“转瞬即逝”的物理过程“慢放定格",做到超重失重特别是完全失重过程的可视化,把太空舱里的完全失重实验搬到教室里来完成。
从而使教学过程更直观,使理论教学更水到渠成,使课堂教学更高效。
核心创新点:(一)超重、失重特别是完全失重过程的可视化:利用高速摄影＋追随摄影,即手机“慢动作”摄像结合与研究对象的同步运动,做到清楚地直截了当地观察超重、失重、完全失重现象;(二)实验结果的呈现做到实时化:利用网络技术+屏幕镜像技术,即利用无线网络(ＷiFi)和屏幕镜像软件,将手机屏幕上的内容实时展现到大屏幕上,马上实验结果立刻呈现在学生面前,无需任何额外操作和等待,提高了课堂效率;(三)利用同一平台,完成多种实验:用同样的实验方法,能够探究多种运动,特别是转瞬即逝的快速变化的运动。
通过开展“寻找超重失重"活动,能够激发学生的研究积极性。
如此以点带面,引导学生整合各类物理知识,设计综合性实验;(四)利用普通生活中的常见物品及随身携带的手机就能完成一系列实验,且能观察到以往在太空实验室中才能看到的实验结果,从而培养学生的科学精神和实验设计能力、四、实验原理／实验设计思路利用手机慢动作摄影功能结合与研究对象的同步运动,能够清楚记录快速变化的物理现象。
高中物理作业设计优秀案例范文
高中物理作业设计优秀案例范文高中物理作业设计优秀案例范文尊敬的老师：我是您班级的学生小明，最近我设计了一份优秀的高中物理作业，特此向您汇报并寻求您的指导和建议。
本次作业的主题是电磁感应，内容涉及电磁感应的基本原理、法拉第电磁感应定律以及应用等方面的知识。
为了让同学们更好地理解和掌握这一知识点，我设计了以下几道题目：1.请解释什么是电磁感应？列举一些与电磁感应相关的应用。
2.一匝线圈由一个不断变化的磁场穿过。
当磁场的磁感应强度从0.2T减小到0.1T时，线圈中的感应电动势为2V。
求线圈的匝数。
3.一个悬挂在弹簧上的磁铁，被一个线圈中通有交变电流的强磁场包围着。
当线圈中的电流频率从50Hz变为100Hz时，磁铁的振动频率会发生怎样的变化？请解释原因。
4.利用电磁感应的原理，设计一个可以检测电流大小的仪器。
5.请解释什么是感应电流？列举一些产生感应电流的方法并简要说明原理。
通过这些题目，学生们既可以复习巩固基本概念，又能深入理解电磁感应的原理和应用。
而且，设计了一些开放性的问题，鼓励学生思考和探索，培养了他们的创新能力。
为了更好地激发学生的兴趣和动手能力，我还设计了一些实践环节，例如实验、模拟和展示等。
其中，我特别推荐了一个小实验：“利用电磁感应制作简易发电机”。
学生们可以自己动手制作一个简易的发电机，通过手摇或者电动机驱动，使线圈在磁场中转动，产生电磁感应现象，从而产生电流，点亮一个小灯泡。
这个实验既能加深学生对电磁感应原理的理解，又可以培养他们的动手能力和创造力。
除了实践环节，我还准备了一些互动环节，例如小组讨论、学生报告和电磁感应应用的视频观看等，让学生们能够通过团队合作和交流互动来深入学习和理解这一知识点。
最后，我准备了一份习题集作为作业，包括选择题、填空题和解答题等，以检测学生对本次知识点的掌握情况。
并在作业的末尾附上了一些相关的拓展阅读，以帮助有兴趣的同学深入了解电磁感应的更深层次内容。
尊敬的老师，以上就是我设计的一份高中物理作业。
高二项目设计报告案例
高二项目设计报告案例1. 项目背景在高中阶段，学生们经常需要参与各种项目设计与实施，以培养他们创新思维、解决问题的能力以及团队协作精神。
本项目设计报告案例将介绍一个高二学生参与的项目，该项目旨在让学生深入了解和运用物理学知识，通过实践活动提高学生的实验设计和实验分析能力。
2. 项目目标本次项目的目标是让学生能够熟练地设计和执行一个与物理学相关的实验，同时培养他们的团队合作能力和科学思维。
通过实践，学生们将学习如何提出问题、设计实验、收集和分析数据，并最终形成一份完整的实验报告。
3. 项目内容和步骤3.1 实验主题本次实验的主题为“光的折射和反射”，学生们将研究光线在不同介质中的传播方式，并探索光的折射和反射规律。
3.2 项目步骤项目步骤如下： 1. 问题提出：学生们将与指导老师一起讨论，提出一个与光的折射和反射相关的问题。
例如，“为什么杯子中的吸管看起来弯曲？” 2. 实验设计：学生们将根据提出的问题设计一套实验方案。
他们需要确定实验所需材料、仪器以及实验步骤。
3. 实验执行：学生们按照实验方案进行实验，并记录实验数据。
4.数据分析：学生们将对实验数据进行分析，寻找数据之间的关联和规律。
5. 结论总结：学生们将基于数据分析的结果得出结论，回答他们在问题提出阶段提出的问题。
6. 实验报告：学生们将按照指定的格式和要求撰写实验报告。
报告应包括问题的提出、实验设计、实验结果与分析以及结论。
4. 项目评估本项目将有以下几个评估标准： - 实验设计的合理性和科学性。
- 实验步骤的规范性和可操作性。
- 实验数据的准确性和完整性。
- 数据分析的逻辑性和合理性。
- 结论的科学性和清晰度。
- 实验报告的格式和语言表达。
5. 项目期望结果通过参与这个项目，学生们将会获得以下几个方面的收获： - 对光的折射和反射有深入的理解。
- 培养了批判性思维和解决问题的能力。
- 培养了团队合作和沟通能力。
- 了解实验设计和实验报告撰写的基本原则与流程。
高中物理教学中创新实验的设计实践
理化之窗 ＬＩＨＵＡＺＨＩＣＨＵＡＮＧ就中学生而言，高中的物理实验是学生获取物理知识、锻炼发散性思维与培养综合能力的关键课程。
本篇文章在我国当前新课改的基础上，以高中物理实验课堂的现状为根本出发点，在现有教学教材理论知识的基础上，结合实际的教学实践经验，为高中物理实验的课堂提供更多的可行性。
一、高中物理教学课堂的实验现状现阶段我国的高中物理教学实验没有受到学校与家长以及学生的重视，在高中的巨大学习压力下，物理教师只注重物理成绩，而忽略了物理实验对学生成绩的作用，占用物理实验的时间单纯对实验进行讲解，限制了学生的动手能力与思维创新的能力，进而不利于教学质量的提升。
按照新课标对高中物理实验的标准，应该增加高中物理的实验室，加强高中物理课堂的实验教学。
但目前依然没有达到新课标的标准，进而影响高中物理课堂的实验教学。
目前，学生和教师不够重视高中的物理实验教学。
学生实际操作实验的机会很少，缺少探究性的实验，在一定的程度上限制了学生的动手能力以及对高中物理的学习兴趣。
二、高中物理创新实验的设计高中物理实验课堂可以简要地分为两种，分别为演示实验以及分组实验。
其中，演示实验指的是以教师为实验操作的主体，将物理的实验过程向课堂中的学生展示，进而带动学生的思考能力，通过教师演示实验的过程与学生的思考过程的方法完成课堂的教学内容，进而培养学生独立思考的能力以及形成对物理知识的整体架构、总结物理实验的规律。
而分组实验指的是在物理教师的指导下，学生在实验室内以分组的形式完成物理的实验操作，通过观察物理的实验过程，形成实验的最终结论。
１．演示教学实验的设计教师在进行“牛顿第一定律”的教学课程实验中，首先，可以与学生在课堂进行问题互动，例如：“物体的运动要借助力的推动吗？”。
接下来物理教师要对实验的器材、实验的观看效果、实验引发的思考进行精心设计。
在本节课堂的物理实验中，物理教师要准备三块木板、三块毛巾、三个三角木块、三个小车，如下图所示，分别让小车从相同的三角木块、相同的高度下滑，进入到三个不同的表面上运动，停在下图所示的位置，进而引发学生的思考，得出实验的结论。
STEAM教育理念下高中物理实验设计--以Tracker探究单摆运动规律为例
中学物理 V〇1.39 N〇.052021年3月ST EA M教育理念下高中物理卖验设计—以T m c k e r探究单摆运动规律为例许文龙(浙江省瑞安中学浙江瑞安325200)摘要：以Tracker软件探究单摆运动规律,跨学科综合运用物理、技术、工程和数学知识，对数据进行拟合处理，并对结果作简要分析，在STEAM教育理念的指导下，通过多学科的整合，以学生为主体，充分发挥学生的主动性培养学生 的创新思维和实践能力，对基础教育物理实验的改革起到抛砖引玉的作用.关键词：STEAM教育；Tracker;单摆中图分类号:G633. 7 文献标识码：B文章编号：丨008 -4134(2021)05 -0045 -03目前世界各国正在进人新一轮的竞争，纷纷出台了各种国家战略，以应对新技术发展与产业革命.在这种竞争中谁能胜出，关键在于人才.世界各国非常重视人才的培养，尤其是STEAM人才的培养，各国均站在国家发展战略的高度来看待STEAM教育的重要性.物理实验是基础教育的重要组成部分，它影响学生的实践能力和科学观的培养,影响新课程核心素养理念的落实.基础教育物理实验教学急需新教育理念的引领，而STEAM教育正顺应了这样的需求.1STEAM教育理念STEAM教育在原有STEM教育基础上加入了艺术（Art),是科学（Science)、技术（Technology)、工程(Engineering)、艺术（Art)和数学（Mathmatics)英语首字母的缩写.STEAM将原本分散的五门学科集合成一个整体,分别代表着五类素养，分别是科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养和数学素养.它有助于学生从更多视角认识不同学科间的联系，提高自身综合运用知识解决现实问题的能力.作者简介:许文龙（1977 -)，男，浙江瑞安人，硕士，中学高级教师，研究方向：物理课程与教学、物理竞赛.今〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜感，在问题的一一化解中，体验到了学习的乐趣，感受到了成功的喜悦.笔者还欣喜地看到，伴随着问题的提出与探讨，同学们积极思考，主动探究，尊重事实，不断质疑，深入探寻问题的本质，表现出良好的科学素养.一名中学生能在学习中提出有价值的原始问题,既体现学习的主动性和对事物的洞察力，还反映出学生的学习潜质与创造能力，这标志着学生学习能力到了一个新的层次.在学习中生成原始问题是一种良好的学习品质，发现、提出和解决这些问题不仅具有实际价值，还对学生的未来发展具有长远意义.鉴于原始物理问题在中学物理教学中的重要作用，教师应当鼓励学生发现和提出原始问题，不断加强学生的问题意识.为此，教师需要调整教学思路，课前需要做精心的教学设计，课上要营造民主自由的课堂氛围，适时做出巧妙而合理的引导，其中最重要的是创设具体的物理问题情境.创设物理问题情境有很多方式，在需要建立真实的问题情境时，实验教学具有明显的优势，因为基于真实的实验场景，有具体的任务引导，学生能够身临其境，在边学边做中原始物理问题应运而生.教师可以充分利用实验教学这个良好的机会，来促进学生自然地生成原始物理问题.参考文献：[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材开 发研究中心.普通高中教科书物理（必修第三册）[M].北京:人民教育出版社,2019.[2] 阎元红.基于开阔背景下的原始物理问题探析[J].教 学与管理,2003(19) :60-61.[3] 杨蕾，胡银泉.论中学物理教学中引人原始问题的重 要性[•!].物理教学探讨,2015(09) :9 - 10 + 13.[4] 邢红军，石尧.原始物理问题教学:一个本土化教学理 论的创生[J].教育学术月刊,2016(09) :83 - 90.[5] 王兴乃，张诚，陈准，何振华.中学物理仪器的使用与 检验[M].福州：福建教育出版社，1984.(收稿日期:2020 -11 -26)•45 •2021年3月Vol . 39 No . 05 中学物理S T E A M 教育主要以基于项目的学习、问题的学 习为主要教学（学习）的方式认识世界，以综合创新的 形式改造世界，培养学生解决问题的创新能力，引导 学生通过合作与实践，完成主题项目和解决生活中遇 到的难题.作为一种超越传统的教育模式，它引导学 生适应不断更新的专业知识和快速变化的社会生活.将S T E A M 教育理念融人基础物理实验教学中， 可以有效改善常态基础物理实验教学的弊端.STEAM 教育理念下的基础物理实验教学需要在教学过程中 渗透基于物理学的技术应用和工程建模、注重数学运 算、联系物理学前沿动态以及现代技术等，对教学内 容进行适当重组和扩展，引导学生将物理与技术、工 程、艺术及数学进行有机整合，提高学生的综合素养.2 S T E A M 教育理念下物理实验教学的改进利用Tracker 探究单摆运动规律是高中物理基本实验的拓展，它对学生通过单摆运动图像深化理解单 摆的运动规律和培养学生实验创新意识、数字化实验能力有很好的辅助作用.本文以S T E A M 教育理念为 切人点，结合基于Tracker 探究单摆运动规律实验案 例，探讨如何在S T E A M 教育理念指导下开展物理实 验课程教学的创新设计.利用Tracker 深度探究单摆 运动规律，突出体现S T E A M 教育的综合性、探究性、 自主性、互助性、实践性和创新性等特征.2.1传统实验装置及其不足传统实验利用漏斗一边来回摆动一边勻速拉动 漏斗下方的硬纸板，观察漏斗所漏出的细沙在硬纸板 上留下的痕迹来研究单摆的运动规律.实验原理是用 硬纸板的匀速运动的位移等效代替单摆运动的时间， 用漏斗左右摆动表征单摆的位移，如图1所示.图1使用沙漏演示单摆运动规律的方法虽然简单易 操作，但其精确度不够，适合半定量探究，其误差主要 来源于“漏沙”过程中沙粒运动的影响及难以控制的 硬纸板匀速前进.这种装置和实验方法不利于培养学 生运用跨学科知识分析解决问题的能力，难以有效落 实新课程理念下的核心素养目标.2.2改进实验培养学生的综合素养用手机拍摄单摆运动视频，利用Tracker 软件分析摆球运动拟合出单摆运动的图像.Tracker 是一款视 频分析软件，是由美国卡里洛大学的道格拉斯•布朗 教授开发，Tracker 通过分析所拍摄的视频，追踪选定 对象的运动轨迹，就可以快捷地进行数据分析，归纳 物理规律，并允许用户建立自己的运动学或动力学模 型进行模拟实验.Tracker 已成功用于运动学、动力学， 甚至光谱分析等领域的实验研究.软件界面如图2所 示，所用到的器材有手机（相机）、直尺、小球和细 绳等.f lr«ck wM l «M «矚（U l •«!■薦d m -a xa «U4-i♦.必C i.■ S Ojt-vBiriamtma -MttMMiMI图2该实验方法充分体现了学科知识的整合取向，实 验过程要求学生综合运用物理、数学、工程、技术等学 科知识处理数据得出规律，培养学生的科学素养、技 术素养、工程素养和数学素养.S T E A M 教学以准确的 科学原理为依托，掌握各学科基础知识仍然是开展 S T E A M 教学的前提，因此在这一实验中，学生必须提 前了解单摆运动的相关知识，这也说明了 S T E A M 教 学设计很重要.2.3 实验步骤及数据拟合处理在纯色背景墙上确定好标尺，比如黑板面上，学 生用手抓住细绳上端，细绳长25c m ,绳下端系住一个 小球，用手机拍摄小球在竖直面内摆动的短视频，通 过微信、Q Q 、A P P 等将短视频发送到电脑，在电脑上 运行Tracker 软件，点击左上角菜单：文件一打开，载 入短视频进行分析处理.具体步骤如下：(1 )单击Tracker 软件:新建一定标杆.将此标杆 上的数字改成0.25单位为m ，并将标杆锁定隐藏.(2)单击直角坐标轴.按住坐标轴拖动它，将坐标轴的原点拖到摆球运动的最低点，作为描绘单摆运动 的坐标原点，锁定并隐藏坐标轴.移动黑三角形（▲)选择跟踪的视频范围.(3) 单击按钮创建一质点，创建•个“质量A ”，单 击菜单中的自动追踪，根据提示将红色方形虚线框缩• 46•中学物理 V〇1.39 No.052021年3月小到刚好容纳小球的大小,单击搜索按钮，追踪分析 视频得到结果如图3所示.(4)在图3右侧上方波形上点鼠标右键，选择“分 析”一“拟合”，选择拟合曲线为+/1+ C),设置合理参数后得到图4所示的拟合结果.从 图4看出拟合曲线与实际测量数据点吻合得相当好，其初始位移偏差％ =3.086 x 10_3m,相位C = 1. 136, 振幅4 =3.261 x 10 2m.从图4波形中得出其周期r =Is.根据单摆周期公式，摆长25c m的单摆,其周期为T=2t图33 S T E A M教育理念下实验结果分析改进后的实验比原先的更能体现综合性和新颖 性，需要学生运用多学科素养才能开展探究,体现跨 学科特性.实验数据的采集由计算机完成，精度高，误 差小，实验结果直观.在实验设计方面，基于STEAM 教育理念，结合工程、信息技术及数学知识进行设计 并开展探究，所涉及的S T E A M知识见表1.与传统基 于“沙漏”的实验相比，学生花费更多时间进行自主思 考与探究，培养了学生的创新能力、数字化实验能力，图4激发了学生的学习热情，调动学生学习的积极性.改 进后的实验方案简单易行，可让学生在课堂合作探 究:一个学生拿着单摆在黑板前摆动，另一个学生用 手机（相机)拍摄短视频，然后由学生导人电脑进行数 据拟合，处理过程与结果直接通过多媒体展示给全班 学生.真正实现了信息技术与传统实验技术的整合, 培养学生合作探究精神和能力，有利于学生将理论知 识的学习与实践探究更好地结合.表1实验中用到的STEAM学科知识科学(S)技术(T)工程(E)艺术(A)数学(M)简谐振动规律:动力学知识视频传输和导入；Tracker视频追踪软件的数据拟合处理摆球和摆绳的选择;黑板上标尺的刻画;控制好单摆在平行于黑板的面内摆动；短视频的拍摄设计实验课的宣传海报;实验报告的规范设计等根据实验测得的数据点的分布规律选择恰当的数学函数进行拟合，并根据拟合结果分析运动规律基于S T E A M教育理念的物理实验在课程设计和 教学质量上均有明显优势，但改进后的物理实验，课 程任务周期长，占用教学时间多，而且需要教师和学 生熟悉技术和工程方面的知识，这使得S T E A M教育 理念在当前阶段难以得到广泛应用，因此，可将其作 为综合实践类和探究类物理实验课程开设.4结束语基于S T E A M教育理念的物理实验与传统常态物 理实验不同，它不再限于学科本身，而是将技术、工 程、艺术和数学与高中物理相结合.S T E A M理念不仅体现在实验方案的选择、实验装置的设计上，也体现在实验过程中，鼓励学生通过合作与交流进行探究，把学生的学习和跨学科课程设计相结合，为探究基础物理实验教学的创新和改革提供新思路与新方向.参考文献：[1]段雨薇.探索ST E A M教育项目样态助推科技教育创新变革[J].中学物理，2019,37(23) :5 -8.[2]段雨薇.基于ST E A M理念的物理实验课程实践——ST E M教育视角下《超重》教学案例[J].中学物理，20〗8,36 (23) ：44 -47.(收稿日期：2020-11 -11)•47•。
高中物理教学设计案例
高中物理教学设计案例高中物理教学设计案例【篇1】摩擦力教学案例分析【教材分析】摩擦力作为高中物理中**大的力中，对力的相关习题中的解释起很大作用。
【学情分析】同学们学习了弹力的相关知识，对于摩擦力抽象概念的理解可以更简单一些，【三维目标】知识与技能1、了解摩擦力的定义，区分静摩擦力和滑动摩擦力2、掌握摩擦力的公式运算，掌握各符号的意义，学会判定摩擦力的方向。
3、运用摩擦力知识解决相关题目，能够解释生活中的摩擦力的减少和应用现象。
过程与方法用与实验相结合的方法，通过对生活中常见现象的感知分析，将抽象概念具体化，培养学生的探究分析与思维总结能力。
情感态度与价值观通过对摩擦力相关知识的学习，明确摩擦力的影响因素，并根据生活中的各种现象分析摩擦力在生活中利弊，增强对生活的观察力和良好的科学素养。
【教学重点】1、摩擦力概念的确立和静摩擦动摩擦的区分2、掌握摩擦力公式和摩擦力影响因素。
3、应用摩擦力的相关知识分析生活现象并解决问题。
【教学难点】摩擦力影响因素的确立和用摩擦力知识准确分析摩擦力在生活中的应用并解决问题。
【教学方法】探究式教学：激发同学们对实验现象的科学探索精神。
启发式教学：培养学生的思考创新能力。
讲授法：高效率引导学生学习。
【学法指导】【教具准备】弹簧测力计、木板、木块、毛巾【课时安排】两个课时【教学过程】导入新课师：同学们今天在上课的时候我要带领大家做一个简单的物理实验，（用弹簧测力计匀速拉木块，此实验包括静动和在同种接触面下的控制变量，研究压力大小跟摩擦力大小之间的关系）同学们可以看到弹簧测力计有了示数，那么根据大家之前学到的二力平衡的知识可以知道，木块在水平方向受到弹簧测力计的拉力，那么在弹簧测力计产生拉力的相反方向会不会也受到一个力呢？师：对同学们回答的很对，摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向或相对运动趋势相反。
那么同学们想一下，这个力是哪产生的呢？师：摩擦力没错！摩擦力就是大家今天要学习的内容。