对于一个实验,可能存在多条思路、多种方案,那么在众多实验方案中,我们应如何选择呢?一般来说,选择实验方案主要有三条原则:
1.简便性原则即要求所选方案原理简单、操作简便,各量易测。应尽量避免实施那些原理复杂、操作繁琐和被测量不易直接测量的实验方案。
2.安全性原则实验方案的实施要安全可靠,不会对人身和器材造成危害,使用易破、易碎的器材时有谨慎操作的意识。所需装置和器材要易于置备,不能脱离实际,不能超出现有条件。
3.精确性原则不同的实验方案,其实验原理、所用仪器以及实验重复性等方面所引入的误差是不同的。在选择方案时,应对各种可能的方案进行初步的误差分析,尽可能选用精确度高的实验方案。
下面结合密度的测量,具体说明如何选择实验方案。
小汉和小盼合作进行“测定盐水的密度”的实验。他们选择的实验器材:天平(含砝码)、量筒、烧杯、盐水。
实验步骤:步骤一、用天平测出空烧杯的质量m1
步骤二、将盐水倒进烧杯,用天平测出装有盐水的烧杯的总质量m2
步骤三、将烧杯中的盐水全部倒人量筒中,读出盐水的体积V
步骤四、计算出盐水的密度:ρ=m/V=(m2-m1)/V
他们收拾好实验器材后,一起对实验的过程进行了评估,小汉说:我们的实验原理正确,实验器材使用恰当,操作过程规范,读数准确,计算无误,得出的盐水密度是准确的。
小盼说:在操作过程中,我发现有一点儿盐水沾在烧杯内壁上。这样,尽管我们操作规范、读数准确、计算无误,但我们测量得到的数据还是有了误差,导致计算的结果也有误差。
小汉认真思考后,同意了小盼的意见。然后,他们一起继续探讨如何改进实验方案,尽量减小测量的误差。根据小汉和小盼对实验过程的评估,请思考:
(1)小盼这里所指的“测量误差”是在上述实验步骤的第步骤产生的,导致了盐水体积读数(填“偏大”或“偏小”),从而使得盐水密度的计算结果(填“偏大”或“偏小”)。
(2)为了减小实验的误差,必须从质量和体积两方面的测量进行控制。根据小汉和小盼的分析意见,在不增加实验器材的条件下,提出你的实验设计方案,使实验结果的误差达到最小。实验步骤是:。
(3)在你的设计方案中,控制误差的思路是:。
思路点拨:任何测量都有误差,由于仪器的精度、人的读数等原因引起的误差是不可避免的。但是由于实验的操作方法不当而引起的误差,我们是可以避免的。题目测量的是烧杯中盐水的密度,将杯中盐水倒入量筒时,烧杯壁上会沾上盐水,这样测出的盐水体积会偏小,算出的密度会偏大。
注意到了上述因素,小汉提出了改进方案:
步骤一:用天平测出量筒的质量m1
步骤二:将适量的盐水倒入量筒中,测出盐水的体积V
步骤三:用天平测出盐水和量筒的质量m2
步骤四:计算出盐水密度ρ=(m2-m1)/V
单纯从减小误差的角度来考虑,上述步骤是正确的。但上述步骤忽略了另一重要因素──安全性。试想,量筒又细又高,底座面积又小,放在晃晃悠悠的天平上,一不留神就会翻倒,怎不让实验者胆颤心惊。作为实验,安全性──包括人身安全和实验仪器安全,应是实验者考虑的首要因素。而具有安全操作的意识,不仅对学生现在,就是将来走向社会,也是公民必须具备的基本素质。
小盼注意到了仪器的安全性,于是提出用量杯代替量筒进行实验。小汉说,量杯比量筒粗矮,放到天平上不容易翻倒,这样安全性有保障了,但量杯精确度比量筒差,测出的数值误差较大,看来实验还需要再设计。
既然烧杯中的水无法全部倒入量筒,我们不妨让它多剩一些,测出烧杯和剩下的盐水的质量,可知倒出去的盐水质量,倒出去的盐水体积可由量筒直接测出,这样就可算出倒出去的盐水的密度。正是这样经历多次设计,多次评估,考虑到各种因素,确定了最佳方案:
步骤一:将适量的盐水倒入烧杯中,测出烧杯和盐水的质量m1
步骤二:把烧杯中的一部分盐水倒入量筒中,用天平测出烧杯和剩余盐水的质量m2
步骤三:测出量筒内盐水的体积V
步骤四:计算出倒出部分的盐水密度ρ=m/V=(m1-m2)/V
这种方法避免了因盐水沾在容器壁上所引起的误差,保证m1、m2测量准确,V读数准确。
通过上述实验过程,可以看出,对于探究方案的评估和选择是科学探究活动的重要组成部分。在日常实验中,应当注意对实验方案的评估,能对探究的行为和收集信息的科学性、可靠性进行评价。能对这种差异及引起这种差异的规律进行分析,发现和提出新的问题。对探究过程和结果进行评估,提出改进探究方案的具体方法。
物理教学中培育学生兴趣爱好的重要因素
改善高中物理实验教学策略
如何培养学生良好的物理学习习惯
加强物理实验教育的个人意见
如何在高中物理教学中提高学生的阅读能力
论找准探究性学习的切入点
中学物理多媒体应用优势
初二物理学习指导策略的探究
动物生物学实验教学中一点关于改革的切身体会
初等物理教学提问策略方法
剖析怎样完成初三物理教学
高三物理学科高考复习备考策略探究
浅谈物理自学能力的培养
职高物理教学中学生创造思维能力的培养
谈在物理教学中运用物理学史激发学生的学习兴趣
有限元分析对物理实验设计的影响
初中物理教学如何进行理论联系实际
高中物理自主学习教学方法
论物理课堂教学设计的特征和内涵
强化高中物理教学质量
科学课程中的物理特征分析
中学物理实验创新的实践的策略探讨
高中物理课堂教学方法述评
法拉第电磁感应定律教学的探究分析
物理实验中反思能力的培育
基于建构主义理论的高校物理实验教学研究
谈物理老师角色定位
谈物理实验教学中发散思维的培养
论物理教材优化教学
探究性初中物理课堂教学研究的方式
不限 |
物理教案 |
物理课件 |
物理试题 |
不限 |
不限 |
上册 |
下册 |
不限 |
发布时间 |
下载量 |