中国现代教育装备
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 实验室建设  
基于直观性的做功改变内能实验改进
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2022-6-25 10:56:44
  [导读]直观性是物理实验教学中非常重要的一个原则,针对教材以及目前研究中做功改变物体内能实验存在的直观性不足等问题,利用DIS传感器系统对实验进行创新改进,增加实验的直观性,提高实验教学效果。

  一、教材中实验存在的不足

  1.实验示例1

  人教版教材中用空气压缩引火仪来探究压缩点燃硝化棉实验,说明外界对物体做功,物体内能增大。

  该实验存在较多缺点:

  第一,实验的成功率不高,往往要重复操作多次才能成功,严重影响了实验演示效果。

  第二,学生可能会怀疑实验过程中的燃烧是由于活塞直接碰撞、挤压而产生的,而非空气被压缩而使温度升高[1]。

  第三,该实验中硝化棉的燃烧时间太短,学生较难清楚观察到实验现象。

  第四,学生观察到硝化棉燃烧的实验现象,不易直接总结得出“外界对物体做功、物体内能增大”的实验结论。

  2.实验示例2

  此外,教材中还用打气筒和烧瓶来探究向瓶内打气实验,瓶塞被气体顶飞,烧瓶内部出现白雾,说明物体对外界做功,物体内能减小。

  该实验也有较多缺点:

  第一,瓶塞被气体顶飞的瞬间,烧瓶内部出现的白雾现象并不明显。

  第二,在该实验中,学生观察到的白雾现象需要用液化知识来解释,但学生没有直观地感受到气体温度变化。

  教材中的这两个实验存在的最大问题就是没有测量并收集实验过程中气体温度变化的数据,都是通过观察实验现象、结合理论分析得出实验结论,实验现象和结论之间存在间接性,因而理解难度较大。而DIS传感器系统所具有的灵敏度高以及实验数据收集处理方便等优点,可以很好地解决这个问题,提高实验的直观性。

  二、常见改进实验存在的不足

  三、基于直观性的实验改进

  四、结语

  物理是一门以实验为基础的自然科学,物理实验对物理学的形成和发展具有至关重要的促进作用,是物理学发展的源泉,也是检验物理理论的重要标准。物理实验在新课程改革中占有重要地位,对提高学生的科学素养能发挥关键作用[3]。而要提高物理实验教学的效果,关键在于能否提高实验的直观性。针对做功改变内能实验直观性不足的问题,DIS传感器系统具有灵敏度高以及实验数据收集处理方便等优点,可以优化实验过程和实验数据分析,从而达到提高实验直观性的目标。因此教师可以参考本实验装置改进实验效果。

  参考文献

  [1] 赵兴华.做功改变气体内能实验的创新设计[J].实验教学与仪器,2014(Z1):65-66.

  [2] 张有建,李凤娇.做功改变物体内能实验仪器的改进[J].中学物理,2018(8):24-25.

  [3] 闫金铎,郭玉英.中学物理课程教学概论[M].北京:高等教育出版社,2009.

纪伟土 福建省厦门市海沧中学


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