课程简介

《中学物理实验》作为实践教学课程，针对物理学（师范）专业开设。教学内容主要涉及义务教育物理课程标准（2022年版）和普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）中要求中学生必做的实验内容。在其中筛选初、高中阶段物理实验中重要且具有典型性、代表性的实验内容。从对应的物理学内容上分为力学实验、热学实验、电磁学实验以及光学实验四部分；从实验仪器设备上又划分为常规实验和数字化实验两部分。本门课程的学习，将使物理学专业师范生认识到物理实验在中学物理教学中的重要地位和作用，熟悉中学阶段物理实验的仪器设备及其使用方法，理解中学物理课程标准及教材中必做实验的安排和要求，提高物理学专业师范生关于中学物理实验的操作技能，掌握中学物理实验的特点和典型实验的思路、方法等。在实验训练的过程中，树立正确的物理教育理念，养成严谨求是的科学态度和精神，培养良好的物理学科核心素养、创新精神和实践能力，为后续进行中学物理实验教学设计和师范生教育实习奠定基础。

课程目标

通过本课程的学习和实践，使学生达到以下目标：

课程目标1：能简单描述中学阶段物理实验中常规实验仪器的构造、原理和性能；能正确使用、调节中学物理常规实验仪器，顺利完成实验操作，记录、分析、处理实验数据，得出实验结论，分析实验误差并撰写实验报告；能够依据中学物理实验和教学需求选择适合的常规实验仪器设备，设计合理的实验思路和方案。

课程目标2：能简单陈述数字化物理实验系统的基本构成和工作方式；能识别数字化物理实验系统软件的基本功能；会使用数字化物理实验系统的专用和通用软件；能结合具体实验内容和配套仪器，搭建实验装置完成实验操作，收集实验数据，撰写实验报告。

课程目标3：能反思现有仪器设备的不足之处，尝试对其进行改进或通过模仿制作简单的中学物理实验仪器进行替代；能利用身边的日常生活用品设计制作简易的中学物理实验仪器，并尝试与具体的中学物理教学内容相结合。

课程目标4：能够以小组为单位完成实验，团队成员之间相互协作支持，合理分工以确保顺利完成实验任务。

课程目标 5：能够在实验操作过程中积极参与交流讨论，互相分享观点和认识。

教学内容、重难点和课时安排

（一）教学内容

实验项目与课程目标支撑关系总表

实验项目1  运用打点计时器的力学系列实验研究（支撑课程目标1、4、5；2学时）

实验内容：

（1）练习使用打点计时器；

（2）用打点计时器测瞬时速度；

（3）探究小车速度随时间变化的规律——用图像表示速度；

（4）测定匀变速直线运动的加速度；

（5）利用打点计时器及配套装置验证牛顿第二定律。

实验类别：基础型

基本要求：

（1）熟悉电磁打点计时器和电火花计时器的结构和工作原理及使用方法；

（2）使用打点计时器打出点迹清晰的纸带，熟练处理纸带数据；会从纸带数据判断物体的运动特征，计算平均速度和瞬时速度，能够用图像表示速度；探究小车速度随时间变化的规律和物体运动的加速度与物体受力、物体质量之间的关系；

（3）理解运用打点计时器进行的力学实验的基本特点、原理与技术要领。

实验项目2  验证动量守恒的不同实验方案对比研究（支撑课程目标1、4、5； 2学时）

实验内容：

（1）利用平抛法研究弹性碰撞中的动量守恒和动能守恒；

（2）利用等长悬线悬挂等大小球的方法验证动量守恒；

（3）其他验证动量守恒的实验方案的讨论。

实验类别：基础型

基本要求：

（1）理解“平抛法”验证动量守恒的实验原理，完成实验过程，体会中学物理实验中转化的思想方法；

（2）分析讨论利用等长悬线悬挂等大小球的方法验证动量守恒的优缺点；

（3）对比验证动量守恒的“平抛法”和“气垫导轨”两种实验装置和方案在中学物理教学中的特点。

实验项目3  DIS数字化系列实验——力学部分（支撑课程目标2、4、5；2学时）

实验内容：

（1）了解 DIS 数字化实验系统的基本构成和朗威 DISLabV6.8 软件的使用方法；

（2）练习使用 DIS 实验系统，研究向心力与质量、半径和加速度的关系；

（3）练习使用 DIS 实验系统，研究力的合成与分解；

（4）练习使用 DIS 实验系统，用摆球法验证机械能守恒定律。

实验类别：基础型

基本要求：

（1）熟悉DIS数字化实验系统的基本构成，了解DIS数字化实验系统的工作原理；

（2）熟悉DIS数字化实验系统所提供的传感器种类，知道DIS实验所涉及的物理领域；

（3）能够根据需要正确组装相应的实验设备，能将传感器、数据采集器和计算机进行正确连接；

（4）掌握专用软件的各项功能的应用，能熟练使用专用软件对实验数据进行采集、分析和处理；

（5）能利用DIS实验系统，完成“研究向心力与质量、半径和加速度的关系”、“研究力的合成与分解”、“用摆球法验证机械能守恒定律”等实验内容，依据实验过程和结果分析DIS实验的优势和不足。

实验项目4  用电流表、电压表测量电学中的物理量（支撑课程目标1、4、5； 2学时）

实验内容：

（1）电路中电流表、电压表的正确连接和读数；

（2）绘制小灯泡的伏安特性曲线；

（3）测定电源的电动势和内阻。

实验类别：基础型

基本要求：

（1）熟悉电流表、电压表等电学仪表的量程、参数，掌握正确的连接、读数方法和注意事项；

（2）通过实验探究：并联电路中干路电流和支路电流间的关系，串联电路中各点间的电压关系；

（3）用伏安法、安阻法、伏阻法分别测量电源电动势和内电阻；

（4）掌握数据处理的公式法、作图法、计算机处理法等常用方法；

（5）分析各种方法中存在的各类误差，尝试改进实验以减小误差。

实验项目5  用多用电表测量电学中的物理量（支撑课程目标1、4、5； 2学时）

实验内容：

（1）测定金属的电阻率；

（2）传感器的简单使用；

（3）探究变压器电压与线圈匝数的关系。

实验类别：基础型

基本要求：

（1）熟悉欧姆表、多用电表等电学仪表的量程、参数，掌握正确的连接、读数方法和注意事项；

（2）掌握测定金属电阻率实验中的基本方法和仪器使用；

（3）利用多用电表完成传感器的简单使用和探究变压器与线圈匝数的关系等实验内容。

实验项目6  DIS数字化系列实验——电磁学部分（支撑课程目标2、4、5；2学时）实验内容：

（1）熟悉朗威 DISLabV6.8 通用软件的使用方法；

（2）练习使用 DIS 实验系统，测量螺线管中磁感应强度；

（3）练习使用 DIS 实验系统，研究电容的充放电和串并联；

（4）练习使用 DIS 实验系统，研究自感现象。

实验类别：基础型

基本要求：

（1）了解DIS数字化实验系统通用软件的各项基本功能及其应用；

（2）能够根据需要正确组装相应的实验设备，能将传感器、数据采集器和计算机进行正确连接；

（3）掌握通用软件的各项功能的基本使用和操作，能使用通用软件对实验数据进行采集、分析和处理；

（4）能利用DIS实验系统，完成“螺线管中磁感应强度测量”、“电容的充放电和串并联”、“自感现象”等实验内容，依据实验过程和结果分析DIS实验的优势和不足。

实验项目7   初高中部分光学实验（支撑课程目标1、4、5； 2学时）

实验内容：

（1）探究凸透镜成像的规律；

（2）模拟近视眼、远视眼成像光路及其矫正；

（3）测定玻璃的折射率。

实验类别：基础型

基本要求：

（1）熟悉光具盘、光具座的使用方法，掌握利用光具盘、光具座演示几何光学的实验；

（2）会用不同方法测定凸透镜的焦距；

（3）研究凸透镜成像的规律；

（4）掌握测定玻璃砖折射率的方法。

实验项目8   油膜法估测分子大小（支撑课程目标1、4、5； 2学时）

实验内容：

油膜法估测油酸分子大小

实验类别：基础型

基本要求：

（1）知道本实验的原理及所需的器材，了解实验注意的事项；

（2）会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积；

（3）领会本实验方法构思的特点，理解通过测量宏观量来估算微观量的思想；

（4）对比两种实验装置所得结果，分析各自的特点。

实验项目9 自制教具（支撑课程目标3、4、5；2学时）

实验内容：

自制教具展示

实验类别：综合设计型。

基本要求：

（1）组建2-3人小组

（2）利用日常生活用品设计制作可用于中学物理实验教学的实验教具一件。

（3）需附自制教具说明材料一份，介绍自制教具的构造、原理以及教学用途等。

（4）以组为单位在班级进行自制教具展示和讲解。