实验教师的实验技能

实验教师的实验技能一.基本仪器的使用、读数、选择技能二.科学规范操作实验的技能三.数据的记录、处理、误差分析四.实验报告的完成五.常用实
验的设计方法实验教师的实验技能1使用基本仪器的技能：中学物理实验的基本仪器主要有：刻度尺、量筒、秒表、天平、温度计、测力计、电压
表、电流表，滑动变阻器、电阻箱、游标卡尺、螺旋测微器、电磁打点计时器、电火花计时器，多用电表等。对于这些仪器我们不仅要了解它们的构
造、原理和用途，还要掌握它们的量程、使用方法和操作规则。一.基本仪器的使用技能：1.1实验仪器的量程物理实验当中各种基本测量仪
器都有一定的量程，在使用各种基本仪器之前必须要搞清楚仪器的量程并且能估计被测对象的一些基本情况。然后选用适当量程的仪器，避免超过量
程而损坏仪器。一.基本仪器的使用技能：1.2测量仪器的零点调节或校正使用仪器之前要将测量仪器进行调零或校正。在中学物理实验中通
常进行的是调零，这一步骤是必须要做的，否则我们所测得的实验数据将是不准确的。还要懂得零点是相对的，使自己养成使用基本测量仪器前调零
或校正零误差的习惯。如：对天平、刻度尺，螺旋测微器等仪器要学会零误差修正。一.基本仪器的使用技能：1.3会正确读数实验中要掌
握读数的一般方法，关键是读出仪器的最小刻度值，会从最小刻度值之间估计出一位有效数字（实验之前要弄清有效数字的含义）同时还要注意读
数的正确姿势。如：从天平的标尺上读数时，视线要与标尺上的游码相平，不能俯视或仰视。从量筒上读数时，视线应与凹（凸）液面的最低（高）
处保持相平，不能俯视或仰视。一.基本仪器的使用技能：1.4?根据测量仪器的构造原理，掌握它的使用方法和使用规则使用基本仪器的技
能必须要注意把握仪器的使用方法与理解仪器原理结合起来，这样既有利于巩固基础知识，又能理解为什么这样使用仪器，只有理解了仪器原理，使
用起来才会更加应用自如。?如：天平是根据杠杆的平衡原理制成的，因此，使用前和称量时要保证横梁处于平衡状态，同时必须严格保护刀口，要
理解保护刀口的重要性，从而自觉遵守使用方法和规则。实验教师的实验技能一.基本仪器的读数、使用技能：初中物理—仪器的读数与使用.p
pt初中物理初中物理—仪器的读数与使用.ppt—初中物理—仪器的读数与使用.ppt仪器的读数与使用高中物理--基本仪表的读数及使用
.ppt高中物理高中物理--基本仪表的读数及使用.ppt--高中物理--基本仪表的读数及使用.ppt基本仪表的读数及使用停表(秒表
)的使用及读数.ppt停表停表(秒表)的使用及读数.ppt(停表(秒表)的使用及读数.ppt秒表停表(秒表)的使用及读数.ppt)
停表(秒表)的使用及读数.ppt的使用及读数学生示波器的使用.ppt学生示波器的使用托盘天平的使用.pptx托盘天平的使用实验仪器
的选择测量类仪器的选择：1.量程选择：这是保护测量仪器的一项重要参数，特别是天平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等，超量
程使用会损坏仪器，所以实验时要根据实验的具体情况选择量程适当的仪器。在使用电流表、电压表时，选用量程过大的仪器，采集的实验数据过小
，会造成相对误差较大，应选择使测量值位于电表量程的1/3以上的电表；使用多用电表测电阻时，应选择适当的档位，使欧姆表的示数在电表的
中值附近。实验仪器的选择测量类仪器的选择：2.精度选择：所选用仪器的精度直接影响着测量读数的有效数字的位数，因此应在使用前了解仪器
的精度，即看清仪器的最小分度值。其中螺旋测微器和秒表的最小分度是一定的。但游标卡尺上游标尺的最小分度、天平游码标尺的最小分度、弹簧
秤和温度计刻线的最小分度，都因具体的仪器情况不同而有所差异，电流表、电压表和多用电表则会因所选择的档位不同而造成最小分度值有所不同
，因此在进行这些仪器的读数时，一定要看清所选的档位。?电学仪器的选择和使用.ppt电学仪器的选择与使用二.?科学规范的实验操作技能
实验教学中注重基本操作的规范性，养成良好的实验习惯。比如：实验前检查仪器，查看灯泡的额定电压、凸透镜的焦距、测量工具的量程和分度
值、弹簧测力计调零等等；实验中画电路图、正确记录实验数据等。二.?科学规范的实验操作技能要正确的安装和调整仪器，正确连接电路。如：
力学实验中的轨道支架，滑轮的安装，斜面的架设等，有时要对一些仪器做机械调整或电气调整。在电学实验当中，按照电路图连接线路时，要分清
主回路和支路，从电源的一端开始沿主回路按顺序进行，将主回路连接完后，再连接支路。连接时主回路中的开关应该处于断开状态，最好将主回路
和支路用不同颜色的导线连接，这样的目的是为了分清主回路和支路，便于观察和分析。线路连接好后，要进行检查，没有错误后才能通电。物理
实验中的基本调整技术实验中仪器的调整和操作技术十分重要，正确的调整和操作不仅可将系统误差减小到最低限度，而且对提高实验结果的准确
度有直接影响。有关实验调整和操作技术需要通过一个个具体的实验的训练逐渐积累起来，熟练的实验技术和能力只能来源于实践。在实验过程
中，我们必须养成良好的习惯，在进行任何测量前首先要调整好仪器，并且按确的操作规程去做。要懂得：任何正确的结果都来自仔细的调节、严格
的操作、认真的观察和合理的分析。1．零位调整学生们往往不注意仪器或量具的零位是否准确，总以为它们已校准好了。但实际由于环境的变
化或经常使用而引起磨损等原因，它们的零位往往已发生了变化。因此在实验前总需要检查和校准仪器的零位，否则将人为地引人误差。零位校准
的方法一般有两种：①测量仪器有零位校准器的，如电表、螺旋测微器等，则应调整校准器，使仪器在测量前处于零位。②仪器不能进行零位校正，
如磨损的米尺等，则在测量前应先记下初读数，以便在测量结果中加以修正。2．水平、竖直调整在实验中经常遇到要对使用仪器进行水平和
竖直的调整，如调气垫导轨的水平或支柱的竖直。这种调整可借助重垂线与水平仪。几乎所有需要调整水平或竖直状态的实验装置都在底座上装有三
个（或二个）调节螺丝。用重垂线调整竖直时，只要下悬的锤头尖与底座上的座尖对准即可。用气泡水平仪调整时，则要使气泡居中。一般水平与
竖直调整可相互转化，互为补充。3.共轴调整光学仪器：都要求仪器内部的各个光学元件主光轴相互重合。为次，要对各光学元件进行共轴调整，
一般可分成粗调和细调两步来进行。粗调：用目测法判断，使各元件所在平面基本上相互平行，将各光学元件和光源的中心调到基本上垂直于自己
所在平面的同一直线上。这样，各光学元件的光轴就大致接近重合了。细调：利用光学系统本身或者借助其他光学仪器，依据光学的基本规律来调
整。例如，透镜成像规律，用自准直法和二次成像法调整时，移动光学元件，使像没有上下左右移动。三.实验数据采集、记录、处理的技能3.
1.常见实验数据的采集方法1．利用测量工具直接测量基本物理量模块基本物理量测量仪器力学长度刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器时间秒表（停
表）、打点计时器质量（力）天平（弹簧秤）电学电阻（粗测）欧姆表电流（电压）电流表（电压表）热学温度温度计模块待测物理量基本测量方法
力学速度①利用纸带，；②利用平抛，加速度①利用纸带，逐差法；②利用单摆功根据转化为测量m、v电学电阻（精确测量）①根据转化为测量
U、I（伏安法）；②电阻箱（半偏、替代）电功率根据P=UI转化为测量U、I电源电动势根据E＝U＋Ir转化为测量U、I然后联立方程
求解或运用图像处理2．常见间接测量的物理量及其测量方法有些物理量不能由测量仪器直接测量，这时，可利用待测量和可直接测量的基本物理量
之间的关系，将待测物理量的测量转化为基本物理量的测量。3.2.实验数据的记录(1)数据的记录是实验的关键部分,数据记录正确与否
对后面实验结论的分析是否正确有很大的联系。如果我们记录的数据是错误的,那么我们最后得到的结论将与理论不同.在记录数据这个过程中要集
中精神,按照实验步骤顺序进行和读取实验数据(在读数时一定要注意单位和实验要求的有效数字位数).?(2)有效数字?带有一位不可靠
数字的近似数字叫有效数字.有效数字的最后一位是测量者估读出来的(在此要求学生要清楚的知道哪些实验仪器有估读数,哪一些没有,例如:游
标卡尺就没有估读),因为这一位数字是不可靠的,也是误差所在位.?（3）有效数字位数的确定方法?1.一切不为零的数字都是有效数字
。如：12.43cm、2.345m、4.325kg都是有效数字，均为四位有效数字。?2.在非零数字之间或在非零数字之后的零都是有
效数字。如：1.005m、12.40cm、6.000kg均为四位有效数字。?3.在非零数字之前的零不是有效数字。如：0.012c
m、0.45mm、0.0056kg均是两位有效数字，而“1”、“4”、“5”前面的零均不是有效数字。?以上三种情况可概括为：从
左往右数，从第一个不为零的数字起，数到右边最末一位估读数字为此，包括末位的零都是有效数字。?4.有效数字的尾数与小数点的位置无关
.如：21.56cm、216.5mm、21.56m均为四位有效数字。?5.乘方不算有效数字。如：3.6×103kg,不是五位
有效数字而是两位有效数字。5400m与5.4×103m所表示的有效数字位数是不同的，前者为四位有效数字，而后者为两位有效数字，所表
示的意义也毫不相同，前者末位的“0”是估读的，后者“4”是估读的。前者所用的测量工具的最小单位为10m，后者所用的测量工具的最小单
位是1000m。?3.3.实验数据的分析、处理方法（1）列表法把被测物理量用表格的形式分类列出的方法。记录表格一般应包括表号、
标题、主栏、宾栏、数据、备注等。列表法大体反映某些因素对结果的影响效果或变化趋势，常用来作为其他数据处理方法的一种辅助手段。实
验次数小车质量m(Kg)1/ma（）123456实验数据处理的方法（2）算术平均值法将待测物理量的若干次
测量值相加后除以测量次数，即得该待测量的算术平均值。实际应用上往往用多次测量值的平均值代替真实值。求取算术平均值时，必须按原
来测量仪器的准确度决定应该保留的有效数字的位数。实验数据处理的方法（3）图像法测得的量按自变量和应变量之间的关系在直角坐标平面上
用图线表示出来的方法。根据实验数据在坐标纸上作图的原则要求是：准确、清楚、布局合理、便于应用。1、合理选取坐标原点2、两坐标
轴的分度要恰当3、要有足够多的描点数目4、画出的图象应尽可能穿过较多的点或是尽可能多的描点分布在图线的两侧作图法可以减小实
验中的偶然误差。图像法实验数据处理的方法（4）逐差法一般用于等间隔线性变化的测量中。3.4实验误差及其处理?1、误差:测量值
与真实值之间的差异。误差不是错误，在测量时误差是不可避免的。真实值：是指被测物理量在规定的时间和空间内的客观大小，即物理量的真实
值。实验中真实值是得不到的，通常用多次测量的算术平均值来代替真实值，且测量次数越多，平均值就越接近真实值。测量值：由测量仪器直接
读出的物理量的数值或将测量数据直接带入公式计算出来的物理量的数值。2、从误差来源看，误差可分为系统误差和偶然误差(1)系统误差
主要是由于实验原理不够完善、实验仪器精度不够、实验方法粗略而产生的。基本特点：实验结果对真实值的偏差总是具有相同的倾向性，即总是偏
小或偏大。减小方法：改善实验原理，提高实验仪器的测量精度，设计更精巧的实验方法。(2)偶然误差是由于各种偶然因素对实验者和实验
仪器的影响而产生的，如测量环境(或条件)的不稳定、实验者的经验不足。特点：总是有时偏大，有时偏小，且偏大和偏小的机会相等。减小方法
：多次实验取平均值。3、从数据分析看，误差分为绝对误差和相对误差(1)绝对误差是测量值与真实值之差。在直接用仪器测量某一物理量
时，提高测量仪器的精度是减小绝对误差的重要方法。(2)相对误差相对误差等于绝对误差与真实值之比，常用百分比表示，反映了实验结果
的精确程度。在难以减小绝对误差时，增大真实值是减小相对误差的简易而有效的方法。4.误差分析减小误差的方法（1）减小偶然误差：☆多
次测量，求其平均值☆多次测量，作图象求值（2）减小系统误差：☆减小系统误差措施：完善实验原理、改进实验方法、恰当选择仪器精度、
量程、校准测量器材。（3）误差分析：☆从实验原理分析：改进实验方法。☆从实验器材分析：恰当选择仪器的量程和精确度。四.完成实验
报告的技能物理实验除了使教师自己受到系统的科学实验方法和实验技能的训练外，通过书写实验报告，还可以培养教师从事科学研究和工程技术
开发的论文书写基础。因此，实验报告是实验课学习的重要组成部分。在实验报告中要包括以下几个内容:实验名称、实验目的、实验器材、实验原
理、方法和步骤、实验数据的记录、处理和分析，实验总结(实验成功或失败的原因,在实验中体会到了什么)。实验报告的书写格式实验题目1
实验目的本实验目的···2实验仪器3实验方法本实验所用方法···3.1实验原理要求实验原理，要求用
文字和原理图、电路图3.2仪器主要仪器，装置示意图3.3操作步骤3.4计算公式4实验结果4.1实验记录以表格
形式，包括表格标题以及必要的注解4.2实验结果代入数据，得出结果5实验结果讨论5.1误差分析5.2实验现象分析5.3讨
论实验中出现的问题，探讨问题的来源以及问题的解决方法实验报告中要注意的问题1实验目的以及原理的阐述应站在科学客观的角度进行陈述
，陈述要简明扼要。2结果讨论要紧扣实验内容，讨论应该站在一个客观的科学的高度对实验中出现的问题进行探讨，学会分析并发现问题。3
结果讨论尽可能扩展到相关信息动态。如“验证牛顿第二运动定律”，本实验可扩展到气垫导轨进行实验或DIS传感器实验的探讨。4
实验报告是实验后对实验成果进行总结。5.撰写实验报告，可以提高文字表达水平，如:5.1实验原理是要求你理解被测组分
为什么可以用此方法测定，每一个器材在本实验中的作用;5.2在本实验中写实验步骤提高概括能力;5.3实验表格锻炼设计水平;
5.4讨论部分可以发挥你的综合能力，如查资料，分析、解决问题的能力。实验教师的实验技能五.常用实验的设计方法：1．控制变量法
：如：在“验证牛顿第二定律的实验”中，加速度、力和质量的关系控制。在“研究单摆的周期”中，摆长、偏角和摆球质量的关系控制等等。2．理想化方法：用伏安法测电阻时，选择了合适的内外接方法，一般就忽略电表的非理想性。3．等效替代法：某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，两球碰撞后的速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度的测量就转化为对水平位移的测量了。4．模拟法：当实验情景不易创设或根本无法创设时，可以用物理模型或数学模型等效的情景代替，尽管两个情景的本质可能根本不同。电场线、磁感线的确定.5．微小量放大法：微小量不易测量，勉强测量误差也较大，实验时常采用各种方法加以放大。卡文迪许测定万有引力恒量，采用光路放大了金属丝的微小扭转；在观察玻璃瓶受力后的微小形变时，使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面的上升。