高一物理 实验：探究小车速度随时间变化的规律教案

高一物理 实验：探究小车速度随时间变化的规律教案（精选5篇）

高一物理 实验：探究小车速度随时间变化的规律教案 第1篇

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律

学习目标: 1.了解打点计时器的构造、原理和使用方法。2.学会使用打了点的纸带研究物体的运动情况。3.掌握△S=aT2的物理含义，知道怎样判断一个直线运动是否为匀变速直线运动。4.知道怎样利用匀变速运动的规律求某点的瞬时速度。

5.理解和掌握通过打点纸带用逐差法、v-t图象求匀变速直线运动的加速度。

学习重点: 1.打点计时器的的使用。

2.纸带上数据的处理。学习难点：对纸带的处理。

主要内容：

一、练习使用打点计时器 1．实验原理

电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，电源

频率是50Hz，它每隔0．02s打一次点。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出

小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当电源频率为50Hz时，它每 隔0．02s打一次点。

如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动 的时间，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上 点子之间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的大小及其变 化，从而了解物体运动的情况。2．注意事项[ ①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应

调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。

②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。

③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。

④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之

用心

爱心

专心 间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。

二、研究匀变速直线运动 1．实验目的

①进一步熟悉怎样使用打点计时器。②测定匀变速直线运动的加速度。2．实验原理

①理解和推得△S=aT

②用逐差法求加速度：设物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等时间T内的位移分别是S1、S2、S3……，则有 S2-S1= S3-S2=…=Sn-Sn-1=△S=aT，由上式可以得到：S4-S1= S5-S2= S6-S3 =3aT，所以，测出各段位移sl、s2、s3……用逐差法求出a1 =（S4-S1）/3T，a2=（S5-S2）/3aT，a3=（S6-S3）/3aT。再由al、a2、a3算出平均值a，就是所要测的加速度 ③v-t图象法求加速度 3．注意事项

(1)钩码的质量适当大一些，使绳对小车的拉力始终远大于小车所受的摩擦力，保证外力基本恒定。

(2)调整滑轮架的角度，使小车的拉绳与长木板板面平行。

(3)开始时，应将小车位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦。

(4)先启动打点计时器，再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。(5)要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞。

(6)选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。4．实验步骤

(1)把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固

定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。

(2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上台适的钩码，把纸带穿过

打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。实验装置见图。[来

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2(3)把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点

计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复实验三次。（4）从三条纸带中选择一条比较理想的使用，舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地 方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时 间的单位，也就是T=0．02×5=0．1s，在选好的开始 点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点 下面标明2，在第十六点下面标明3……标明的点

O，1，2，3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是S1，S2，S3(5)测出六段位移S1，S2，S3，……S6的长度，把测量结果填入表中。(6)根据测量结果，利用前面的公式，计算出a1、a2、a3的值，注意T=0．02×5=ls。

(7)求出a1、a2、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。【例一】用打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，造成各连续相等的时间间

隔内位移之差不是一个恒量的主要原因是()A．长度测量不精确 B．打点间隔不均匀 C．运动中受摩擦力作用 D． 木板未调成水平

【例二】在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，为了减小测量小车运动加速

度的相对误差，下列列举的措施中，哪些是有益的？ A． 使小车运动的加速度尽量小一些

B． 适当增加挂在细绳下的钩码个数

C．在同样条件，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算； D．舍去纸带上密集的点，然后选取计数点，进行计算。

【例三】如图是小车在斜面上滑动时，通过计时器所得的一条纸带，测得各段长度为OA=6．05厘米，0B=13．18厘米，0C=21．40厘米，OD=30．7厘米，0E=41．10厘米，OF=52．58厘米，根据这些数据，可判断小车做_________运动，判断依据是：_________。

用心

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专心 【例四】测定匀变速直线运动的加速度的实验中，打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50赫兹。如图为做匀变速直线运动的小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻的两点中间都有四个点未画出。按时间顺序0、1、2、3、4、5六个点用尺量出1、2、3、4、5点到O点的距离分别是：(单位：厘米)8．78 16．08 21．87 26．16 28．94由此得出小车加速度的大小为_________米／秒，方向__________。

2课堂训练: 1．电磁打点计时器是一种使用__________(交流?直流?)电源的________仪器，它的工作电压是__________伏特。当电源频率是50赫兹时，它每隔________s打一次点。

2．根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是()[ A．时间间隔 B．位移 c．加速度 D．平均速度。3．下列有关小车运动情况的说法中，哪些是正确的?()A．小车在任意两个连续相等的对间里的位移相等，小车的运动一定是匀加速运动；

B．若小车做匀加速直线运动，则它在任意两个连续相等时间里的位移之差，一定相等：

C．若小车做匀加速直线运动，则它在任意两个连续相等时间里的位移之差不断增大：

D．若小车通过任意两个连续相等的位移的时间之差相等，则小车做的是匀变速直线运动。

4．某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时，得到了如图所示的纸带，他舍弃密集点后，从o点开始每隔两个点取一个计数点?则每两个计数点的时间间隔_________s，测得OA=3．20厘米，DE=9．27厘米，则物体运动的加速度为________米／秒。

2课后作业：

1．关于计数点的下列说法中，哪些是正确的?()A．用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差： B．相邻计数点间的时间间隔戍是相等的；

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爱心

专心 C．相邻计数点间的距离麻当是相等的；

D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等。

2．本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有()A．每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0．10秒； B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是O．08秒： C．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0．08秒； D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．10秒： E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．08秒。

3．接通电源与让纸带(随物体)开始运动，这两个操作的时间关系应当是：()A．先接通电源，后释放纸带： B．先释放纸带，后接通电源； C．释放纸带的同时接通电源； D．先接通电源或先释放纸带都可以。4．当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕说法中，哪些是正确的? A．点痕记录了物体运动的时间：

B，点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移； C．点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状； D．纸带上点痕的分布情况，反映物体的运动情况。5．打点计时器振针打点的周期，决定于：()A．交流电压的高低； B．交流电的频率；

C．永久磁铁的磁性强弱； D．振针与复写纸的距离。

6．采取下列哪些措施，有利于减少纸带受到摩擦而产生的误差?()A．改用直流6伏电源； B．电源电压越低越好；

C．用平整的纸带，不用皱折的纸带；D．纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜。7．如图所示的四条纸带，是某同学练习使用打点计时器得剑的纸带的右端后通过打点计时器。从点痕的分布情况可以断定：纸带________是匀速通过打点计时器的，纸带______是越走越快的，纸带——是先越走越快，后来又越走越慢。

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专心 5 8．若所用电源频率是50赫，图中D纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器，历时____s，位移为_______米，这段时间内纸带运动的平均速度是_____m／s。BC段的平均速度是_________m／s，而AD段的平均速度是_______m／s。

9．在研究匀变速直线运动的实验中，打点计时器在纸带上打出了一系列的点，其中a、b、c、d，e、f、g、h是连续的8个点。若选a点为第1计数点，将刻度尺的零刻度对准点a时，可测得ab=O．9cm，ac=2cm，ad=3．3cm，ae=4．8cm，水6．5cm，ag=8．4cm，ah=10．5cm，因为________，所以物体的运动是匀加速直线运动．若打点计时器每打相邻两点的时间间隔为O．02s，则b点的瞬时速度为________，g点的瞬时速度为_______，物体运动的加速度为_________。

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高一物理 实验：探究小车速度随时间变化的规律教案 第2篇

匀变速直线运动的研究

§2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

一、教学目标

（一）知识与技能：

1、根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。

2、会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。

3、会运用表格法处理数据，并合理猜想。

4、巧用v-t图像处理数据，观察规律。

（二）过程与方法：

1、初步学习根据实验要求设计实验，完成某种规律的探究方法。

2、对打出的纸带，会用近似的方法得出各点的瞬时速度。

3、能直观运用图像展现规律、（三）情感态度与价值观：

1、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。

2、通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法。

二、教学重点

1、图像法研究速度随时间变化的规律

2、对运动的速度随时间变化规律的探究

三、教学难点

1、会计算各点瞬时速度。

2、对实验数据的处理、规律的探究。

四、新课教学 预习学案：

1.试验中把小车停在靠近

处，先

，然后，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点，换上纸带，重复实验3次。

2.打点计时器每隔

打一次点，计时器打出的纸带可直接获得的物理量是任意两点间

，可直接测得的物理量是任意两点间的.3.纸带的选取原则

.预习思考

1.在实验中，下列关于测量点间时间间隔的说法正确的是（）A.每隔四个点取一个测量点，则测量点间的时间间隔为0.1秒 B.每隔四个点取一个测量点，则测量点间的时间间隔为0.08秒 C.每五个点取一个测量点，则测量点间的时间间隔为0.10秒 D.每五个点取一个测量点，则测量点间的时间间隔为0.12秒

2.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下述测量每相邻两计数点间距离的方法，正确的是（）

A．当两个计数点间的距离较大时，可以用短尺把它分段测量 B.当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完

C．测量每两个相邻计数点间的距离，应该用带有毫米刻度的长尺的零刻度对准起点，读出各记数点对应的刻度值，然后逐一相减，得出每两个计数点间距离的数值 D.分别逐个测出每两个计数点间的距离，这样便于记录 3.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作v-t图像的说法中，正确的是（）

A.只要确定了v-t图像中的两点，就可以得到小车运动的v-t图像，因此，实验只需要测出两组数据

B.作v-t图像是，所取的点越多，图像就越准确

C.作出的v-t图像应该通过所有的点，图线曲折也可以 D.对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去 4.下列关于计数点的说法中，不正确的是（）A．相邻计数点间的时间间隔相等

B．计数点进行测量计算，既方便又可减少误差 C．相邻计数点间的距离应当相等

D．计数点是从计时器打出的实际点选出来的，相邻计数点间点痕的个数相等 知识归纳

1、实验目的

(1)练习使用打点计时器。（2）利用打上点的纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度是怎样随时间变化的。

2、实验原理

（1）电磁打点计时器的使用：把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，当接通4—6V低压交流电源时，位于振片一点的振针就跟着上下振动而打点。这时，如果纸带运动，振针就在纸带上打出一系列点，这样通过研究纸带上点的时间间隔和位移大小来确定小车的运动情况。

（2）v-t图像法：根据上一章的方法算出纸带上各记数点的速度，即把包含记数点一段间隔x的平均速度v计算出来，用这个平均速度代表纸带经过记数点时的瞬时速度，根据各个记数点的瞬时速度，再作出v-t图像，分析v-t的关系。

3、实验器材

（1）打点计时器（2）附有滑轮的长木板（3）小车（4）带小钩的直线（5）25g的钩码4个（6）纸带（7）刻度尺（8）学生电源、导线 4.实验步骤

（1）把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。

（2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上等量的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。

（3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，换上新的纸带，重复实验三次。

（4）从三条纸带中选出一条比较理想的，舍掉开头有些比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个适当的点看做开始点，为了测量方便和减小误差，通常不用每打一次点的时间作为时间单位。而用每打五次点的时间作为时间单位，就是T=5*0.02s=0.1s。在选好的开始点下面标明A,在第六个点的下面标B,在第十一个点的下面标C，以此类推，A、B、C、D...叫做记数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3„

（5）测出六段位移x1、x2、x3、x4、x5、x6的长度，把测量的数据计入表中。

（6）以t为横轴，v为纵轴，在v-t图像中妙处这些记数点的坐标，然后用一条直线拟合这些点，画直线时要使它两侧的点数大致相同。

（7）改变钩码个数，用不同的力拉小车重复上述（2）至（6）的实验步骤，得到小车在受不同力的情况下v-t图像。典例剖析

例1 在探究小车速度随时间变化规律的实验中，按照实验先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上

把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 A.把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并连好电路 B.换上新的纸带，再重做两次

C.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面

D.使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动 E.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码 F.断开电源，取出纸带

跟踪训练1 在实验过程中，对于减小实验误差，下列方法中有益的是（）A.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位 B.使小车运动的加速度尽量小些

C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算 D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验 知识点二

处理数据的方法

1.如何由实验得出的v-t图像进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律。我们可以从两条途径进行探究：

一是通过直接分析图像的特点得到。小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，那么当时间增加相同的值，速度也增加相同的值，也就得出结论：小车的速度随时间均匀增加（或变化）.二是通过得出函数关系式进一步分析研究，既然小车的v-t图像是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为v=kt+b，显然v与t 成线性关系，小车的速度随时间均匀变化。

跟踪训练2 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40 cm s2=1.90 cm，s3=2.38 cm，s4= 2.88 cm，s5=3.39 cm，s6=3.87 cm。那么：

（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1=

cm/s，v2=

cm/s，v3=

cm/s，v4=

cm/s，v5=

cm/s。（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。

（3）分析（说明）小车运动速度随时间变化的规律。

五、课堂小结

1、因为打点计时器所打纸带记录了物体在一系列不同时刻的位置，所以通过纸带分析可得到物体的运动规律，画出v-t图像，分析图像得出结论。

2、求纸带上某点速度时，一般用一小段时间内的平均速度代替。

同步练习

1.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，对于减小实验误差来说，下列方法中有益的是（）A.选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位 B.使小车运动的加速度尽量小些

C.舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分测量、计算 D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验

2.关于“探究小车速度随时间变化规律”的实验操作，下列说法错误的是（）A.长木板不能侧向倾斜，也不能一端搞一端低 B.在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器上

C.应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车 D.要在小车到达定滑轮前使小车停止运动

3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（）A．长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低 B．使小车速度的变化尽可能快一些

C．使用刻度尺测量长度时，要读到最小刻度的下一位 D．作v-t图时，所描曲线必须经过每一个点

4．如图所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带，图中O为小车运动的起始点，A为所选取的第一个计数点，O点到A点之间有部分点不清晰，相邻两个记数点之间有4个点未画出，电源频率为50Hz，用毫米刻度尺测量后可直接算出（）

A．从O点到F点运动的时间

B．从A点到F点运动的平均速度 C．C点时的瞬时速度vC

D．G点时的瞬时速度vG

5.在探究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的纸带，如图所示，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T=0.1s。（１）根据纸带上的数据，计算B、C、D各点的速度，填入表中。（２）在坐标纸上作出小车的v-t图象。

高一物理 实验：探究小车速度随时间变化的规律教案 第3篇

物理教学中, 培养学生的实验能力, 是物理教学的重要内容。 所谓实验能力包含理论思维、科学观察和操作三个方面的因素, 这三个方面因素是密切相关的, 由这三方面因素的有机统一综合称为实验能力。

学生思维能力和动手能力是学生素质的一个重要方面, 提高学生的思维能力和动手能力也是素质教育的重要一环。训练和提高学生动手能力, 有利于学生在物理知识的内化过程中形成探究、创新的思维。 如何通过课堂实验提高学生的动手能力和实验思维, 本文从高中课本的第二个实验“探究小车速度随时间变化的规律”的教学中阐述笔者的做法和思路。

一、进入实验室之前的准备

(一) 对进入实验室之后的行为规范做出要求, 以便让学生养成遵守验室管理规范, 爱惜实验仪器, 保护实验环境, 珍惜实验时间的良好实验习惯。

(二) 对实验中使用到的仪器的结构和原理进行解说, 以避免在实验过程中由于对实验仪器的生疏而造成对仪器的损坏, 对仪器原理的掌握也能够让学生在实验中更熟练地应用手头的实验器材, 从而得到更精确的实验结果和数据, 更能让学生在实验中尽快进入实验操作过程, 从而节约时间, 使得学生在实验后有充足的时间进行实验的反思和总结中有效地提高实验效率。

本次实验中用到的仪器主要有打点计时器, 纸带, 小车, 一端带有定滑轮的导轨, 细线, 勾码 (可用重物或沙桶代替) , 刻度尺、坐标纸。 整套装置如下图所示:

在这个实验中应该反复强调打点计时器原理及使用注意事项, 因为打点计时器的纸带处理在高考是个不折不扣的高频考点, 在平时的做题训练中也要加大训练的重视程度。

1.打点计时器分为电磁打点计时器及电火花打点计时器。

电磁打点计时器的电源为4~6V、50HZ的交流电源。 而电火花打点计时器为220V、50HZ的交流电源。 在实验之前交代清楚两种计时器的电源要求可以减少学生接错电源的情况, 便能有效减少对实验仪器的损坏。

2.打点计时器在使用中的注意事项有打点之前检查墨粉盘, 要先开电源再放开纸带, 电源要连在交流电源等。

3.配套设备的相关注意事项有: 连接小车和定滑轮的细线要水平, 打点之前小车应靠近打点计时器, 轨道调整水平等。

(三) 对实验中的数据要求。

1.读数注意事项:本实验中使用的刻度尺为最小分度为1毫米的毫米刻度尺, 应该注意读数时眼睛要正对刻度线, 减少实验误差。 另外在读数结果要保留到毫米位的下一位, 而且在实验前应该强化训练一下毫米刻度尺的读数规则和方法。

2.数据记录: 在实验中每次读数都要及时记录在实验前设计好的数据表格中, 数据表格的设计应该做到直观方便, 既能方便地记录又能方便我们取用数据用来计算, 当养成良好习惯之后, 学生自己便能掌握设计数据表格的方法。

3.数据处理: 在实验之前应该将实验原理清楚无误地让每一个同学掌握, 以便能在数据处理的时候灵活应用, 因为数据的处理方法要遵循实验原理的要求。 在本实验中用的方法有:计数点的选取, 纸带上点与点之间距离的测量方法, 某个计数点瞬时速度的计算, 利用加速度的定义求取加速度的计算方法, 利用v-t图像求解加速度的计算方法, 等等。

(四) 实验结束后的行为规范: 要求学生在整个实验过程中保护好实验环境, 不乱扔纸屑, 不将实验过程中的废纸条随地乱扔;实验结束后将实验仪器整理好, 关闭电源;在实验台的记录单上按实际情况签字; 对破损的仪器与老师进行沟通更换;最后携带好自己的工具和课本, 有序地离开实验室。

(五) 对全班同学进行分组, 并且让同学们按照实验的要求进行细化分工。 在进入实验室之前, 将实验的注意事项及需要注意的其他方面细致到位地教给学生, 这样有利于学生在进入实验室之后能有序快速地进入实验的每个环节, 尤其是对刚刚进入高中的学生而言, 对学习习惯的养成有至关重要的作用, 应该予以重视。

二、实验过程

(一) 按照预先安排好的分组名单入座, 先留5分钟时间回顾本节的实验原理, 充分认识实验仪器, 学习使用方法, 为接下来的实验做准备。

(二) 开始实验过程。

1.实验仪器的安装: 把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上, 并使滑轮伸出桌面, 把打点计时器固定在远离滑轮的一端, 连接好电路。

在本环节中注意打点计时器的电源连接正确, 注意判断导轨的水平, 这些细节都会对实验结果产生很大影响。

2. 把一条细绳拴在小车上, 使细绳跨过滑轮, 下面挂上合适的钩码, 放手后看小车能否在木板上平稳地加速滑行, 然后把纸带穿过打点计时器, 并把纸带的另一端固定在小车后面。

在本环节中要强调细线与导轨是否平行, 学着判断勾码的重量是否合适, 并且使用的纸带要求不能卷曲、折叠, 在安装过程中要求在实验之前, 小车要得位置要靠近打点计时器, 并且让学生思考这样做的原因及不这样做的后果。

3.把小车停在靠近打点计时器处, 先接通电源, 然后释放小车, 让小车拖着纸带运动, 打点计时器就在纸带上打下一列小点, 换上纸带, 重复实验3次。

本环节中要给同学们讲解在打点计时器开始工作的时候打点频率不稳定, 所以打点的时间间隔并不恒定, 所以要先开电源, 再释放小车。 而且要注意检查小车的轮子是否安装好, 因为小车的轮子最容易坏掉, 而轮子安装不好会直接导致实验的失败。 还要注意保护好小车的安全, 在小车即将碰到滑轮的时候, 要用手按住小车。

4. 增减所挂的钩码, 或在小车上放置重物, 再做两次实验, 每次实验打3条纸带。

实验进行到这里, 实验的操作程已经算是基本结束了, 实际操作中学生可能还有很多问题, 会出错, 我会在实验过程中走动检查, 碰到同学们在实验中出错时及时进行纠正和辅导, 比如在实验如何注意仪器的安全, 在实验过程中分工的合理性, 等等。

5.实验结束后, 断开电源, 将实验仪器放置归位。

在实验过程中一定要注意强调实验习惯的养成, 在以后的实验中学生便能在用到打点计时器时主动检查打点计时器的墨粉盘是否还能继续使用, 接触到导轨的时候便能自发地调整导轨的水平, 自发地连接好打点计时器的电源, 实验时便能自发地防止钩码落地及小车与滑轮碰撞, 当小车到达滑轮前及时用手按住, 等等。 既能使我们未来的教学轻松有效, 又能让学生在以后的实验中养成自觉纠错的好习惯。 既能保证实验仪器的安全, 又能保证在以后的实验有越来越好的效果, 甚至在实验课堂上学到的东西能迁移应用于生活中, 只要能将学到的知识灵活地加以应用, 同学们便能发散思维, 利用身边的一些小工具做一些科学实验。 这样既能提高实验水平, 又能激发同学们学习物理的热情和兴趣。

(三) 数据处理。 通过前面的实验过程, 同学们便得到了打点的纸带:

1.纸带上舍弃掉开始的过于密集的点, 从能清楚地分辨的点开始每五个自然间隔取一个点作为计数点, 分别标记为0、1、2、3、4、5、6… … 如图:

在这个环节中让同学们思考: 为什么每五个自然间隔取一个计数点呢?这样做的意义何在? 对我们接下来的计算会带来什么好处?

2.用毫米刻度尺测量0点与后面各点之间的距离x, 填写在下表的x这一栏:

在这一步中注意引导学生读数, 提示学生精确到毫米之后的下一位。 毫米刻度尺的读数是其他精确仪器读数的基础, 将它的读数理解了, 以后的千分尺等的读数将会省力很多, 仪器读数也是高考的一个高频考点, 熟练掌握也会使同学们的高考多一分保障。

3. 利用上一步求出来的数据计算每两个点的距离 △x1, △x2, △x3… …

4.利用前面学习过的瞬时速度的求解办法vt/2=计算第1, 2, 3, 4各点的瞬时速度并计入表格。

5.将打下0的时刻当做零时刻, 在上表中依次填入打下1, 2, 3, 4, 5各点的时刻。

6.根据表中的速度分析小车的速度随时间是怎么变化的。

在这一步中引导学生进行定性分析, 从得到的数据可以看出来, 随着时间向后推移的过程中, 小车的速度随时间是增大的。可以将同学们的结果进行展示。

7.利用表格中的数据描点作图, 做出如图所示的v-t图像。

作图过程如下:

(1) 在坐标纸上建立坐标系, 横坐标表示时间, 纵坐标表示速度, 并根据表中的数据进行描点;

(2) 画一条直线, 让描出的点更多地通过这一条直线, 剩下的点均匀分布在这条直线的两侧;

(3) 观察我们得到的直线, 通过图像描述速度随时间变化的规律。

通过我们得到的直线, 我们可以得到这样的结论:速度随时间是均匀增大的。

( 四) 对同学们得到的实验结果及图像在多媒体投影仪上进行放映, 让同学们进行交流讨论, 在此过程中可以请同学们踊跃发言, 参与讨论, 指出自己的小组和其他小组成功的地方, 以及不成熟的地方, 既激发同学们的求知欲和学习物理的热情, 更使同学们的语言组织能力得到锻炼。

在整个实验过程中, 我们始终要注意同学们在细节上的把握, 这些细节的累积往往就是实验的关键, 当同学们将各个细节的地方把握好了之后, 也就是意味着同学能在实验过程中独当一面了; 在实验中的许多细节也是高考的考点所在, 比如仪表的读数方法, 仪器的安装细节, 实验失误对实验误差的影响, 实验数据结果的保留, 等等, 这些方面的熟练掌握也能为各位同学们的高考成绩添砖加瓦;在分组实验时的分工合作对实验的成功和实验的效率也至关重要, 比如在这个实验中有电路的连接, 有仪器的安装, 实验过程中有开电源、放纸带、保护小车、数据记录、数据计算, 还有描点作图、结果分析等很多细微环节, 要教育同学们在实验过程中既相互合作, 又分工明确, 为以后的复杂实验和未来的步入社会做准备。

三、创新实验设计

(一) 在实验时打出的纸带挑出一条点迹清晰的, 按照相同的时间间隔将纸带剪开, 剪成一条一条的短纸条, 然后将一端对齐, 按照先后顺序粘贴起来, 再用平滑的曲线将各段纸条最上端的中点连接起来, 形成如图所示类似图像的一条直线。根据纸带的特点, 便可以分析小车的运动情况了。

在讲解到这种方法的时候, 请同学们试着解释, 为什么这样的一个“图像”能够描述物体运动的速度随时间变化的规律呢? 在同学们思考的时候也就是锻炼同学们发散思维的契机, 在思考过程中既能将运动的特点和打出纸带的原理在大脑中梳理清楚, 更能提高学生在应对创新题目时的敏感性, 使同学们能触类旁通, 慢慢地使解决问题的能力得到锻炼和提高。

(二) 利用气垫导轨装置测量小车的速度随时间的变化规律。 如果有条件的话, 则在实验室可以利用气垫导轨做这个实验, 比用传统的方法更精确也更现代化。 在实验中可以让同学们积极思考, 怎么样利用这个装置做这个实验, 用这套装置做实验的时候比我们用传统的小车纸带打点计时器有什么优越性, 在数据处理是应该注意哪些问题, 等等。

在力学实验中加入气垫导轨考察也是近几年的高考实验题的热点之一, 让同学们认识气垫导轨并且积极思考它的原理能够让同学们及早地学会应对此类问题, 能使同学们的应试能力得到锻炼。 不但提高动脑动手能力, 而且让思维得到拓展。

四、实验结束后对实验过程及结果的反思讨论

在每一个实验结束之后, 都要引导学生对实验过程及实验结果做出反思和谈论。 根据我的经验, 对于实验的题目, 同学们是缺乏耐心和毅力的, 因为实验题总是伴随大量计算及逻辑推理, 所以在实验结束之后要对本实验中涉及的一些数据处理的技巧和运算方法给予总结和强化训练, 尤其是对高考的热点问题要进行针对性训练;同时, 要指导学生积极思考、发散思维, 利用生活中的小工具、日常用品设计相似效果的小实验, 这一过程不仅锻炼同学们的动手动脑能力, 而且是对课本知识的升华和应用。 比如这个实验我们可以让两个同学配合, 一位同学模仿打点计时器的原理均匀地在纸上打点, 另外一个同学拉动纸带, 同样可以用这种简单的方法得到和实验室相似的结果。

以上就是我在《探究小车速度随时间变化的规律》这个实验教学中的一些做法和启迪。 总之, 作为教师, 我们在教学中, 尤其是在实验教学中, 要随时培养学生的实验意识, 动手能力, 合作意识, 以及发散思维。 这样不仅能让同学们有更好的动手能力, 让实验课更好地开展, 而且能让同学们应对现在新颖的高考题目时能应对自如, 给各位学子的高考添砖加瓦, 也给他们未来的工作学习添加动力。

参考文献

[1]人教版物理必修一课本.

[2]高中物理教学大纲.

[3]高中物理课程标准.

高一物理 实验：探究小车速度随时间变化的规律教案 第4篇

关键词： 小车速度随时间变化 实验方案 改进措施

一、引言

在高中物理的整个学习过程中，力学一方面是其中最重要也是最难以理解的内容之一，另一方面，力学的内容又贯穿后续的学习过程，是考试的重点，因此采用实验的方法对于掌握好力学知识至关重要。高中生应当清楚地认识到物理实验对于深入学习和理解新知识的重要意义，在实验操作过程中提高自身的动手能力，培养自身的科学素养，达到较好的学习效果。下面以“小车速度随时间变化”为例，从不同方面对该实验方案提出自己的改进措施。

二、“小车速度随时间变化”实验前的改进

（一）“小车速度随时间变化”实验前的改进

在学生的观念里，物理课程的重点在于课堂上教师的知识讲解及课后的习题练习，对待物理实验通常不大上心，但实际上，物理实验的作用不仅仅是为了完成课程任务，因此要想在物理实验课程上能够颇有收获，首先要做到的是必须端正自己对物理实验课程的认识，在端正认识的前提下才能让自己更投入。其次，对于实验中所使用的实验器材需要有所了解，在“小车速度随时间变化”的实验中用到的实验器材有小车、打点计时器、细绳、砝码、一端带有滑轮的长木板、刻度尺、纸带等，其中打点计时器作为其中重要的实验仪器，实验之前对其工作原理和工作方式进行了解，对于实验结果的理解非常有帮助。然后，对于课本中给出的实验方案也需要提前进行预习，对实验数据的记录、实验步骤等内容提前了解，这样在实验过程中才能做到胸有成竹。最后，实验前进行一些思考，为自己设置一些问题能够帮助自身加深对实验的理解、发散思维，比如重物质量的变化是否对小车速度随时间的变化规律有影响，实验数据的处理能不能有更简单的方法等。

（二）“小车速度随时间变化”实验过程的改进

图1所示的是该实验的装置，具体步骤是，先将带滑轮的长木板放置在桌上，保证滑轮一端超出桌子边缘，打点计时器则固定在长木板的另一端，再把电路部分完成；接着，将细绳的一头绑住小车，另一头则挂上砝码，并且细绳要跨在轮滑上，纸带一头要穿过打点计时器，另一头与小车相连；然后，将小车放置在打点计时器附近，接通电源，释放小车，小车在砝码质量作用力下拉着纸带一起运动，打点计时器在纸带上留下小点；最后，将以上步骤重复实验两次，再增减使用砝码的重量，按以上步骤重复两次实验。

图1 “小车速度随时间变化”实验装置

在自身实验的过程中发现，虽然按照以上步骤进行操作，但是仍然出现了一些问题：小车运动过程中卡壳、摇晃、不流畅，无法得到有效的实验数据；纸带上的点过密或者个数太少；纸带上的点间距变化不规律，等等，通过反复的实验、分析、故障排查，在“小车速度随时间变化”的实验过程中，还需要做以下方面的改进以提高实验结果的有效性和准确性。

第一，在将打点计时器纸带限位器固定在长木板上之前，必须保证二者在纵轴位置平齐，使得滑轮、细绳、小车、纸带处于同一条直线位置上，避免在小车运动过程中由于实验器材的位置不对齐产生多余的摩擦外力导致小车卡壳、摇晃、运动流畅。此外，为避免同样的问题，打点计时器、纸带、与长木板也必须保证平齐[1]。第二，打点计时器所打的点过密或太疏的直接原因是砝码的重量不合理，砝码数量直接影响小车受到的牵引力的大小，牵引力大，纸带上的点太少，牵引力小，纸带上的点过密，这些对实验分析都产生不良影响。因此，在实验中必须选择合适的砝码个数，质量控制在100克以内为宜，或者由于单个砝码的质量是固定的，不宜控制小车拉力，可以采用将砝码用塑料小桶和细沙代替，小桶与细沙的质量可以通过电子秤测量得到，这样更方便小车拉力大小的控制。第三，滑轮的高度也必须加以控制，当细绳跨过时细绳与长木板保持平行时最佳，还可以将打点计时器一端稍微抬高，使轻推小车时，小车可以平稳运行，这样做的是为了消除小车在运行中受到的摩擦阻力，保证实验结果的准确性。

（三）“小车速度随时间变化”实验数据处理的改进

在实验数据处理时，往往是将获得的纸带舍去开头的密集点的部分，然后确定一个起点，以五个点的时间间隔为单位时间，测量每五个点之间的距离S■，S■，S■……再计算出v的值，从而做出v-t图，最终得到小车速度随时间变化的规律。

这种数据处理方式明显存在误差：其一，在测量过程中会产生测量误差；其二，在计算v的过程中，容易出现计算错误，此外，还有计算结果舍去的误差；其三，在作v-t图像时，作图的能力的差异将产生误差。这些误差逐层累积，最终导致v-t图像并非预期的那样是一条严格的直线，为此，采用粘纸带的数据处理方法进行代替。

选取合适的一段纸带，将纸带每隔0.1s剪断，打点计时器所打的点都保留在纸条的同一侧，便得到若干条相同时间间隔的短纸带，然后将这些纸带并排贴在纸上，在贴的过程中，纸条不带点的一端对齐，作为v-t图像的时间轴，标明时间刻度，纸条的另一端的中间位置上有打的点，将这些点连接起来，就得到了所求的v-t图像，如图2所示。

图2 粘纸带方法得到的图像

该处理方法的依据是很短时间某点的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，v-t图体现的是每段时间中点时的速度与时间的关系，为了结果更精确，可以在所打的纸带上每隔6个点取一个计数点，也就是说每隔0.12s剪断纸带，这样更方便标注出每一段纸带上的中间点，再按上面的步骤处理，最后连接的是中间点，最终得到每隔0.06s的速度和时间的关系[2]。

三、结语

通过在实验过程中认真思考，发现问题，解决问题，不断改进和完善实验方案，提高了实验的准确性和有效性，对于相关知识点的理解和科学研究能力都有很大促进作用。

参考文献：

[1]吴好.实验：探究小车速度随时间变化的规律[J].新高考（高一物理），2014（8）.

高一物理 实验：探究小车速度随时间变化的规律教案 第5篇

通过检索发现,“先行组织者”策略大多数是用于学科概念教学,而运用于实验专题复习课教学研究的很少.本文希望通过“先行组织者”策略在实验专题复习课的应用,能在同行中起个抛砖引玉的效果,共同打造高效的实验专题复习课.

一、高三实验专题复习课的特点

实验专题复习课难上,这是一线教师经常发出的感叹.首先,对学生来说,实验内容已经熟悉,复习过程不再像刚开始做实验时那样充满挑战与乐趣,学生学习的积极性不高.其次,高三复习阶段时间紧、任务重,很难有充足的时间让学生走进实验室进行具体操作与探究.最后,实验专题复习课教学设计有待于进一步优化.目前,用讲实验题的方式代替实验复习比较常见,导致学生实验设计思维僵化,解决问题与分析问题能力欠缺.

因此,在高三实验专题复习课教学设计上,教师一要回归课本,让学生从最基本的实验原理、实验器材入手,领悟教材编写意图,掌握实验思想与实验方法.二要对实验内容进行再设计、再创造. 教师要创造更多的机会让学生在自主学习、自主设计中优化自己的知识结构.三要回归实验本真.让学生走进实验室,在动手、动脑中提高分析问题、解决问题的能力.

二“、先行组织者”策略在实验专题复习课中的应用

人教版高中物理必修1 安排了“探究速度随时间的变化规律”实验,希望通过探究小车在重物牵引下运动的速度随时间变化的规律,让学生经历科学探究过程.实验的重点是测量小车的速度,并做出小车运动的图象,初步分析小车速度随时间变化的规律[2].要让学生体验从实验研究中获取数据、做出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法.

(一)教学目标定位

(1)正确使用打点计时器;(2)会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度;(3)通过实验探究,体验如何从实验研究中获取数据,并学会利用图象处理实验数据的科学方法.

(二)教学实施过程

1. 让学生走进实验室激活学生的认知结构

物理学是一门以实验为基础的精密的测量科学.实验需要收集数据并对数据进行分析论证,这就要求学生掌握仪器使用规范,正确地组装与操作仪器;知道仪器的测量范围和最小分度值,准确地读数等.2015 年版《江苏省普通高中学业水平考试(考试说明)》要求高中物理实验教学需要学生掌握基本的仪器有:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻器、温度计(选修3-3)等,传统的实验专题复习课教学有的教师对基本仪器的使用一笔带过,有的教师讲解枯燥的仪器理论知识.实际上,即使到了高三实验复习阶段,学生对基本仪器也没有多少机会亲自操作,有些仪器(例如气垫导轨与光电门等) 有的学生之前就没有接触过.试想,学生如果对仪器是什么样子都不知道,上课时能有多大的学习兴趣?因此,在实验专题复习课教学时,应将基本仪器和有可能用到的仪器作为先行组织者,让学生进入实验室亲自动手操作,在操作中了解基本仪器的用途、结构和测量原理、安全操作方法和正确读数方法;在动手操作中学会发现问题、分析问题与解决问题的能力,提高实验技能.

例如,对于本实验所涉及的基本仪器,教师在教学中可设置如下问题:(1) 电火花计时器与电磁计时器的构造如何?有何异同?谁的精确度高?(2)气垫导轨的工作原理是什么?是如何来测量物体的速度的?(3)在用刻度尺读取位移时,要注意哪些问题?

2. 再现实验过程增强学生认知结构的稳定性和清晰性

“知之者,不如好之者;好之者,不如乐之者.”学生只有对所学知识感兴趣,才会爱学,乐学.在高三物理实验复习中,教师总认为学生已经做过实验,为了节省时间,用讲实验题代替学生实验. 通常从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项讲得面面俱到,而学生在课堂上的表现却漫不经心,没有激情,目标达成自然就成了一句空话. 比如实验条件、操作中的注意事项等,做过实验的人能够把它牢记在心,而没有真做过实验的人,既使把知识点整理成条条框框,强加记忆,但也会很快忘记. 因此,在实验专题复习课教学中同样也要重视学生的情感、态度、价值观的教育功能.为了增强教学的有效性与针对性,教师应以学生为中心,放手让学生去做实验. 课本让学生看、实验让学生做、思路让学生想、疑难让学生议、错误让学生析,最大限度地调动学生自主学习的积极性与主动性[3]. 具体做法如下.

每个实验复习时事先准备好充足的实验器材(有做实验所需的,有的实验不需要),然后在课堂上请两位同学上台展示,展示过程中要说出实验目的、原理、步骤、器材、数据处理、注意事项等,并要解释为什么要这样做以及这样做的好处. 整个过程中其他同学随时可以进行补充与质疑. 教师在课堂中要起到主导作用,当同学们遇到疑难、困惑,一时又难以解决的问题时进行释疑. 在本实验操作过程中,两位同学以图1 的装置来进行实验,在全体同学的帮助下,不仅准确说出实验目的、原理、步骤,还能总结出完成本实验应注意的事项.

(1)平行:纸带、细绳要和长木板平行;(2)靠近:释放小车前,应使小车停在靠近打点计时器的位置;(3)一先一后:实验时应先接通电源,后释放小车;实验后,先断开电源,后取下纸带;(4)防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地和小车与滑轮相撞;(5)纸带选取:选择一条点迹清晰的纸带,舍弃点密集部分,适当选取计数点.

接着,教师引导各个学习小组在小组长的带领下完成本实验(至少操作三次),要设计表格记录实验数据,并对实验数据进行处理,做出v-t图象,并分析图象得出实验结论.(本实验大概需要二十分钟,各个学习小组的成果通过投影与全班同学分享)

3. 以本实验为脚手架拓宽学生的认知结构

一堂有效的课,必须将当堂内容联系学生过去的学习经验与背景,以此作为新教学的生长点,并为学习者提供先行组织者.目前高考中的物理实验试题,很少考查与课本实验一模一样的问题,但都是源于教材并且高于教材.对于这些实验题,大多数学生解题时无从下手,最主要的原因是没有真正理解教材中的实验思想与原理有关.这就要求我们在实验专题复习时仍然要将精力放在课本上的实验,对于大纲规定的实验,在复习中要认真体会每个实验原理和设计意图,要着重去思考这些实验有哪些可以拓展延伸的地方,为学生自主学习整合知识奠定基础.学生要用已经掌握的基本的实验知识来分析问题,并自主学习整合知识,提升自己的实验能力,不能满足于“知其然”,而必须“知其所以然”.

例如,在“探究速度随时间的变化规律”的实验教学过程中,可以以本实验为背景,通过改变实验条件、实验仪器来设置问题.

视角1:从速度测量的视角对实验器材进行改进

(1)钩码带动小车做加速运动时,因受摩擦等各方面的影响,致使小车加速度不恒定.为了保证小车真正做匀加速直线运动,同时,也为了实验操作方便,可以用气垫导轨替代长木板;(2)为了避免由于电源频率不稳定,造成相邻两点间的时间间隔不完全相等,可以用频闪照相或光电计时替代打点计时器.

视角2:从实验数据处理的视角来设计问题

问题设置:(1)如果v0=0,由公式可得做出x-t2图线知,图线斜率的2倍即为物体的加速度.

例1 (2011 年广东高考理综第34 题)图2 是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点.加速度大小用a表示.

(1)略.(2)图3 是根据实验数据绘出的s-t2图线(s为各计数点至同一起点的距离),斜率表示___,其大小为______m/s2(保留三位有效数字).

问题设置:(2)如果v0≠0,由公式,可得,做出图线知,图线斜率的2 倍即为物体的加速度.

例2 (2011 年新课标全国卷理科综合第23 题)利用图4所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度. 一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t. 改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值;所得数据如下表所示.

完成下列填空和作图:

(1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是__________;

(2)根据表中给出的数据,在图5 给出的坐标纸上画出s/t-t图线;

(3)由所画出的s/t-t图线,得出滑块加速度的大小为a=_____m/s2(保留2 位有效数字).

视角3:从实验装置的视角对实验的内容移花接木

问题设置:结合高中物理所学知识(可以上网查阅资料),本实验装置除了“探究速度随时间的变化规律”外,还可以做哪些实验?

学生的回答是:可以用来“探究加速度与力、质量的关系”(图6),“验证系统机械能守恒定律”(图7).

三、结束语

总之,高三物理实验专题复习课教学中不仅仅是让学生更好地了解实验的原理、仪器的操作以及实验误差分析等,更重要的是要让学生掌握实验思想与实验方法,以便于以后的实验学习.教学中我们发现:“先行组织者”策略运用于实验专题复习课,对学生思维起着积极的导向作用,可激发学生有意义学习的心向,帮助学生认知结构的有效建构,巩固对以往理论知识的掌握,促进学生对实验内容的理解,拓展学生的科学思维方式,从而有效培养学生的主观能动性和科学、创新思维[4].

摘要：物理实验专题复习课难上,这是一线教师的共识.“先行组织者”是先于学习任务本身呈现的一种引导性材料,是为新的学习任务提供概念上的固定点.“先行组织者”策略在实验专题复习课的运用,有助于学生认知结构的建构,加深对知识的理解与应用,提高实验复习的有效性与实践性.

关键词：高中物理,先行组织者,实验专题复习

参考文献

[1]陈琦,刘儒德.当代教育心理学[M].北京:北京师范大学出版社,2014.

[2]物理课程教材研究开发中心.物理(必修Ⅰ)教师教学用书[M].北京:人民教育出版社,2009.

[3]纪文杰,左祥胜.品2013年高考物理实验试题[J].实验教学与仪器,2014(4):8-13.