科学小实验及原理讲解5篇

科学小实验通过简单的材料和步骤，展示基本原理，如物理、化学变化，激发探索兴趣，增强理解，培养实验能力，寓教于乐。下面是阿拉网友整理编辑的科学小实验及原理讲解相关范文，供大家学习参考，喜欢就分享给朋友吧！

科学小实验及其原理1

关键词生物 实验 专题 复习

一、明确《考试大纲》对实验的要求把握高考实验题的特点

近几年高考题目侧重能力的考核，考学生设计验证实验的能力，考学生分析实验的能力，考学生初步探究实验的能力，也考察学生评价试验的能力。

高考实验题的特点：以教材中的实验为基础（包括教材内容中介绍的传统实验），考试内容和形式多元化，包括验证性试验、探究性试验、模拟实验及调查实验等。

二、把握实验设计的基本概念和原理

（一）什么是实验

依据假设在人为控制条件下，对实验变量的变化和结果进行捕获和解释的科学方法。

（二）试验中的变量

1.变量的种类与相互关系

实验变量（自变量）：实验中实验者操纵、给定的因素和条件。反应变量（因变量）：指实验中由于实验变量引起的变化和结果。二者关系是因果关系，实验变量是因，反应变量是果。

无关变量（控制变量）：除实验变量以外，影响实验变化和结果的因素和条件。额外变量（干扰变量）：由无关变量引起的变化和结果。例如：在利用生长素促进枝条扦插生根实验中，设定的生长素的浓度为实验变量；枝条生根情况为反应变量；除生长素浓度外，如：温度、空气湿度等、影响枝条生根的�

2.变量的控制

排除对研究对象的干扰——减法原理。设法对研究对象是假干扰——加法原理。二者本质是相同的，都是为形成单一实验变量。例如：为证实“CO2是光合作用合成有机物必需原料”实验中，用两个大小适当的玻璃罩罩住一株正常的盆栽植物，其中一玻璃罩中放一杯NaOH，一玻璃罩放一杯蒸馏水。本实验中变量的控制利用的就是减法原理，NaOH吸收了玻璃罩中的CO2作为条件对照，从而验证了CO2是光合作用合成有机物的必需原料。

实验设计方法步骤时，首先向培养皿倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中，将一组置于黑暗中作为对照，另一组采用加法原理置于光照下，同时，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同，做到控制无关变量和额外变量，形成有光、无光单一变量。

（三）实验设计的基本原则

1.科学性原则

所谓科学性原则：是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期要有科学依据，实验的各个环节都不能偏离生物学基本知识及原理。包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、试验方法的科学性及实验结果处理的科学性。

2.重复性原则

任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确科学。

3.对照原则

对照原则是中学实验设计最常用的原则，通过设计对照，即可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。

4.单一变量原则

实验过程中必定保留一个实验变量，排除无关变量和额外变量的干扰。如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”的实验中，加入的淀粉和蔗糖是单一变量，而加入的淀粉酶的量、反应温度、PH等则应控制成相同条件（常量），否则这些因素的差异将作为无关变量，干扰试验的结果及对实验结果的分析。

5.简约化原则

能用最少的材料、用具和最少的实验步骤，就能达到实验目的，体现了简约性原则。 转贴于

三、重视教材中的实验

1.将教材中的实验按性质分类

观察类：如“利用高倍显微镜观察叶绿体”“观察细胞质的流动”“观察植物细胞的有丝分裂”。验证类：如“叶绿体色素的分离与提取”“DNA的粗提取与鉴定”“观察植物细胞的质壁分离与复原”。探究类：如“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”“温度对酶活性的影响”。设计类：如“植物向性运动的试验设计和观察”“设计并制作小生态瓶，观察生态系统稳定性”调查类：“调查人群中的遗传病”“种群密度的取样调查”“调查环境污染对生物的影响”。

2.深化解析教材中的实验内容

包括理解实验目的、原理、方法、和操作步骤，掌握相关操作技能，并能将其综合运用。

3.教材中实验的综合与分析

例如：下面是以小麦为材料所进行的实验，请回答有关问题：

（1）将发芽的种子研磨液置于试管中，加入班氏试剂，并________，试管中出现红黄色，说明发芽的小麦种子中含有________。

（2）在盛有10ml13%过氧化氢溶液的试管中，加入新鲜的发芽的小麦种子研磨液时，试管中有大量气泡形成，将点燃的卫生香插入试管，火焰变得明亮，这个实验证明发芽的小麦种子中含有________。

（3）利用小麦叶片进行“叶绿体色素提取与分离”实验时，将盛有叶绿体色素提取液的试管经静置后置于透射光和反射光下，依次呈________、________和________。

（4）小麦幼根吸水能力最强的部位是区________，用显微镜观察此区的徒手纵切片，可见到该区已分化出木质部，其中输送水分的是________。

四、分析经典实验

主要包括：酶的发现、光合作用的发现、生长素的发现、DNA遗传物质的发现、C4植物的发现。因为经典实验的一些实验原理、实验方法、巧妙的步骤设计及实验结果统计和处理，在一些高考试题得到体现。

例如：（2005年上海高考）萝卜储藏根组织细胞中是否存在蛋白质和DNA？某生物小组对比进行研究，从网上查阅资料得知：①蛋白质在10%NaCI溶液中可沉淀析出；②在蛋白质溶液中加入双缩脲试剂，溶液呈现特有的颜色；③DNA溶于10%的NaCI溶液但在95%酒精中呈现呈白色絮状沉淀，析出。

实验材料：白萝卜

实验用具：粉碎机、烧杯、漏斗、试管、滤纸、玻棒、镊子、玻璃片、天平、纱布。

药品及试剂：蒸馏水、NaCI、95%酒精、甲基绿试剂、双缩脲试剂、蛋白质标准样液。

物理实验报告2

同组者实验日期20xx年9月21日

实验名称实验一测量物质的密度

一、实验目的：

掌握用流体静力称衡法测密度的原理。

了解比重瓶法测密度的特点。

掌握比重瓶的用法。

掌握物理天平的使用方法。

二、实验原理：

物体的密度，为物体质量，为物体体积。通常情况下，测量物体密度有以下三种方法：

1、对于形状规则物体

根据，可通过物理天平直接测量出来，可用长度测量仪器测量相关长度，然后计算出体积。再将、带入密度公式，求得密度。

2、对于形状不规则的物体用流体静力称衡法测定密度。

测固体（铜环）密度

根据阿基米德原理，浸在液体中的物体要受到液体向上的浮力，浮力大小为。如果将固体（铜环）分别放在空气中和浸没在水中称衡，得到的质量分别为、，则

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②测液体（盐水）的密度

将物体（铜环）分别放在空气、水和待测液体（盐水）中，测出其质量分别为、和，同理可得

③测石蜡的密度

石蜡密度

---------石蜡在空气中的质量

--------石蜡和铜环都放在水中时称得的二者质量

--------石蜡在空气中，铜环放在水中时称得二者质量

3、用比重瓶法测定液体和不溶于液体的固体小颗粒的密度

①测液体的密度

。

--------空比重瓶的质量

---------盛满待测液体时比重瓶的质量

---------盛满与待测液体同温度的纯水的比重瓶的质量

.固体颗粒的密度为。

----------待测细小固体的质量

---------盛满水后比重瓶及水的质量

---------比重瓶、水及待测固体的总质量

三、实验用具：TW—05型物理天平、纯水、吸水纸、细绳、塑料杯、比重瓶

待测物体：铜环和盐水、石蜡

四、实验步骤：

调整天平

⑴调水平旋转底脚螺丝，使水平仪的气泡位于中心。

⑵调空载平衡空载时，调节横梁两端的调节螺母，启动制动旋钮，使天平横梁抬起后，天平指针指中间或摆动格数相等。

用流体静力称衡法测量铜环和盐水的密度

⑴先把物体用细线挂在天平左边的秤钩上，用天平称出铜环在空气中质量。

⑵然后在左边的托盘上放上盛有纯水的塑料杯。将铜环放入纯水中，称得铜环在水中的质量。

⑶将塑料杯中的水倒掉，换上盐水重复上一步，称出铜环在盐水中的质量。

⑷将测得数据代入公式计算。

测石蜡的密度

测量石蜡单独在空气中的质量，石蜡和铜环全部浸入水中对应的质量，石蜡吊入空中，铜环浸入水中时的质量。代入公式计算。

4、用比重瓶法测定盐水和不溶于液体的细小铅条的密度

⑴测空比重瓶的质量。

⑵测盛满与待测盐水同温度的纯水的比重瓶的质量。

⑶测盛满盐水时比重瓶的质量。

⑷测待测细小铅条的质量。

⑸测比重瓶、水及待测固体的总质量。

5、记录水温、湿度及大气压强。

五、数据及数据处理：

（一）用流体静力称衡法测定铜环、盐水和石蜡的密度

水温水的密度湿度

大气压强

铜块密度

盐水密度

石蜡密度

（二）用比重瓶法测密度

测定盐水的密度

水温水的密度湿度

大气压强

待测盐水的密度

测定细小铅条的密度

水温水的密度湿度

大气压强

待测铅条的密度

六、总结：

通过实验掌握了用流体静力称衡法测定固体、液体密度的方法。

掌握了物理天平的使用方法和操作过程中应注意的事项。

物理实验报告3

观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。

实验仪器

分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。

实验原理

光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。

光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d 表示。

由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下条件

k = 0， ±1， ±2， … (10)

的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。式（10）称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。当k=0时，θ= 0得到零级明纹。当k = ±1， ±2 …时，将得到对称分立在零级条纹两侧的一级，二级 … 明纹。

实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。

实验内容与步骤

1．分光计的调整

分光计的调整方法见实验1。

2．用光栅衍射测光的波长

（1）要利用光栅方程(10)测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜目镜中的分划板上的中心垂线对准狭缝的像，然后固定望远镜。将装有光栅的光栅支架置于载物台上，使其一端对准调平螺丝a ，一端置于另两个调平螺丝b、c的中点，如图12所示，旋转游标盘并调节调平螺丝b或c ，当从光栅平面反射回来的“十”字像与分划板上方的十字线重合时，如图13所示，固定游标盘。

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图12 光栅支架的位置 图13 分划板

（2）调节光栅刻痕与转轴平行。用钠光灯照亮狭缝，松开望远镜紧固螺丝，转动望远镜可观察到0级光谱两侧的±1、±2 级衍射光谱，调节调平螺丝a （不得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使两侧的光谱线等高。重复（1）、（2）的调节，直到两个条件均满足为止。

（3）测钠黄光的波长

① 转动望远镜，找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ0和θ0/，并记入表4 中。

② 右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ右和θ右/，并记入表4中。

③ 左转望远镜，找到另一侧的一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ左和θ左/，并记入表4中。

3．观察光栅的衍射光谱。

将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱。

注意事项

1．分光计的调节十分费时，调节好后，实验时不要随意变动，以免重新调节而影响实验的进行。

2．实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶部位，不得用手触摸或纸擦，以免损坏其表面刻痕。

3．转动望远镜前，要松开固定它的螺丝；转动望远镜时，手应持着其支架转动，不能用手持着望远镜转动。

数据记录及处理

表4 一级谱线的衍射角

零级像位置

左传一级像

位置

偏转角

右转一级像

位置

偏转角

偏转角平均值

光栅常数

钠光的波长λ0 = 589·3 nm

根据式（10） K=1， λ= d sin 1=

相对误差

思考题

1． 什么是最小偏向角？如何找到最小偏向角？

2． 分光计的主要部件有哪四个？分别起什么作用？

3． 调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作是什么？如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像？

物理实验报告4

中学物理实验是培养学生科学的观察、实验能力，科学的思维、分析和解决问题能力的主要课程之一。正向李政道先生所说的那样：“教物理重要的是让学生懂道理……”根据中学物理教学的目的和教学大纲的基本要求，在中学物理实验的教学过程中应使学生在科学实验的基本方法上有一个实在的感受，从而培养他们的探索精神和创造性，并受到科学方法的教育。

1．实验设计

为使实验达到预期的目的，必须明白为什么要做这个实验，做这个实验是要解决现实技术问题、知识问题，还是要探索一下教材中将要出现的物理现象等等。解决实际问题的是什么样的，探索书中的知识问题时，应当明白是哪一个问题及什么现象。目的明确，是实验成功的前题。

设计实验的基本方法归纳为下面几种：

（1）平衡法。用于设计测量仪器。用已知量去检验测量另一些物理量。例如天平、弹簧秤、温度计、比重计等。

（2）转换法。借助于力、热、光、电现象的相互转换实行间接测量，例如打点计时器的设计，电磁仪表、光电管的设计等。

（3）放大法。利用迭加，反射等原理将微小量放大为可测量，例如游标尺、螺旋测微器、库仑扭秤、油膜法测分子直径等。

2．探索性实验的选题

学生探索性实验，并不是去揭示尚未认识的物理规律。而是在经历该实验的全过程之后，对探索性实验有一个实在的感受，掌握探索未知物理规律的基本方法。

探索性实验的选题应与学生的知识水平和学习任务相适应。在选题方面应注意到以下几点：

（1）根据中学生学到的数学知识和在实验时间上的限制，实验结果的经验公式以一次线性为宜。如：

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①线性关系：Y=a+bx

②反比关系：Y=a+b/x

③幂关系：Y=axb

改直：logy=loga+blogx

④指数关系： Y=aexp（bx）

改直：Iny=Ina+bx

以上各式

（2）两个被测量之间的变化特征具有较强的可观察性。

（3）经验公式的理论分析不宜过于复杂。

3．物理实验的操作方法

操作能力，主要是指基本仪器的使用和数据的读出，仪器、设备的组装或连接，故障的排除等三个方面。

（1）基本仪器的作用。中学物理实验涉及的基本测量仪器有：米尺、卡尺、螺旋测微器、天平、停表、弹簧秤、温度计、气压计、安培计、伏特计、变阻箱、万用表、示波器。

使用基本测量仪器的规范要求是：

①了解测量仪器的使用方法，明确测量范围允许极限和精密程度；

②对某些仪器如电表等，在使用前，必须调节零点，或记下零点误差；

③牢记使用规则和操作程序；

④正确读取数据。

例如，弹簧秤的正确使用要求是：明确弹簧秤的测量范围；测量前，记下零点误差；使用弹簧秤时，施力的方向应与弹簧的轴线在同一直线上，不能使弹簧秤受力过久，以免引起弹性疲劳，损坏仪器；正确地观察读数，记取数据时，不仅要记录最小刻度能指示出来的数，还应读出一位估计数字，数据后面要写明单位。

又如，安培计的正确使用要求是：明确量程；使用前，调节零点；正确连接应与待测电路串联，并注意正、负极性；正确读取数据，注明单位。

（2）仪器、设备的组装或连接。要进行一个物理实验，总是需要先把各个仪器、部件、设备组装起来，并要求装配和连接必须正确无误。具体要求是：布局要合理，要便于观察和操作；连接要正确，简单；实验前要检查，必要时进行预备性调节。

例如，电路实验，操作要求是：

①按照实验原理电路图，安排好仪器、元件的布局，要便于连接，便于检查，便于操作，便于读取数据。

②正确地连接电路。

安培表、伏特表是否分别与待测电路串联、并联，正、负极性是否正确；滑线变阻器的接线是否合理；连接线路是否符合先支路、再并列、后干路、最后接电源的程序；电键是否能控制电路；接线是否简捷、牢固。

③实验前应先检查电路，发现问题及时纠正，并进行预备性调节。

④严格按操作程序操作，例如，改变电阻器的阻值，是否由小到大，或由大到小，最后，正确读取数据。

（3）故障的排除

实验中的故障排除，不单是一种操作能力，它涉及对实验原理的掌握程度、分析问题处理问题的方法、对各部件工作情况的了解等，是一种综合运用能力。

实验发生故障时，应根据各部件工作状态及各部件联结处的分析，可能产生故障的几种因素，逐个检查，以致最后排除故障。

总之，培养实验操作能力，是学习物理的必要基础，它有利于对知识的理解，有利于自己创造条件探索问题，有利于学生智力的发展。

在物理学习中，培养操作能力，应有计划地、分阶段地进行。

第一，操作的认知阶段

要求对操作技能有初步的认识，在头脑中形成操作的映象，要求按规定的程序，做一些目的单纯的定向训练；

第二，操作的阶调阶段

要求反复练习操作，提高操作的准确性、协调性。

4．物理实验中的观察内容

观察是对事物和现象的仔细察看、了解。它是思维的知觉，智力活动的门户和源泉。中学物理实验中的观察是一种有目的、有计划而且比较持久的思维知觉，一般需要重点地观察实验的基本仪器、实验的设备和装置，实验中的各种物理现象和数据、图象、图表，以及教师的规范化操作等等。

（1）观察仪器的刻度。仪器刻度的观察，主要是弄清刻度值的单位及其最小分度值，由此可确定测量值应估读到哪一位。

（2）观察仪器的构造。主要是通过观察，了解仪器的结构原理、每个部件的作用、测量范围等等。

例如，液体温度计是利用液体热胀冷缩的原理制成的。它们的底部都有一个玻璃泡，上部是一根顶端封闭、内径细而均匀的玻璃管，在管和泡里有适量的某种液体，管上标有刻度，在温度改变时，液体热胀冷缩，管内液面位置就随着改变，从液体达到的刻度就可读出温度值，温度计由于用途不一，测量范围也各不相同。例如，体温计的测量范围是35～42℃，一般实验室的水银温度计其测量范围是20～100℃。

（3）观察仪器的铭牌。通过对仪器铭牌的观察可了解仪器的名称、规格、使用方法和使用条件等等。

例如，有的变阻器的铭牌上标有“滑动变阻器，Ω的意思是滑动变阻器允许通入的最大电流是，最大阻值是50Ω。

（4）观察图像、图表、示意图、实物图。对图像的观察，主要是观察它反映的是什么物理现象，物理量变化过程怎样，物理量的变化遵循什么规律。

对图表的观察，主要通过观察了解图表的意义、用途、应用条件以及所列物理量的单位。

例如，液体的沸点表反映了不同液体沸腾时的温度，用它可以查找液体的沸点，单位是℃，因液体的沸点跟压强等条件有关系，表中所列的通常是在1标准大气压下的沸点值。

对示意图、电路图、实物图等的观察，主要观察它们分别反映的是什么物理模型，有何用途，仪器和电路的结构是怎样布局的，各个部件（或元件）如何连接，各部分有什么关系等等。

（5）观察实验装置的安装。通过对实验装置安装的观察，可了解该装置的用途，使用了哪些仪器和元件以及仪器配置的顺序和方法等等。

（6）观察实验的操作过程。通过对实验操作过程观察，可了解操作前需做哪些准备工作，操作实验的顺序和过程怎样（例略）。

（7）观察实验的现象。对实验现象的观察，主要是观察现象产生的条件和过程。

例如，两根相距很近的平行导线，当通入相同方向的电流时，两者会相互吸引；当通入相反方向电流时，两者就互相排斥。

（8）观察实验的数据。实验数据的观察，要求观测的方法要正确，数字的读数要根据仪器最小刻度达到一定的准确度，记录测量的结果时必须明确数据的单位。

例如，测物体长度，观察刻度时要眼睛正视制度线，不能斜视，观察装在玻璃量筒里或玻璃量杯里水面到达的刻度时，视线要跟水面凹形的底部相平，观察水银温度计时，视线要和水银面最高处相平。

（9）观察教师的示范演示。对教师示范演示的观察，要观察教师规范化的安装实验装置，合理地安排实验程序和正确的操作过程以及演示物理现象、数据的读取和记录，如何得到实验结果等等（例略）。

5．物理实验中的观察方法

物理实验观察，通常采用的方法有：对比观察法和归纳观察法。

（1）对比观察法。人们认识事物、现象，往往是通过对两个事物、现象的对比，或把某一现象发生变化的前、后情况进行比较来实现的。

例如，观察物质熔解或凝固时的体积变化，就可以把石蜡放在烧杯里，先用酒精灯徐徐加热使其全部熔解。这时，观察到石蜡液面是水平的，标出液面与烧杯接触的高度。撤去酒精灯，等石蜡冷却全部凝固后，经过观察发现：石蜡面与烧杯接触的高度虽然没有明显的变化，但表面凹下去了。

又如，在学习沸腾现象时，可以观察液体在沸腾前和沸腾时的情况，并进行比较。这时，要求学生做到细致、敏捷、全面、准确地观察。结果会发现：沸腾前，液体内部形成气泡，气泡在上升过程中逐渐变大，达到液面后破裂。通过液体沸腾前、后的情况对比，可以得知：沸腾是液体内部和表面都进行剧烈地汽化的现象。

我们还可以人为地控制条件，使液体分别在常压、加压、减压下沸腾，比较不同情况下的沸腾现象可知：同一种液体，沸点随外界压强变化而改变；如果研究对象为不同液体，使它们在相同外界压强的条件下沸腾，通过对比实验观察可知，在相同的压强下，不同液体的沸点是不同的。

从以上两个例子可以看出：使用对比观察法，有利于掌握现象的特征以及它与其它类似现象的区别。

（2）归纳观察法。总结一些现象的一般规律，反映现象的实质时，或研究一些涉及变化因素较多的问题时，通常采用归纳观察法。即通过对个别现象分别进行观察，得到一些个别的结论，再分析、归纳，从而得出一般的规律。

例如，为了便于研究质点的加速度与力、质量的关系，就在先确定质量这个因素是不变情况下，观察加速度与力之间的关系；然后在确定另一个因素——力是不变的情况下，观察加速度与质量之间的关系；最后，通过归纳得出牛顿第二运动定律。

可见，使用归纳观察法，有利于掌握现象的实质以及研究比较复杂现象的一般规律。

总之，培养观察能力，要明确观察的目的、任务，激发学生的观察兴趣，要使学生养成善于观察、勤于思考的习惯，要教给学生观察的方法，对学生进行观察训练，要求观察得准确、全面、细致、敏捷。

6．实验结果的表示

实验结果的表示，首先取决于实验的物理模式，通过被测量之间的相互关系，考虑实验结果的表示方法。常见的实验结果的表示方法是有图解法和方程表示法。在处理数据时可根据需要和方便选择任何一种方法表示实验的最后结果。

（1）实验结果的图形表示法。把实验结果用函数图形表示出来，在实验工作中也有普遍的实用价值。它有明显的直观性，能清楚的反映出实验过程中变量之间的变化进程和连续变化的趋势。精确地描制图线，在具体数学关系式为未知的情况下还可进行图解，并可借助图形来选择经验公式的数学模型。因此用图形来表示实验的结果是每个中学生必须掌握的。

图解法主要问题是拟合面线，一般可分五步来进行。

①整理数据，即取合理的有效数字表示测得值，剔除可疑数据，给出相应的测量误差。

②选择坐标纸，坐标纸的选择应为便于作图或更能方使地反映变量之间的相互关系为原则。可根据需要和方便选择不同的坐标纸，原来为曲线关系的两个变量经过坐标变换利用对数坐标就要能变成直线关系。常用的有直角坐标纸、单对数坐标纸和双对数坐标纸。

③坐标分度，在坐标纸选定以后，就要合理的确定图纸上每一小格的距离所代表的数值，但起码应注意下面两个原则：

a.格值的大小应当与测量得值所表达的精确度相适应。

b.为便于制图和利用图形查找数据每个格值代表的有效数字尽量采用1、2、4、5避免使用3、6、7、9等数字。

④作散点图，根据确定的坐标分度值将数据作为点的坐标在坐标纸中标出，考虑到数据的分类及测量的数据组先后顺序等，应采用不同符号标出点的坐标。常用的符号有：×■等，规定标记的中心为数据的坐标。

⑤拟合曲线，拟合曲线是用图形表示实验结果的主要目的，也是培养学生作图方法和技巧的关键一环，拟合曲线时应注意以下几点：

a.转折点尽量要少，更不能出现人为折曲。

b.曲线走向应尽量靠近各坐标点，而不是通过所有点。

c.除曲线通过的点以外，处于曲线两侧的点数应当相近。

⑥注解说明，规范的作图法表示实验结果要对得到的图形作必要的说明，其内容包括图形所代表的物理定义、查阅和使用图形的方法，制图时间、地点、条件，制图数据的来源等。

（2）实验结果的方程表示法。方程式是中学生应用较多的一种数学形式，利用方程式表示实验结果。不仅在形式上紧凑，并且也便于作数学上的进一步处理。实验结果的方程表示法一般可分以下四步进行。

①确立数学模型，对于只研究两个变量相互关系的实验，其数学模型可借助于图解法来确定，首先根据实验数据在直角坐标系中作出相应图线，看其图线是否是直线，反比关系曲线，幂函数曲线，指数曲线等，就可确定出经验方程的数学模型分别为：

Y=a+bx，Y=a+b/x，Y=ab，Y=aexp（bx）

②改直，为方便的求出曲线关系方程的未定系数，在精度要求不太高的情况下，在确定的数学模型的基础上，通过对数学模型求对数方法，变换成为直线方程，并根据实验数据用单对数（或双对数）坐标系作出对应的直线图形。

③求出直线方程未定系数，根据改直后直线图形，通过学生已经掌握的解析几何的原理，就可根据坐标系内的直线找出其斜率和截距，确定出直线方程的两个未定系数。

④求出经验方程，将确定的两个未定系数代入数学模型，即得到中学生比较习惯的直角坐标系的经验方程。

中学物理实验有它一套实验知识、方法、习惯和技能，要学好这套系统的实验知识、方法、习惯和技能，需要教师在教学过程中作科学的安排，由浅入深，由简到繁加以培养和锻炼。逐步掌握探索未知物理规律的基本方法。

科学小实验及其原理5

关键词：小学科学；地球与宇宙；模拟实验

小学生认知能力和抽象思维能力还不够成熟。小学科学地球与宇宙领域知识相对抽象，不利于学生的理解和内化。开展模拟实验能够将抽象的知识形象化，有利于学生科学思维的发展和科学概念、知识的建构。

一、模型建构

教师在建构模型的过程中应当尽可能地符合实际，贴近原型和学生实际，以小学生认知� 对小学生来说，地球与领域的知识相对抽象，建构贴合实际的模型能够实现抽象向具体、陌生向熟悉的转化，从而更好地帮助学生内化知识。

在“昼夜交替现象模拟实验”中，教材中可以用乒乓球来对地球进行模拟，用手电筒来对太阳进行模拟，乒乓球与手电筒都贴近学生的现实生活，但用乒乓球模拟地球并不十分直观。针对这个问题，教师可以进行一定的创新，“昼夜交替现象”这一单元内容是沿着古人的足迹去探索地球的运动特点，教师可以将地球仪上的“小地球”拆下来，利用南北极的孔选股在竖直回形针上，在实验的构成中，学生可以捏着回形针来灵活控制“小地球”转动，所建立的模型更加贴近地球原型。此外，教师可以将手电筒上的灯罩取下，保证手电筒的光向四面八方照射，以此来贴近太阳原型。经过上述处理后的原型不仅直观形象，且贴近原型和学生生活，更便于学生对知识的理解和内化。

二、模拟实验的设计

1.兼顾纵横

教师在小学科学地球与宇宙领域模拟实验设计的过程中，要兼“顾”“纵”“横”，提升教学效率，其中“纵”指的是模拟实验设计各个环节要紧凑，环环相扣，“横”指的是实验设计的任务分工要保证合理性。地球与宇宙领域中的模拟实验相对复杂，学生不仅要运行各个“天体”，还要观察和记录实验现象，有时需要同时进行两个动作，这对小学生来说是不小的挑战。针对这个问题，教师可以引导学生进行任务分解，将分解后的小任务合理分配给各个小组成员，让小组成员各司其职，从而提升模拟实验的时效性。

2.把握细节

对小学科学课来说，在模拟实验的过程中要注重对实验操作细节的把握，保证模拟实验的科学性和规范性。教师在模拟实验设计的过程中应当为学生做好示范，讲解需要注意细节，避免实验失败。

三、模拟实验的操作

1.组织到位

在模拟实验中，在教师的引导下，学生大多能够合理地设计实验计划，但在具体操作的过程中，往往会出现各种各样的问题，这就需要教师做好组织工作，让学生按照规范的实验设计进行实验操作，同时教师要注意各个小组的实验进程，加强把控，引导实验的正常进行。

2.实验记录单的设计

小学生有着认知水平和表达能力较低的特点，且课堂时间有限，这就需要教师设计简单明了的实验记录单，便于学生看懂和记录实验结果，如可以采取判断、选择或填空等简单的方式让学生进行记录。

四、模拟实验的结果推理

1.类比推理

对小学科学地球与宇宙领域的模拟实验来说，其主要研究对象为地球与宇宙领域中的原型。因此，得出模拟实验结果并不是目的，重要的是要通过类比的方式揭示原型的规律和性质，以此来促进学生对知识的内化，从而实现科学概念和知识的建。

2.自主建构

对小学科学来说，其科学概念、知识的建构是一个思维加工过程，其中涉及分析、类比、概况、推理等各个思维环节，通过抽象向形象的转换，学生能够从感性认识提升到理性认识，从而提升学生科学思维能力[2]。在此过程中，教师应当注重学生科学概念与知识建构的自主性。如果教师代替学生将相关概念和知识讲述出来，模拟实验教学的开展则变得没有意义，不利于学生科学思维的培养。因此，教师应当发挥引导作用，引导学生通过交流和讨论发散思维，自主建构科学概念和知识。

综上所述，小学科学地球与宇宙领域模拟实验的开展是一项系统性的工程，教师应当对各个环节加以把握，注重细节，做好引导和组织工作，保证实验的有效性。

参考文献：

[1]韩 慧。小学科学地球与宇宙领域模拟实验的教学功能研究[D].北京：首都师范大学，2014.