讓物理課堂“魔力十足”的低成本小實驗

徐海鵬

摘 要：讓教師發(fā)揮創(chuàng)造力自主設計的低成本實驗，并用這些實驗作為高中物理引入的重要組成部分可以極大地提高學生對物理知識的認知興趣。

關鍵詞：高中物理；低成本實驗；課堂引入

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）10-0060-2

現(xiàn)代教學論認為“良好的教學，乃在于喚起意外與驚訝的感覺”。如果一堂枯燥物理課的開始被老師設計得引人入勝、興致盎然，必能充分激發(fā)學生心理上的愛好和追求，激起學生的求知欲、探究欲，進而開展積極思考、合作交流，由質疑到釋疑，自然會起到事半功倍的教學效果。

新課引入雖然有很多種不同的手段，但根據筆者多年的教學經歷，用一些簡單但新奇低成本的小實驗引入新課，是最能調動學生興趣的?！芭d趣是最好的老師”，如果能在新課引入階段就能充分“吊起學生的胃口”，那么這一堂課就會有一個很好教學效果保證。同時，這類新奇的低成本小實驗也會讓老師“魔力”十足，充滿個人魅力，從而也使得學生因“親其師”而“信其道”。

下面選擇幾個在實際教學中筆者覺得效果比較好的課堂小實驗，與廣大物理同仁交流。

1 “楞次定律”：磁鐵“吸”銅

眾所周知，磁鐵只對鋼鐵有吸引作用，而對銅鋁等沒有吸引力。本實驗就是利用楞次定律原理實現(xiàn)銅線圈對快速運動遠離的磁鐵產生吸引效果，從而極大地突破學生對慣有思維的認識。

實驗材料：條狀強磁鐵，繞制好的多匝銅線圈，塑料玩具小車。

實驗操作：將銅線圈豎直固定在玩具小車上，并放置在水平桌面上，讓磁鐵的一極緩慢靠近銅線圈后，迅速抽離，由于楞次定律“來拒去留”的效果，小車會順著磁鐵抽離的方向運動。從而實現(xiàn)磁鐵“吸”銅的效果。

實驗注意點：為了有更好的演示效果，首先應該選擇光滑而堅硬的水平面，以大理石、瓷磚面為最佳，玻璃表面也可。其次應該選擇比較輕，且車輪轉動靈活的玩具小車。最后就是一般玩具小車車輪轉軸為鐵材料，會對實驗效果產生較大的影響，同時也可能讓學生對實驗結果的真實性產生質疑，建議用牙簽代替。

2 “探究感應電流產生的條件”：“跳繩”發(fā)電游戲

學生通過初中的學習都已經了解，電路中只有有了電源才能在回路中形成電流。而本實驗利用運動的導線切割地磁場磁感線產生感應電流，從而讓學生對此實驗中的電流有一種“無中生有”的新奇感。同時，本實驗還可以充調動學生參與，化實驗為“游戲”，以增加學生對教學的參與感。

實驗材料：10 m左右的跳繩、10～15 m長的銅導線、靈敏電流計或傳感器。

實驗操作：教師提前準備好兩端連接靈敏電流計或傳感器的“跳繩”，讓學生空出足夠的空間。讓兩個學生沿東西方向面對面站立。當兩名同學快速甩動“跳繩”時，由于跳繩中的銅導線切割地磁場磁感線，因而實現(xiàn)“無中生有”的發(fā)電效果。

實驗注意點：首先本實驗利用磁感強度很弱的地磁場來發(fā)電，為保證有足夠的實驗效果，繩應盡量長一些。但繩太長的話學生甩動的速度就會下降，同時考慮到在教室中的空間限制，多次實驗后取10 m左右較為合適。其次，兩名甩繩的同學應沿著東西方向站立，這樣就能保證繩與地磁場方向垂直。再次，就是應選用可分辨微安（μA）電流的靈敏電流計，如果實驗可見度不高，可以選用實物投影儀放大實驗效果。最后，10 m長的銅導線要快速甩動起來不容易，把它纏在跳繩上應該容易很多。

3 “焦耳定律”：錫紙短路電池點火

此實驗是用錫紙短接電池兩極獲得較大電流，電流產生的熱量聚集在局部形成高溫，從而實現(xiàn)點火。此種點火方式也是現(xiàn)代野外生存技能之一，但呈現(xiàn)在高中物理課堂中卻并不常見。如果教師能在做實驗的過程中略加一些魔術手法，將會讓學生驚訝地看到能“徒手”點火的物理老師。

實驗材料：紐扣電池或干電池，包裝口香糖或糖果用的錫紙，剪刀。

實驗操作：把錫紙剪成寬約1 cm，長約7 cm的矩形，對折后把中間大半區(qū)域剪成梯形，最窄處約為3 mm寬。用剪好的錫紙短接電池兩極，約一兩秒左右即可實現(xiàn)點火。

實驗注意點：本實驗的關鍵點在于如何在錫紙?zhí)囟ǖ奈恢每焖倬奂^多的熱量以實現(xiàn)局部高溫。為了實現(xiàn)這一目標錫紙必須折疊，同時折疊處剪成最窄的連接區(qū)，這樣折疊處的電阻相對最大，更利于電流產生熱量。本實驗的原理和操作都較為簡單，但不同錫紙和電池性質略有不同，為達到理想實驗效果，應當結合實際情況因地制宜。

4 “內能”：“空瓶”白霧

本實驗是高壓氣體在快速膨脹過程中對外做功，內能減少溫度降低，從而使得酒精蒸汽液化形成白霧。本實驗現(xiàn)象并不是很“神奇”，但本實驗中對高壓下可樂瓶爆裂可能的擔心，以及膠塞沖脫后發(fā)出的聲音，會讓學生對本實驗留下極其深刻的印象。

實驗材料：可樂瓶，橡膠塞，氣門嘴。

實驗操作：把可樂瓶側面打洞，安裝氣門嘴并做好密封，把橡膠塞用一根結實的細繩與瓶頸扎牢，瓶中滴少量純酒精，塞好橡膠塞。（這里橡膠塞的不可太緊，否則危險，具體松緊程度要多次試驗掌握）。由氣門打氣，當膠塞由于內部高壓噴出時可看到酒精液化的白霧，很吸引學生。

實驗注意點：本實驗成功的關鍵之一是瓶中酒精的量及橡膠塞的松緊程度，關鍵之二是在本實驗中學生的注意力容易被飛出去的橡膠塞所吸引，所以教師要做好注意力引導，以免學生只看了“熱鬧”忘了“門道”。

5 “機械能守恒定律”：單擺“撞”鼻子

本實驗是利用機械能守恒的原理，使單擺不可能在自由擺動過程中撞到比初高度略高的物體。本實驗本無新意，但如果讓一個學生把鼻子放在這個被撞物體的位置，則課堂中的實際實驗效果會有很大的不同。

實驗材料：單擺，離地較高的固定支點，長刻度尺。

實驗操作：把單擺吊在離地較高的固定支點上，用尺子量出參與同學鼻尖到地面的高度，讓單擺小球從略低于此高度的位置開始擺動，則單擺小球會很接近鼻尖，但不會撞到鼻子上。

實驗注意點：本實驗中第一個參與者在實驗中看到小球“鋪面而來”，會不由自主地向后本能躲避。本實驗的關鍵點是對第一個參與者行為進行的討論，經過討論后，再做同樣實驗會發(fā)現(xiàn)其實小球根本無法撞到鼻子上。

物理是一門以實驗為基礎的學科，同時實驗也是在高中物理課堂中最能引起學生興趣的部分。但課本中要求完成的學生實驗和演示實驗并不能真正讓大部分學生印象深刻，反而是那些教師根據自己上課內容需要補充的“臨時性”小實驗可以讓很多學生多年后仍“念念不忘”。

這種小實驗大多數(shù)成本低廉，操作簡便，完全符合物理課程標準中“學校和教師應根據課程標準的要求，安排足夠多的學生實驗和演示實驗”的要求，同時這種小實驗也貫徹了“人人動手做實驗，讓學生在動手動腦中快樂地學習”的基本教育理念。

參考文獻：

[1]黃英奇. 新課程理念下低成本實驗的研討[J]. 物理教學探討，2004，22（6）：15—16.

[2]楊凌霄.與高中物理新教材配套的幾個低成本實驗[J]. 物理教學探討，2012，30（10）：30—31.

[3]莊運武.論開發(fā)低成本物理小實驗的原則[J]. 物理教學探討，2014，32（6）：61—62.

（欄目編輯 王柏廬）