高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探

李海彬

摘 要： 物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)是增加學(xué)生體驗(yàn)的一種有效方式，可以使學(xué)生獲得比較充分的學(xué)習(xí)資料，夯實(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中作用重大，它通過形象直觀的特點(diǎn)及啟發(fā)特點(diǎn)把學(xué)生的思想認(rèn)識提高到一個新的高度，讓學(xué)生積極主動地尋找寶藏。演示實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生觀察、思維能力、創(chuàng)新能力的重要手段，是完成教學(xué)活動必不可少的環(huán)節(jié)，因此演示實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中占有重要位置。

關(guān)鍵詞： 高中物理 演示實(shí)驗(yàn) 學(xué)習(xí)興趣 物理思維能力

中學(xué)物理教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)是通過具體的物理現(xiàn)象的展示將抽象的理論形象化，幫助學(xué)生觀察物理現(xiàn)象，增加感性認(rèn)識，提高學(xué)習(xí)興趣和物理思維能力的重要教學(xué)手段。演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)劣直接影響教學(xué)效果的強(qiáng)弱。我結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐談?wù)勓菔緦?shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。

一、演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有直觀性

演示實(shí)驗(yàn)是教師在講臺附近進(jìn)行操作的具有示范和指導(dǎo)意義的實(shí)驗(yàn)，所用器材可見度高，便于學(xué)生觀察儀器的外形、構(gòu)造特點(diǎn)及儀表的刻度，布局也一目了然，使學(xué)生觀察后能留下深刻印象。比如，魯科版必修一中第四章第二節(jié)為了研究微小形變，我設(shè)計(jì)了以下兩個實(shí)驗(yàn)。

1.觀察桌面的微小形變

用激光器射出的一束激光經(jīng)平面鏡反射后在天花板上形成一個光點(diǎn)，當(dāng)用手壓桌面時，并不需要多大的力就能看到光點(diǎn)明顯移動，這說明手壓桌面使桌面發(fā)生了形變。

2.觀察玻璃瓶的微小形變

在扁平玻璃瓶中裝滿水，瓶口用中間插有細(xì)管的軟木塞塞上。使軟木塞塞緊瓶口，瓶內(nèi)的水就上升到玻璃管中，在瓶子不同部位擠壓瓶身，可以看到玻璃管中水位呈上升或下降，這說明玻璃瓶發(fā)生了形變。

通過以上兩個演示實(shí)驗(yàn)把微小形變這一枯燥無味理論性較強(qiáng)的知識變得形象直觀了，學(xué)生由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

二、演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有趣味性

演示實(shí)驗(yàn)簡單方便、生動、形象、真實(shí)、可靠，極富有趣性和探索性，尤其對學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，極易喚起他們的直接興趣。比如，魯科版必修一中第四章第一節(jié)研究物體的重心位置，我設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：用厚紙或薄卡片做兩個相同的圓錐體，用膠水或膠紙把它們對接在一起。然后，把一本大書和一本小書相隔一定距離，書脊朝上放在桌上，在書上架兩根筷子做軌道，讓筷子在高的一端比稍低的一段略為撇開些。把圓錐體放在較低端的軌道上，我們會發(fā)現(xiàn)圓錐體向上滾動。反常的實(shí)驗(yàn)出乎學(xué)生意料，使他們興趣盎然，很容易喚起他們的好奇心，激發(fā)他們的求知欲望。

在第六章第一節(jié)中的關(guān)于慣性，可以設(shè)計(jì)如下演示實(shí)驗(yàn)：把一本較厚重的書用細(xì)繩扎一圈，然后將細(xì)繩的一端懸掛起來，另一端用手牽著。先迅速用力將細(xì)繩一拽，可以發(fā)現(xiàn)細(xì)繩下端斷開；再來一次，但注意拉力逐漸加大，直到細(xì)繩斷開，可以發(fā)現(xiàn)是細(xì)繩的上端斷開，兩次拉斷細(xì)繩的結(jié)果不同，很容易喚起他們的好奇心，激發(fā)他們的求知欲望。這樣學(xué)生會帶著一種急于找到答案的心情聽課，比開門見山的講授更能引起學(xué)生的有意注意，從而為教學(xué)服務(wù)。

三、演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有啟發(fā)性

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可能對某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象理解起來較費(fèi)力，此時可安排一些啟發(fā)性小實(shí)驗(yàn)。比如在研究自由落體運(yùn)動時，要讓學(xué)生理解無論是重的物體還是輕的物體在真空中從相同的高度下落時間相同很難，相反地可能會根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)得出錯誤結(jié)論。根據(jù)這一現(xiàn)象，我們可以設(shè)計(jì)用牛頓管演示實(shí)驗(yàn)，將小紙片和硬幣放進(jìn)玻璃管，當(dāng)玻璃管內(nèi)有空氣時，把玻璃管倒立過來，觀察到硬幣先到達(dá)玻璃管底。在抽去玻璃管內(nèi)的部分空氣，再將玻璃管倒立過來，發(fā)現(xiàn)紙片和硬幣下落高度差減小了。繼續(xù)抽取玻璃管內(nèi)的空氣，使其逐漸接近真空，發(fā)現(xiàn)紙片和硬幣基本同時到達(dá)底端。演示實(shí)驗(yàn)通過提供豐富的感性材料，變抽象為形象，通過觀察啟發(fā)思維，使學(xué)生更好地認(rèn)識客觀規(guī)律，發(fā)展能力，培養(yǎng)興趣。

四、演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有驚險性

學(xué)生學(xué)習(xí)的動機(jī)不但可以由內(nèi)驅(qū)力激發(fā)，而且可以由外在的刺激誘因引起，“驚險”而引人入勝的演示實(shí)驗(yàn)對學(xué)生而言就是強(qiáng)烈刺激的正誘因，能極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，集中注意力，增強(qiáng)記憶效果。這里的驚險是有驚無險，不能出現(xiàn)任何意外。力學(xué)里常用的是雞蛋。例如演示慣性現(xiàn)象時，取一杯子，裝半杯水，用硬片蓋好，上面放一雞蛋，用力迅速彈出紙片，雞蛋卻落入水中。在研究沖量定理時，用力將雞蛋扔向四人抻起的床單上而雞蛋不碎。在熱學(xué)中，常用醋，將醋燒開沸騰后將手放入沸騰的鍋內(nèi)而手卻毫無損傷。在電學(xué)里，站在干木凳上用手觸摸火線卻安然無恙。學(xué)生在唏噓之后深刻領(lǐng)悟到物理的博大精深。

五、演示實(shí)驗(yàn)具有替代性

實(shí)驗(yàn)中有些有毒的實(shí)驗(yàn)不能做，因此需要想辦法代替。在托里拆利實(shí)驗(yàn)中要用到汞，由于汞有毒，大綱中對此實(shí)驗(yàn)已不做要求，我們可以用水代替，玻璃管可以用塑料管代替。對于液化實(shí)驗(yàn)中要用到乙醚，乙醚也是有毒的且易揮發(fā)，這時我們可以用丁烷氣體代替。比如魯科版3-5第一章第二節(jié)動量守恒定律，研究船靜止在水面上，人從船頭走到船尾，可用光滑板架在光滑圓柱形筆上替代船靜止在水面上，用小車由靜止運(yùn)動替代人從船尾走到船頭。用“水火箭”的發(fā)射替代火箭的發(fā)射。先在一個塑料可樂瓶中裝進(jìn)大半瓶水，然后在可樂瓶瓶蓋中心打一小孔，再找一個大小適合的橡皮塞，在其中央打一小孔，并裝上自行車的氣門芯。將橡皮塞用力塞入塑料可樂瓶的瓶口，把中間打孔的瓶蓋旋緊，讓氣門芯露在外面。剪下另一個可樂瓶的瓶口部分，用膠布粘在前一個可樂瓶的瓶底，做成火箭頭，在靠近尾部的地方裝上定向尾翼，“水火箭”就做好了。把“水火箭”倒立，放在鐵架臺的鐵圈上，用打氣筒通過氣門芯向可樂瓶內(nèi)打氣，使瓶內(nèi)空氣達(dá)到一定壓強(qiáng)，緩慢旋開瓶蓋，水將橡皮塞沖開并向下高速噴出，由于反沖作用，“水火箭”沖向天空。

六、演示材料具有廣泛性

我們手頭的鋼筆、鉛筆、文具盒、小刀、橡皮、飲料瓶、硬幣、眼鏡、氣球等都可以充當(dāng)實(shí)驗(yàn)材料演示物理規(guī)律。以水杯為例，水杯配合其他物體可做多個實(shí)驗(yàn)：可做覆杯實(shí)驗(yàn)、慣性實(shí)驗(yàn)、滾動摩擦、滑動摩擦實(shí)驗(yàn)、內(nèi)部盛水后可用作放大鏡、內(nèi)部盛水后插入一支筆可作折射實(shí)驗(yàn)、內(nèi)部盛水后敲擊它發(fā)聲，可觀察到水的振動，從而研究聲現(xiàn)象，等等。

演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中有不可替代的作用。尤其在當(dāng)今素質(zhì)教育的大背景下，在物理教學(xué)中實(shí)施素質(zhì)教育，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能起到不可估量的作用。教師只有明確了演示實(shí)驗(yàn)的重要性，掌握了正確的方法，才能使學(xué)生的觀察和思維活動緊密結(jié)合，用觀察促進(jìn)思維活動的展開，又用思維指導(dǎo)觀察活動的進(jìn)行，逐步掌握物理概念和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和思維能力，才能使物理教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。此外，教師對待演示實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度也會對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)起到潛移默化的作用。