生活小實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用

周和建

(浙江省臺(tái)州市第一中學(xué),浙江 臺(tái)州 318000)

生活小實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用

周和建

(浙江省臺(tái)州市第一中學(xué),浙江 臺(tái)州 318000)

學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)比較感興趣，但實(shí)驗(yàn)器材的老舊以及教學(xué)課時(shí)的限制，對(duì)物理教學(xué)產(chǎn)生了較大的消極影響。為了彌補(bǔ)這一缺陷,教師應(yīng)利用生活中的材料來(lái)自制實(shí)驗(yàn)器材,滿足教學(xué)的需要。本文探討生活小實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用,以深化新課程改革、多方開(kāi)發(fā)課程資源，為教師提供參考。

生活小實(shí)驗(yàn);物理教學(xué);自制教具

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位

物理學(xué)不僅涵蓋基本概念和原理,還包括了在構(gòu)建這種知識(shí)體系過(guò)程中發(fā)展出來(lái)的科學(xué)研究方法等,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以起到全面提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的。戴爾的“經(jīng)驗(yàn)之塔”告訴我們:學(xué)習(xí)間接經(jīng)驗(yàn),應(yīng)該盡量從直接經(jīng)驗(yàn)入手,慢慢走向抽象,防止從概念到概念的“言語(yǔ)主義”,而物理實(shí)驗(yàn)就是最有效的直接經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)類選修課程的開(kāi)設(shè)有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究思維和動(dòng)手能力。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用

在物理學(xué)的發(fā)展歷程中,許多物理知識(shí)都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)構(gòu)建起來(lái)的。實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ),是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)學(xué)生有效掌握物理知識(shí)的重要手段。教師在物理教學(xué)中應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),加強(qiáng)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究,這些工作對(duì)促進(jìn)物理教學(xué)改革有著深遠(yuǎn)的影響。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

當(dāng)前,有部分學(xué)校功能教室還不健全,再加上實(shí)驗(yàn)室投入經(jīng)費(fèi)不足,實(shí)驗(yàn)儀器過(guò)于陳舊、老化,導(dǎo)致學(xué)生能做的實(shí)驗(yàn)非常少。有的老師即使能做,但是考慮到課時(shí)有限、進(jìn)度吃緊,就不去做了,取而代之的是教師在屏幕上做實(shí)驗(yàn),利用多媒體技術(shù)以假代真,這與過(guò)去在黑板上做實(shí)驗(yàn)完全類似,喪失了物理實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性。對(duì)于教學(xué)媒體，優(yōu)先選擇的采用次序應(yīng)是:觀察實(shí)驗(yàn)、播放視頻、電腦動(dòng)畫、展示圖片、語(yǔ)言表達(dá)。有些實(shí)驗(yàn)受環(huán)境、器材的局限,可視化程度不高,成功率不高,甚至無(wú)法動(dòng)手操作或者就沒(méi)有可用的儀器。學(xué)生由于喪失了關(guān)于這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的感性認(rèn)知,對(duì)物理現(xiàn)象、原理的接受和理解就顯得尤為困難,如一些學(xué)生感覺(jué)電學(xué)部分非常的抽象,筆者認(rèn)為原因在于他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)的缺失。

自制教具是實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的永恒話題，條件再好的學(xué)校也很難滿足教學(xué)各個(gè)方面的需要,加之廠商生產(chǎn)的教具總有一定的滯后性,而生活中就有很多廢棄物品,建立自制教具實(shí)驗(yàn)室,既可化廢為寶,又可拉近物理與生活的聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力。

4 生活小實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

生活小實(shí)驗(yàn)具有其先天的優(yōu)勢(shì):低成本的選材、高智慧的設(shè)計(jì)、深層次的探究。物理學(xué)家麥克斯韋曾說(shuō)過(guò):“一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)使用的材料越簡(jiǎn)單,學(xué)生就越熟悉,就越想徹底地獲得所驗(yàn)證的結(jié)果,這種實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值往往與儀器復(fù)雜程度成反比?！?/p>

生活小實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單,能較好地展示物理現(xiàn)象,更好地與課堂內(nèi)容相結(jié)合,吸引學(xué)生的注意力,在觀察和操作中積極思考問(wèn)題,充分提高實(shí)驗(yàn)技能,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。比如,判斷靜摩擦力的方向比較困難,主要原因是學(xué)生在生活中缺乏這方面的感性認(rèn)識(shí),教師可以通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生找到方法。在上課前布置學(xué)生帶鞋刷來(lái)上課,講解靜摩擦力時(shí),讓每個(gè)同學(xué)跟著老師操作:將一只鞋刷刷毛向下放在桌面上,用手斜向下推鞋刷使之即將在桌面上運(yùn)動(dòng),觀察一下刷毛向什么方向彎曲;也可以用兩只鞋刷,使刷毛相對(duì)地放在一起,推其中的一只鞋刷,在不產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的情況下,觀察刷毛的形狀有什么變化。

5 生活小實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用

家庭中的很多物品都可以拿來(lái)做小實(shí)驗(yàn)。例如,可樂(lè)瓶具有透明、絕緣性好、牢固、易加工等特點(diǎn),能用它來(lái)做許多小實(shí)驗(yàn)，如“完全失重現(xiàn)象”“水流星表演”等。利用玩具手槍測(cè)量子彈射出時(shí)的速度,利用電視機(jī)的熒光屏做靜電實(shí)驗(yàn)。

5.1 水滴自由下落運(yùn)動(dòng)的觀察

不管水滴做自由落體運(yùn)動(dòng)還是拋體運(yùn)動(dòng),由于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化迅速,無(wú)法觀察到細(xì)節(jié)和全過(guò)程,無(wú)法直觀地捕捉運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),受視覺(jué)暫留效應(yīng)的影響,我們看見(jiàn)的就是一股線狀水流。若我們借助于數(shù)碼相機(jī)或手機(jī),就可以消除上述的局限性。

如圖1所示,鐵架臺(tái)上的裝置為醫(yī)院打吊針?biāo)玫妮斠貉b置。輸液瓶?jī)?nèi)裝滿水,做適當(dāng)調(diào)節(jié),使水滴以不變速率一滴一滴下落。利用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍攝，從圖片上可觀察到相等時(shí)間間隔下落的水滴的點(diǎn)跡。

圖1

5.2 微小形變實(shí)驗(yàn)

5.2.1 把瓶捏扁

圖2

如圖2所示,取一只底面為橢圓的玻璃瓶,灌滿水,滴幾滴紅墨水,使液體成紅色以便觀察。取一根長(zhǎng)為25-30厘米的玻璃管(也可取損壞了的溫度計(jì)中的一小段,甩掉其中的水銀),沖洗干凈,插入橡皮塞中,但中間不能留空隙。將橡皮塞緊緊地塞住玻璃瓶口，因?yàn)槊?xì)現(xiàn)象,插入的玻璃管中有一段液體,液面高出橡皮塞。

如果用手?jǐn)D壓玻璃瓶前后側(cè)面,瓶在外力作用下發(fā)生微小的形變，但肉眼不能觀察到,可觀察到管內(nèi)的液面明顯上升。這時(shí)候可以問(wèn)學(xué)生:是什么原因?qū)е虏ＡЧ芤好嫔仙?學(xué)生或許會(huì)回答:熱脹冷縮。

為了排除這種影響,再用手捏住玻璃瓶的左右側(cè)面,管內(nèi)液面明顯下降。繼而,教師引導(dǎo)學(xué)生分析其主要因素是玻璃瓶的形變,因?yàn)闄M截面為橢圓,容積增大,導(dǎo)致液面下降,而熱脹冷縮只是次要因素。

實(shí)驗(yàn)表明:用玻璃管中液面的升降,能顯示玻璃瓶在外力作用下發(fā)生的微小形變。

5.2.2 自制激光筆實(shí)驗(yàn)

在彈力這一節(jié)課中,筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證桌面的微小形變,如圖3所示。采用的工具是:一支激光筆和一面小鏡子。桌面的微小形變用肉眼看不出來(lái),必須通過(guò)放大來(lái)觀察。書本上的實(shí)驗(yàn)需要一束光和兩個(gè)平面鏡。這種實(shí)驗(yàn)方法屬于實(shí)驗(yàn)室操作型的,不夠貼近我們的課堂教學(xué),所以學(xué)生的興趣不會(huì)太高。上課時(shí),需要一位學(xué)生配合,到后面的黑板上貼上一片平面鏡,反射激光筆發(fā)出的激光束,通過(guò)觀察前面黑板上的光斑運(yùn)動(dòng)情況,可知桌面發(fā)生了形變。學(xué)生對(duì)此極感興趣,課堂氣氛非?；钴S。

圖3

5.3 噴氣艇

如圖4所示,取一個(gè)鴨蛋,在一端鑿一個(gè)小孔,讓蛋液流出,用水沖洗干凈。取一塊泡沫塑料,用刀做成一艘小艇,在艇上挖一坑,使其能容納盛酒精的膠木圓蓋。拿兩段鐵絲,彎曲套住蛋殼兩側(cè),將鐵絲插在小艇上,使得蛋殼距膠木蓋約0.5厘米。放一棉球于膠木蓋中,倒入少量酒精。蛋殼內(nèi)注入適量的水，將小艇浮于水池中,用火柴點(diǎn)燃酒精棉球。一會(huì)兒,火將蛋殼內(nèi)水燒開(kāi),產(chǎn)生大量水蒸氣,從小孔中噴出,小艇向前運(yùn)動(dòng)。

圖4

噴氣艇與噴氣式飛機(jī)、火箭的原理是類似的,都是反沖運(yùn)動(dòng)的實(shí)例,遵守我們學(xué)習(xí)的牛頓第三定律和動(dòng)量守恒定律。

5.4 小水滴聚成大水滴

春雨的雨滴很小,雷雨的雨滴很大。小雨滴是如何變成大雨滴的呢?

圖5

如圖5所示,拿一根尖嘴的玻璃管(尖嘴半徑約0.6mm),另一端用橡皮管與水龍頭連接,尖嘴朝上固定在鐵架臺(tái)上。打開(kāi)水龍頭,使尖嘴噴射出一股水流,調(diào)節(jié)噴泉高為30cm到40cm,落至盆內(nèi)的水聲如春雨般。拿一根玻璃棒,與絲綢摩擦,使它帶上正電荷,置于噴泉上方約40cm處,會(huì)觀察到一個(gè)奇特的現(xiàn)象:小水滴變成了大水滴,落至盆內(nèi)的水聲如雷陣雨般。

在電荷的作用下,因?yàn)殪o電感應(yīng),在噴泉中的小水滴上感應(yīng)出了電荷,這些小水滴彼此靠近,受相鄰異種電荷的吸引而聚集,小水滴就聚成了大水滴。

6 結(jié)語(yǔ)

物理是一門從生活中、實(shí)驗(yàn)中觀察、歸納、總結(jié)出來(lái)的科學(xué)。教師提倡學(xué)生做課外小實(shí)驗(yàn),并鼓勵(lì)那些對(duì)實(shí)驗(yàn)有興趣的學(xué)生選擇物理實(shí)驗(yàn)類選修課程,完成實(shí)驗(yàn)類課題,能逐步養(yǎng)成良好的思維方式和操作習(xí)慣。

[1] 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))[S].北京:人民教育出版社,2003:10.

[2] 教育部基礎(chǔ)教育司.走進(jìn)新課程[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2002:6.

[3] 鮑美玲.高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析與策略[J].科技信息(教學(xué)研究),2011,(9).

[4] 趙力紅.低成本、高智慧、深探究(一)[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn),2006,(2).

[5] 李汀萍，羅春.激光筆在高中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2004,(7).