黃領(lǐng)章
摘 要:本文主要討論高中物理教師在教學(xué)過程中,遇到教學(xué)難點(diǎn)而學(xué)生又難以理解和掌握時(shí),可以開創(chuàng)性地設(shè)計(jì)一些拓展性,趣味性的實(shí)驗(yàn),最好讓學(xué)生親自動(dòng)手去做,以利于學(xué)生能更好地掌握物理知識(shí)和規(guī)律。
關(guān)鍵詞:拓展性;實(shí)驗(yàn)?zāi)P?課外實(shí)驗(yàn)
對(duì)物理學(xué)科來說,學(xué)生從初中進(jìn)入高中之后,對(duì)很多物理知識(shí)的教學(xué)要求從定性的分析 提高到定量的計(jì)算,對(duì)學(xué)生的思維品質(zhì)要求有了很大的提高,特別是對(duì)農(nóng)村高中基礎(chǔ)不好,思維不強(qiáng)的學(xué)生來說,學(xué)習(xí)高中物理頓時(shí)感到很吃力。這時(shí),我們老師往往是講了基本知識(shí)和規(guī)律之后,通過大量的練習(xí)訓(xùn)練,讓學(xué)生掌握知識(shí)和規(guī)律,但往往收效不高。這時(shí),我們可以借助適量的實(shí)驗(yàn)手段,去幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。我們除了在課堂上做好演示實(shí)驗(yàn)之外,可以不斷挖掘、拓展更多的實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,要求學(xué)生課外親自動(dòng)手做一做,獲得切身的體驗(yàn),這對(duì)于提高教學(xué)效果大有幫助。
下面,我根據(jù)個(gè)人教學(xué)過程中的幾個(gè)實(shí)例,來闡述如何拓展實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,指?dǎo)學(xué)生開展課外實(shí)驗(yàn)。
一、學(xué)生自制游標(biāo)卡尺
長(zhǎng)度的測(cè)量是高中物理要求學(xué)生掌握的基本知識(shí),其中,游標(biāo)卡尺的使用又是一個(gè)重難點(diǎn)。教學(xué)中,教師會(huì)花大量的時(shí)間和精力去講解游標(biāo)卡尺的原理,并教會(huì)學(xué)生如何讀數(shù),甚至還給出了公式,讓學(xué)生套公式去讀數(shù),學(xué)生課堂上似乎也會(huì)了,但沒過幾天,又全部忘記了。究其原因,就是對(duì)游標(biāo)卡尺的原理沒有深刻的理解,要是能讓學(xué)生親自動(dòng)手做一把游標(biāo)卡尺,也許情況就不一樣了。
(一)制作材料
規(guī)格為59mm和39mm的PVC線槽各一根,有機(jī)板,磁片,單芯紅色膠皮導(dǎo)線(直徑1mm),單芯黑色膠皮鋁線等。
(二)制作方法
取規(guī)格為寬59mm,長(zhǎng)1500mm的PVC線槽板的上下端邊緣每隔40mm各鉆一個(gè)孔,每條邊緣鉆33個(gè)孔,再用紅色導(dǎo)線從上下端反復(fù)穿過小孔,就形成主尺刻度線。
取規(guī)格為寬39mm,長(zhǎng)500mm的PVC線槽板一根,按主尺的制作方法,制作10分度的游標(biāo)尺,將主尺上總長(zhǎng)度9個(gè)分度對(duì)應(yīng)在游標(biāo)尺上分成10等份,做成游標(biāo)尺。
按照實(shí)物對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu),把游標(biāo)尺鉗在主尺上,再按相關(guān)工藝流程做好內(nèi)抓,外抓,游標(biāo)卡尺就做好了。
做出來的游標(biāo)卡尺是按一定的比例放大的,可以讓學(xué)生拿手對(duì)實(shí)物進(jìn)行實(shí)際測(cè)量,讓學(xué)生去體會(huì)其中的原理。通過學(xué)生親自動(dòng)手去制作游標(biāo)卡尺,學(xué)生會(huì)對(duì)其原理有深切的體會(huì),會(huì)更好地理解,記憶其使用方法。
二、做連接體模型實(shí)驗(yàn)
連接體問題,是力學(xué)中的一個(gè)典型問題,兩個(gè)或以上的物體相互作用,就是連接體,分析時(shí)必須用到整體法或隔離法,它體現(xiàn)了整體與局部,局部與局部之間的相互關(guān)系。在教學(xué)過程中,學(xué)生苦于不會(huì)選取研究對(duì)象,沒有明確的對(duì)象思想,思想方法混亂,內(nèi)力外力不分。
為了讓學(xué)生有更深的體驗(yàn),我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)連接體模型實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生體會(huì)其中的物理學(xué)思想方法。
(一)器材:四塊相同的滑塊,四根相同的輕質(zhì)彈簧,鉤碼若干只,細(xì)繩一條,彈簧稱,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,紙帶,帶滑輪的長(zhǎng)木板。
(二)實(shí)驗(yàn)方案和步驟:①先測(cè)出彈簧的勁度示數(shù);②用彈簧稱勻速拉動(dòng)一塊滑塊,測(cè)出滑動(dòng)摩擦力;③用輕質(zhì)彈簧將四塊滑塊連接在一起,每塊最前面放置一條;④用細(xì)繩系住最前面的彈簧,細(xì)繩跨過滑輪,與鉤碼相連;⑤紙帶系在最后的滑塊上,穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;⑥讓滑塊在鉤碼的拉動(dòng)下,做勻加直線運(yùn)動(dòng),測(cè)出加速度。在運(yùn)動(dòng)過種中,用帶有刻度的紙條貼在彈簧上,觀察其伸長(zhǎng)量,計(jì)算每條彈簧的拉力;⑦依次分別取最后一塊滑塊,最后二塊,最后三塊,全部四塊為研究對(duì)象,結(jié)合牛頓第二定律,列出方程。
(三)分析數(shù)據(jù):四個(gè)不同的研究對(duì)象,質(zhì)量分別是M,2M,3M,4M,摩擦力分別是f ,2f,3f,4f,那么拉力是什么關(guān)系?會(huì)不會(huì)是F,2F,3F,4F?通過實(shí)驗(yàn)去體驗(yàn),去驗(yàn)證。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)較為復(fù)雜,應(yīng)在老師的指導(dǎo)下,學(xué)生自己動(dòng)手操作。這個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)質(zhì)就是在驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上改進(jìn),將一輛小車換成四塊滑塊,在滑塊前加置輕質(zhì)彈簧,測(cè)出拉力大小。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),能讓學(xué)生體驗(yàn)到為什么研究力學(xué)問題,進(jìn)行受力分析時(shí)一定要選取研究對(duì)象,怎么選取,怎么區(qū)分內(nèi)力和外力,進(jìn)而掌握整體法和隔離法。
三、可轉(zhuǎn)動(dòng)桿與固定桿的彈力方向問題
學(xué)生很容易明白,繩子只能對(duì)物體施加拉力,并且拉力方向只能沿著繩子方向,但對(duì)于桿而言,這要分兩種情況,即固定的不可轉(zhuǎn)動(dòng)的桿和鉸鏈連接一端的可轉(zhuǎn)動(dòng)的桿,所產(chǎn)生的彈力是不同的。
實(shí)驗(yàn)方案很簡(jiǎn)單,找兩根輕桿,其中一根將其一端固定在支架上,用手去作用另一端,發(fā)現(xiàn)無論力朝哪個(gè)方向,桿都不會(huì)動(dòng),說明固定桿對(duì)物體的作用力可朝任一方向。另一根將其一端用鉸鏈連接在支架上,讓其可自由轉(zhuǎn)動(dòng),用手去作用另一端,發(fā)現(xiàn)只有沿著桿的方向拉或推桿時(shí),桿才會(huì)不轉(zhuǎn)動(dòng),沿其它方向推或拉桿,桿都會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),這說明鉸鏈連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)桿只能產(chǎn)生沿桿方向的作用力。
以上三個(gè)拓展性的實(shí)驗(yàn),都有別于課本要求的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn),在我們看來,或許并不是“正統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn),甚至不是很嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)。但是,作為物理教師,只要能幫助學(xué)生加深理解物理知識(shí),都應(yīng)該想方設(shè)法讓學(xué)生去嘗試,不必一昧去追求實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性和規(guī)范性。在物理教學(xué)中,拓展性的實(shí)驗(yàn)隨處可見,只要我們老師多做有心人,用心去發(fā)現(xiàn),就會(huì)有收獲。
那么,怎么樣去拓展實(shí)驗(yàn)?zāi)P湍兀瑧?yīng)基于以下幾點(diǎn)原則:
(一)源于教材,高于教材。拓展性實(shí)驗(yàn)是基于教材教學(xué)需要,在教材演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)改進(jìn)演變而來,如自制游標(biāo)卡尺,連接體模型實(shí)驗(yàn)等。演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)是教材的主要組成部分,是基于教學(xué)大綱的要求而設(shè)的,有很強(qiáng)的知識(shí)性,規(guī)律性,可操作性,是經(jīng)過大量的實(shí)踐檢驗(yàn)的。拓展性實(shí)驗(yàn)可以在其基礎(chǔ)上,針對(duì)一些知識(shí)難點(diǎn),進(jìn)行一些改進(jìn)。比如,學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則,我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證速度的合成的平行四邊形定則。在摩擦力的教學(xué)中,我們可以設(shè)計(jì)出很多實(shí)驗(yàn),來說明摩擦力與摩擦因數(shù),與正壓力,與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系,還可以驗(yàn)證不管是靜摩擦力還是動(dòng)摩擦力,都可作為動(dòng)力,也可作為阻力等。
(二)源于習(xí)題,突破學(xué)生思維瓶頸。有些知識(shí)點(diǎn),無論我們老師怎么講,學(xué)生怎么做練習(xí),學(xué)生都不能深刻地理解。這時(shí),我們作為老師,就應(yīng)該去想一想,能不能通過某個(gè)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生能更好地理解呢?我們?cè)诮虒W(xué)中,老師總會(huì)歸納出不同的題型,分類給學(xué)生講,每類題型都會(huì)對(duì)應(yīng)一定的知識(shí)點(diǎn),對(duì)于難以突破的知識(shí)點(diǎn),我們老師就可以想方設(shè)法設(shè)計(jì)一些拓展性的實(shí)驗(yàn),供學(xué)生操作練習(xí)。因而,拓展性的實(shí)驗(yàn),很多可以從習(xí)題演變而來。比如共點(diǎn)力的平衡,是不是遵守力的平行四邊形定則呢,我們可以設(shè)計(jì)將一個(gè)籃球掛在墻上,用彈簧稱去測(cè)量出各個(gè)力的大小,看是否遵守力的平行四邊形定則。
(三)注重定性分析。做拓展性的實(shí)驗(yàn),不必要求所有的實(shí)驗(yàn)都做到嚴(yán)密規(guī)范,結(jié)果準(zhǔn)確,定性的分析同樣重要。對(duì)物理學(xué)來說,定性的分析和定量的計(jì)算同樣重要,至于哪些要求定量計(jì)算,哪些要求定性分析,這要看教材對(duì)知識(shí)的實(shí)際要求。
(四)安全性和可操作性。任何事情,安全都應(yīng)該放在第一位。拓展性實(shí)驗(yàn)是我們老師設(shè)計(jì)出來的,沒有經(jīng)過專家的論證,有些甚至沒有前人做過,作為老師,一定要充分考慮實(shí)驗(yàn)過程的安全性,實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的問題,并設(shè)法避免。同時(shí),應(yīng)該考慮實(shí)驗(yàn)的可操作性,必要時(shí)應(yīng)當(dāng)有老師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。
總之,鑒于物理學(xué)科的特點(diǎn),我們老師在教學(xué)過程中遇到很多問題,學(xué)生難以理解,老師都可通過形象的事例,貼切的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生更好地理解和掌握,這就是拓展性的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然,我們應(yīng)該充分利用學(xué)?,F(xiàn)有設(shè)備條件,很多實(shí)驗(yàn)如果能通過DIS傳感器去做,效果會(huì)好很多。即便沒有很先進(jìn)的設(shè)備,像農(nóng)村高中,也可以利用一些最基本最簡(jiǎn)單的器材,做好很多拓展性實(shí)驗(yàn)。