自制物理實(shí)驗(yàn)材料，開拓物理學(xué)習(xí)新途徑

魏智宇

摘 要：眾所周知，物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，在參與物理學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中，物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展是必不可少的。在應(yīng)試教育背景下，教師在組織物理教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候很少會(huì)在課堂上呈現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)，為了彌補(bǔ)這一缺陷，我們學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的時(shí)候，可以借助自制實(shí)驗(yàn)材料的方式自主實(shí)驗(yàn)。如此可以借助直觀的實(shí)驗(yàn)來幫助我們理解抽象的物理知識(shí)。那么，我們要如何自制物理實(shí)驗(yàn)材料呢？這是本文論述的重點(diǎn)所在。

關(guān)鍵詞：高中物理;物理實(shí)驗(yàn);自制實(shí)驗(yàn)材料;制作方法

既然物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，那么，物理學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展自然無法與實(shí)驗(yàn)相割裂。而物理實(shí)驗(yàn)的開展是由物理材料為支撐的。但是，在日常的學(xué)習(xí)活動(dòng)參與中，我們學(xué)生是無法接觸到專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)材料的。對此，則需要發(fā)揮我們自身的主觀能動(dòng)性，借助多樣化的方式來自制物理實(shí)驗(yàn)材料，由此自主操作物理實(shí)驗(yàn)，直觀地感知、理解物理知識(shí)。那么，究竟什么是自制物理實(shí)驗(yàn)材料呢？所謂的自制物理實(shí)驗(yàn)材料是指在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中，借助生活中常見的物品，自主設(shè)計(jì)和制作符合物理學(xué)習(xí)要求的實(shí)驗(yàn)材料。由于這些材料是由自己制作自己使用的，生產(chǎn)者與使用者是相融合的，所以我們將其稱為自制材料。那么，自制物理實(shí)驗(yàn)材料的方法有哪些呢？

1.仿制法

所謂的仿制法是指在制作物理實(shí)驗(yàn)材料的時(shí)候，立足現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀器從形態(tài)和結(jié)構(gòu)等方面對其進(jìn)行仿制。而進(jìn)行仿制所使用的材料大都是從生活中選取的。比如，在學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)這一內(nèi)容的時(shí)候，在課堂教學(xué)活動(dòng)開展中，教師一般會(huì)借助馬德堡半球?qū)嶒?yàn)來引導(dǎo)我們感知大氣壓的存在，但是由于這一實(shí)驗(yàn)常常會(huì)由于馬德堡半球密封困難，出現(xiàn)漏氣這一現(xiàn)象而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，所以，大部分教師直接借助語言描述的方式來代替直觀的實(shí)驗(yàn)。對此，在物理學(xué)習(xí)過程中，我選擇了生活中常見的掛鉤來作為實(shí)驗(yàn)材料。因?yàn)閽煦^的實(shí)驗(yàn)原理其實(shí)就是大氣壓在發(fā)生作用。由此，我借助掛鉤這樣證明了大氣壓的存在：首先，我將兩個(gè)掛鉤的吸盤相連，接著用大力氣向中心擠壓這兩個(gè)掛鉤，將兩個(gè)掛鉤吸盤中的空氣全都擠壓出來，借此使之僅僅地吸在一起。然后，我兩手各執(zhí)該吸盤的一端向反方向拉扯。在拉扯的過程中我發(fā)現(xiàn)，在我用盡力量的時(shí)候才能將其拉開，這就說明了，在我們的生活中大氣壓確實(shí)是存在的。由此可以看出，自制教具不僅可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足，還使我意識(shí)到了物理與生活的關(guān)系，為借助所學(xué)物理知識(shí)解決物理問題打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.改造法

所謂的改造法是指在物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開展中，由于物理實(shí)驗(yàn)材料在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能等方面存在一定的缺陷，此時(shí)，為了更好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，需要我們對其加以改造。以電磁阻力實(shí)驗(yàn)為例，該實(shí)驗(yàn)的開展在實(shí)驗(yàn)室里有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行該活動(dòng)的時(shí)候，明顯的實(shí)驗(yàn)反差會(huì)激發(fā)我們的探究興趣。但是，該實(shí)驗(yàn)在操作的時(shí)候存在一大缺陷，即由于鉛管是封閉的，小球的該鉛管中運(yùn)動(dòng)的時(shí)候無法直觀地看到其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。針對這一缺陷，我借助所學(xué)到的物理知識(shí)對其進(jìn)行了這樣的改進(jìn)：選取生活中常見的一塊厚鉛板，一塊木板。用相同材質(zhì)的廣告紙將這兩塊板的一面都貼上，借此保證這兩塊板表面的摩擦系數(shù)是一樣的。接著，將兩塊板分別墊高，借此形成傾角相同的兩個(gè)斜面。然后，將一塊磁性極強(qiáng)的磁鐵，分別從這兩塊板上滑下來。在磁鐵下滑的過程中，我發(fā)現(xiàn)，磁鐵在這兩塊板的下滑速度存在著較大的差異。通過下滑速度的差異生動(dòng)地揭示了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在改造物理實(shí)驗(yàn)材料的過程中我們需要注意一點(diǎn)，對實(shí)驗(yàn)的改造是以原有實(shí)驗(yàn)的缺陷為基礎(chǔ)的，要想有效地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)改造，需要我們對原有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行細(xì)致的觀察與分析，對原有的實(shí)驗(yàn)有一個(gè)深刻的理解，如此才能為改造實(shí)驗(yàn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.組合法

所謂的組合法主要是指在開展物理實(shí)驗(yàn)材料的時(shí)候，借助幾種較為常見且簡單的材料，對其加以改造組合，借此使實(shí)驗(yàn)材料更加完備、齊全。以研究彈簧的伸長量與彈力的關(guān)系這一實(shí)驗(yàn)為例，在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的時(shí)候，教師一般會(huì)借助下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來進(jìn)行操作：

在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)候，我們需要利用數(shù)學(xué)中所學(xué)習(xí)的函數(shù)有關(guān)內(nèi)容來解決問題。這對于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力有限的學(xué)生來說是一大難題。而且，在彈簧拉伸的的過程中，由于感官差異，所獲得的數(shù)據(jù)會(huì)存在一定的偏差，這就無法保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確、客觀。對此，我為了使該實(shí)驗(yàn)的操作更加的簡明、易懂，我借助生活中所處可見的材料，諸如彈簧、細(xì)線、木板以及砝碼等，將其組裝在一起構(gòu)成一個(gè)簡易的胡克定律探究儀，具體裝置如下圖所示：

在這樣組合實(shí)驗(yàn)材料的支持下，實(shí)驗(yàn)操作不僅簡單易行，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象愈加明顯，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

總之，在高中物理學(xué)習(xí)活動(dòng)開展中，我們需要對物理實(shí)驗(yàn)給予充分的重視。在操作物理實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，需要看到原有物理實(shí)驗(yàn)的不足，借助生活中常見的材料，借助多樣化的方式對原有實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，借此在簡單易行的實(shí)驗(yàn)操作中加深對基礎(chǔ)知識(shí)的理解，為學(xué)以致用的實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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