如何做好中學(xué)物理實驗教學(xué)

李秀清

【摘要】物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)習(xí)中實驗是必不可少的部分，很多物理定律來源于物理實驗。通過物理實驗，不僅可以提高學(xué)生的動手能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力和科學(xué)思維能力。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理;實驗;探究

一、課前要準備充分

要讓學(xué)生順利完成實驗，教師應(yīng)做好各項準備工作，如設(shè)計實驗環(huán)節(jié)，時間安排，準備器材，對實驗儀器的檢查和調(diào)試，教師要親自做一下實驗，對實驗中可能出現(xiàn)的問題或故障要預(yù)先考慮并能及時解決。在學(xué)生實驗前，應(yīng)先讓學(xué)生了解儀器的規(guī)格、結(jié)構(gòu)、使用方法和注意事項。

例如，觀察水的沸騰的實驗，要先準備好實驗器材，并準備熱水，否則學(xué)生在實驗中燒開水就會用好長時間。在做串并聯(lián)電路時，因為用學(xué)生電源，所以要提醒學(xué)生電壓檔的選擇，電流表和電壓表正負極的連接，還要考慮小燈泡燒壞的情況，應(yīng)多準備一些放著備用。

二、創(chuàng)設(shè)問題情境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

愛因斯坦說，興趣是最好的教師。物理實驗課對于學(xué)生來說要比正常的理論課更有趣味性。利用這一點，適當(dāng)引入新穎的實驗設(shè)計，可以充分激發(fā)學(xué)生的探索興趣，讓學(xué)生對于教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生好奇心，激發(fā)學(xué)生的求知欲和興趣，調(diào)動學(xué)生的主動性和積極性。

如何讓學(xué)生喜歡上物理實驗?zāi)?？我們可以根?jù)物理教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生通過動手實驗、觀察和分析，理解物理規(guī)律。例如，在講重力時，讓小金屬片和紙張一起下落，小金屬片先落下，為什么？接著把小紙片揉成一團，再做一次實驗，有什么不同？然后也拿出真空管來做實驗，有什么現(xiàn)象？通過創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)了學(xué)生的求知欲。

從生活走向物理，從物理走向社會，生活中很多常見的現(xiàn)象都與物理學(xué)相關(guān)。教師在教學(xué)過程中，創(chuàng)設(shè)一些生活中的物理實驗，讓學(xué)生感受到實驗的趣味性。如在講微小形變時，可用一空的扁形玻璃瓶，封口處帶一個細小的吸管，瓶里裝滿水，可加點紅色或黑色墨水，讓水有顏色，當(dāng)用手擠壓瓶子時，水會從吸管溢出。此實驗取材容易，效果明顯，學(xué)生可以自已完成。

又如，在講沸點和大氣壓強的關(guān)系時，可做如下實驗，讓學(xué)生思考：將燒瓶裝水加熱至水沸騰后移去酒精燈，水會停止沸騰，迅速將燒瓶塞上瓶塞，把燒瓶倒置并向瓶底澆冷水，觀察到燒瓶內(nèi)的水第二次沸騰起來，為什么？通過觀察實驗現(xiàn)象，學(xué)生會覺得不可思議，想要找出原因，這樣就激發(fā)了他們的求知欲。

三、在實驗中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

中學(xué)物理實驗中常用到驗證性實驗和探究性實驗。驗證性實驗是學(xué)生對已有的實驗結(jié)論進行驗證的實驗。驗證性實驗培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力，使其掌握實驗原理和實驗結(jié)論。探究性實驗是在不知道結(jié)果的情況下，先由教師啟發(fā)，提出問題和假設(shè)，再由學(xué)生設(shè)計實驗方案，確定實驗器材和實驗步驟，這調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。學(xué)生在實驗過程中遇到問題，通過分析、思考，動手探索、解決問題，在這一過程中加深了對實驗的理解，也在內(nèi)心獲得一定的信心和成就感，更能激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的動力，通過這種方式培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、分析能力和科學(xué)探究能力。因此在學(xué)生的分組實驗中，要讓學(xué)生多動手、多動腦，使其學(xué)會自主分析問題并解決問題。

例如在做電學(xué)實驗測未知電阻R的阻值時，先啟發(fā)學(xué)生探究實驗的流程：明確實驗?zāi)康摹缹嶒炘怼佬枰獪y量的物理量—實驗所需要的器材—設(shè)計實驗過程—分析實驗數(shù)據(jù)—得出實驗報告。讓學(xué)生自己列出實驗器材，畫出實驗電路，并自己連接電路。在實驗過程中，學(xué)生常會遇到一些問題，比如電流表、電壓表讀數(shù)太小，或電流表、電壓表不會轉(zhuǎn)，教師不要指出錯誤的地方，而應(yīng)適當(dāng)引導(dǎo)，讓學(xué)生自己檢查電路問題，解決問題。有時教師還要故意設(shè)一些“關(guān)卡”讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，尋求辦法解決問題。如在講多用電表的原理與使用的實驗時，可布置一個任務(wù)，將一個電流表（量程是600uA，內(nèi)阻為1000Ω）改成一個可測電阻的歐姆表。學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識，知道了實驗原理——閉合電路的歐姆定律，于是設(shè)計了如下的電路圖A。

學(xué)生還列出了所需的實驗器材。接著，教師提出更進一步的問題：如果要把它改成中值電阻為800Ω的歐姆表，這樣的電路是否滿足要求？學(xué)生進行思考和討論后回答：電表電阻比中值電阻大，所以這樣的電路不行，應(yīng)該再并聯(lián)一個電阻，于是修改成了電路圖B。接下來就是選擇器材的問題。教師提醒，電源是一節(jié)電池1.5V ，如果要知道所選器材的規(guī)格，我們最好計算出R和R1的阻值，如何算出R和R1的阻值？學(xué)生根據(jù)閉合電路歐姆定律和電流表滿偏和中值的情況分別列式，聯(lián)系方程求解，選擇了合適的實驗器材。學(xué)生通過提出問題、分析問題和解決問題，加深了對萬用表原理的理解。

在實驗課上，學(xué)生是活動的主體，教師是主導(dǎo)，教師提出實驗活動內(nèi)容，讓學(xué)生主動參與，動手、動腦，獨立完成或者協(xié)作完成實驗操作。對于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，教師可個別指導(dǎo)，實驗完成后，引導(dǎo)學(xué)生對觀察到的物理現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)進行歸納總結(jié)，得出相關(guān)的規(guī)律。學(xué)生在實驗中全程參與，從實驗的設(shè)計、操作、觀察、分析到數(shù)據(jù)的處理，使學(xué)生的動手能力和探究能力得到提高。

在引導(dǎo)學(xué)生實驗時，教師可以在實驗過程中滲透科學(xué)方法，讓學(xué)生學(xué)習(xí)在物理實驗中應(yīng)用科學(xué)方法。例如，在講牛頓第一定律時，不斷減小小車受到的阻力，根據(jù)小車的運動情況，推導(dǎo)出當(dāng)小車在不受阻力時的運動狀態(tài)，用了理想模型法和極限法的科學(xué)方法;在講牛頓第二定律時，先控制小車質(zhì)量m不變，研究a與F的關(guān)系，再控制F不變，研究a與m的關(guān)系，再綜合起來，得出a與m和F的關(guān)系，用了控制變量法;在講串并聯(lián)電路的電阻、分力與合力時用了等效替代法;在講卡文迪許扭秤實驗時，由萬有引力引起的微小轉(zhuǎn)動形變轉(zhuǎn)移到光點的移動，起到了化小為大的效果，是放大法;在講用單擺測量重力加速度時，用秒表測量50次全震動的時間，再算出單擺周期，減少誤差，是累加法;在講密度時，測石塊的體積，通過測量將石塊放入量筒中排開水的體積，是轉(zhuǎn)化法。在實驗教學(xué)中滲透科學(xué)方法，可以訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維能力，提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力。

四、用信息技術(shù)輔助物理實驗

一個成功的物理實驗就是一個完整的物理情景，重現(xiàn)這些物理情景，可以使學(xué)生輕松認識物理現(xiàn)象和理解物理規(guī)律。因此，我們不僅要做好演示實驗和學(xué)生分組實驗，而且要在條件允許的情況下盡可能地將演示實驗改成學(xué)生實驗，讓學(xué)生有更多機會動手實踐。但受到實驗條件的限制，有的實驗無法動手完成，就可以借助信息技術(shù)輔助完成實驗過程。

有些宏觀、微觀世界的物理現(xiàn)象， 無法在實驗中直觀地看到，可利用flash制作課件進行模擬展示。例如微觀粒子運動規(guī)律、天體運動規(guī)律，用flash做出的動畫可以生動、形象地展現(xiàn)它們的運動過程，將抽象的物理知識轉(zhuǎn)成具體的物理現(xiàn)象，呈現(xiàn)在學(xué)生面前。

對于實驗過程進行比較快的實驗，可以先讓學(xué)生做實驗，了解實驗過程和實驗現(xiàn)象，再通過多媒體課件呈現(xiàn)實驗過程的慢鏡頭，讓學(xué)生仔細觀察。例如：先讓學(xué)生做平拋運動實驗，學(xué)生只能大致知道它的運動軌跡，而通過多媒體呈現(xiàn)慢鏡頭，學(xué)生可以知道某一瞬間物體的位置和運動狀態(tài)，便于學(xué)生分析物體的運動規(guī)律。

對于一些復(fù)雜的實驗，可用微課來協(xié)助實驗教學(xué)。微課時長在5～10分鐘之間，主要講解實驗的原理、步驟和注意事項，指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范地操作實驗儀器，特別是一些復(fù)雜實驗，基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生在實驗前可以反復(fù)觀看，掌握其實驗過程和知識要點，提高獨立操作的能力。

對于因?qū)W校設(shè)備欠缺而無法開展實驗的問題，可采用仿真實驗室，利用先進的計算機技術(shù)進行模擬實驗。如NB物理實驗軟件，專門為中學(xué)物理而設(shè)計的仿真實驗室。教師可利用仿真實驗室讓學(xué)生先模擬實驗，了解實驗過程和調(diào)試，做實際實驗操作前的預(yù)習(xí)，也可以在實際實驗操作后用仿真實驗室對一些問題做進一步的探究，還可以在課后根據(jù)自己的興趣，在家里建自己的實驗室，盡情發(fā)揮想象力，自由設(shè)計實驗，而不用擔(dān)心實驗器材問題和安全問題。學(xué)生在仿真實驗中可以看到實驗過程的相關(guān)數(shù)據(jù)，比如，做電學(xué)實驗，可看到電流流向，在實驗操作出錯時，還會指出錯誤的地方，讓學(xué)生改正錯誤，掌握相關(guān)知識。通過仿真實驗室，學(xué)生的思維可以自由發(fā)揮，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

總之，物理實驗是物理教學(xué)的重要部分，能培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力和實驗探究能力。我們應(yīng)該盡可能讓學(xué)生多做實驗，做好每一次實驗，在實驗中滲透科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。并且，在無法開展實驗的條件下，可以利用信息技術(shù)輔助學(xué)生完成實驗，用仿真實驗室讓學(xué)生自由實驗。通過“做中學(xué)”，學(xué)生在實驗過程中體驗科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，掌握物理規(guī)律。

【參考文獻】

郭志勇.信息技術(shù)在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（03）：39-40.

喬秀宏.新課程標準下高中物理探究式實驗教學(xué)研究[J]. 課程教育研究，2019：49-50.

邢建芳，張德軍.談中學(xué)物理實驗常用方法[J].寧夏教育，2007（09）：49.