如何利用演示實(shí)驗(yàn)輔助物理教學(xué)

朱麗敏

摘? ?要：演示實(shí)驗(yàn)是以教師示范為主的實(shí)驗(yàn)，主要目的是將相關(guān)的物理現(xiàn)象直觀呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、討論，完成教學(xué)任務(wù)。演示實(shí)驗(yàn)是物理課堂教學(xué)的重要組成部分，承載著重要的教育教學(xué)任務(wù)。在物理教學(xué)中，教師要充分利用演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)觀察，并積極思考、討論、改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)。只有這樣，才能取得理想的物理教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)? ?物理教學(xué)? ?教學(xué)創(chuàng)新

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，物理概念和規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上抽象總結(jié)出來的。中學(xué)物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)主要包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。如何培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，讓學(xué)生真正感受到物理世界的奧妙，提高課堂教學(xué)效率，是物理教師需要重點(diǎn)思考的問題。最高效的方法就是將教學(xué)內(nèi)容與演示實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合，吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性，發(fā)展學(xué)生的物理綜合能力。

一、設(shè)置懸念，引入新課

課堂上簡短而精彩的演示實(shí)驗(yàn)對學(xué)生有很強(qiáng)的吸引力，容易激發(fā)學(xué)生的求知欲和探究欲，從而促使學(xué)生主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)，成為課堂教學(xué)的主體。在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)中，教師可以充分運(yùn)用具有趣味性、簡潔性的演示實(shí)驗(yàn)，在課堂教學(xué)中設(shè)置懸念，激發(fā)學(xué)生深入探究新知識(shí)的欲望，集中學(xué)生的課堂注意力。

例如，在教學(xué)“大氣壓強(qiáng)”前，筆者給學(xué)生演示了“瓶吞蛋”的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生觀察到雞蛋比瓶口大，當(dāng)學(xué)生看到雞蛋被瓶口“吞”進(jìn)去時(shí)，學(xué)生會(huì)對這個(gè)現(xiàn)象感到很好奇。此時(shí)，筆者適時(shí)提出導(dǎo)入問題：“上述實(shí)驗(yàn)中，雞蛋被吞進(jìn)瓶口受到了什么力的作用？”學(xué)生自然能想到雞蛋一定受到一個(gè)向瓶子內(nèi)部作用的力，而這個(gè)力只能是大氣產(chǎn)生的壓力，由此引入新課。在這個(gè)過程中，演示實(shí)驗(yàn)起到了設(shè)置懸念、引發(fā)學(xué)生思考的作用，能為課堂教學(xué)做好鋪墊。

二、激趣誘思，彰顯學(xué)生主體地位

演示實(shí)驗(yàn)具有生動(dòng)形象的特點(diǎn)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生的深度思考。在物理課堂中運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)，能激活學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)，點(diǎn)燃學(xué)生的探究熱情，彰顯學(xué)生的課堂主體地位。

例如，在引導(dǎo)學(xué)生探究“沸點(diǎn)的影響因素”時(shí)，筆者演示了一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：將燒瓶中的水放在酒精燈上加熱，一段時(shí)間后水會(huì)沸騰，把酒精燈拿開，水馬上不再沸騰。將燒瓶迅速塞上瓶塞，并將其倒置，在燒瓶的底部淋上一小杯冷水，這時(shí)學(xué)生觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，燒瓶內(nèi)原來停止沸騰的水居然可以重新沸騰。在演示實(shí)驗(yàn)后，筆者提問：“為什么澆冷水后燒瓶中的水會(huì)重新沸騰呢？”此時(shí)學(xué)生會(huì)對觀察到的現(xiàn)象產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣，從而非常樂意去探究現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。這樣的演示實(shí)驗(yàn)既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)與探究物理知識(shí)的興趣和熱情，又彰顯了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，能發(fā)展學(xué)生的物理思維能力。

三、消除疑惑，深化學(xué)生對知識(shí)的理解

教材上的知識(shí)都是通過長期的實(shí)踐總結(jié)和科學(xué)的推理概括形成的，經(jīng)得起實(shí)踐證明。但是如果這些現(xiàn)象或結(jié)論與學(xué)生已有的認(rèn)知相矛盾，或者學(xué)生對這些現(xiàn)象很陌生，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生排斥心理，不愿接受新知識(shí)。此時(shí)，教師可以利用形象直觀的物理演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀了解真實(shí)的物理現(xiàn)象，深化學(xué)生對知識(shí)的理解，使學(xué)生更好地接受和應(yīng)用這些物理知識(shí)。

例如，在教學(xué)“光的色散”時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在日常生活中經(jīng)常能看到白光和彩虹，但對“白光為什么是復(fù)色光”以及“彩虹是怎樣形成的”仍然不理解。因此，在課堂上，筆者用三棱鏡和手電筒進(jìn)行了色散演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察一束白光被三棱鏡折射后變成了七色光——彩虹的過程。學(xué)生在觀察演示實(shí)驗(yàn)的過程中，能消除疑惑，從而樂于接受新知識(shí)，并對知識(shí)產(chǎn)生更深的理解。

四、攻堅(jiān)克難，增強(qiáng)學(xué)生自信心

物理作為一門研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，具有一定的抽象性和復(fù)雜性。當(dāng)學(xué)生面對難度較大的物理知識(shí)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的畏難心理。此時(shí)，教師可以運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)直觀展示重難點(diǎn)知識(shí)，幫助學(xué)生直觀理解物理知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

例如，在引導(dǎo)學(xué)生探究“測量水平運(yùn)動(dòng)物體所受的滑動(dòng)摩擦力的大小”時(shí)，由于學(xué)生拉動(dòng)木塊時(shí)無法保證其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即無法利用二力平衡的知識(shí)測量出滑動(dòng)摩擦力的大小。此時(shí)，如何準(zhǔn)確測量出水平運(yùn)動(dòng)物體所受的滑動(dòng)摩擦力的大小，成為學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的第一個(gè)難點(diǎn)，阻礙了學(xué)生后續(xù)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。為了攻克這一難點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：將彈簧測力計(jì)固定不動(dòng)，將木塊連在測力計(jì)的掛鉤上，并置于長木板上，拉動(dòng)長木板，使長木板與木塊相對運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，木塊相對桌面是靜止的，木塊在測力計(jì)的拉力作用下能保持相對靜止，則說明它在水平方向上受到滑動(dòng)摩擦力的作用，且大小等于測力計(jì)拉力的大小。這一演示實(shí)驗(yàn)既能加深學(xué)生對二力平衡和滑動(dòng)摩擦力的理解，又能攻克課堂教學(xué)的難點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好物理的信心。

五、開闊視野，培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，課堂教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)無法滿足當(dāng)代學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，基于此，教師可以與學(xué)生交流，共同探討、改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)。這樣既可以開闊學(xué)生的視野，強(qiáng)化學(xué)生對物理知識(shí)的理解，又可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，發(fā)展學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如，在指導(dǎo)學(xué)生做“探究什么情況下磁可以生電”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，課本上是這樣設(shè)計(jì)的：導(dǎo)體AB通過導(dǎo)線與靈敏電流計(jì)連成閉合回路，教師讓導(dǎo)體AB在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察到靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且導(dǎo)體AB在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的方向不同時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)的方向也不同。分析這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生可能無法想象磁感線的存在，往往會(huì)給出錯(cuò)誤的判斷，究其原因是學(xué)生沒有真正掌握磁生電的條件。在與學(xué)生交流之后，筆者將此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)：把蹄形磁體換成電磁鐵，并在電磁鐵兩磁極中鑲嵌上平行光束（紅色或綠色的光束），用平行光束來比作磁感線；把導(dǎo)體AB換成方形線圈，另外加裝一個(gè)低速電動(dòng)機(jī)，通電后帶動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)；方形線圈的一條邊（能切磁感線的那條邊）上粘貼黑色長條卡紙（粘貼時(shí)，要求卡紙平面與通電后的電磁鐵磁感線垂直），在線圈切割磁感線時(shí)用來擋住部分平行光，就好比線圈的這條邊把這部分光束切割斷了一樣。為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，筆者還在電磁鐵兩磁極加裝了加濕器，用來噴射水霧，方便學(xué)生觀察平行光束。啟動(dòng)開關(guān)后，學(xué)生可以明顯看到線圈在磁場中切割磁感線（平行光束）時(shí)，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種實(shí)驗(yàn)無論是直觀性、仿真性還是美感上，都強(qiáng)于課本上的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，還可以增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力。

總之，演示實(shí)驗(yàn)是物理課堂的魅力所在，在物理教學(xué)中起到了關(guān)鍵作用。在物理教學(xué)中，教師要探究演示實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用內(nèi)容、方式，設(shè)計(jì)兼具趣味性和知識(shí)性的物理演示實(shí)驗(yàn)，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

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