高中物理实验教学探索

袁玉梅

在长期的物理教育教学过程中，我们发现物理实验教学中对于现有资源的运用不够，新课改以来实验资源十分缺乏严重影响了物理实验教学展开和教学目标的实现，不利于培养学生的创新意识，影响了学生动手操作能力的培养。新课程标准中提出了许多与以往不同的新理念，注重让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。而在实践这些目标过程中，会遇到有一部分演示实验无法展开，有一些实验设备存在一些设计不合理的情况、趣味性差等问题，同时实验教学视频少的问题。如果能在已有的实验条件基础上做出一些教学资源开发，也可以实现教学目标。

物理实验教学资源开发改进众所周知，在物理学领域有分两类研究方向——理论和实验。而在物理教学的启蒙阶段，重点是学习前辈的研究方法和研究成果，采用的方法主要是通过实验探究的手段，学习物理学的理论知识。同时，实验是物理课的魅力所在，在物理教学中有着不可替代的重要地位。通过实验，不仅仅是提高了学生学习物理的兴趣，培养了他们的实践能力、分析能力，更重要的是可以形成他们严谨的、实事求是的世界观。因此，物理实验就成为激发学生理论知识的学习兴趣、提高教学效果的重要手段。下面，我把我最近开发的几个例子列举下来，供大家参考。

一、改变经典实验的操作方法，提高实验的精度

教材中有些传统实验的设计本身存在较大的系统误差，只要我们稍加改进其操作方法，就能达到理想的效果。

在《验证牛顿第二定律》这个实验中，有条件的学校可以采用气垫导轨，以便减小实验误差。传统的做法是采用斜面、小车、打点计时器等完成。但这样的做法在教材中给出的实验原理，必须满足两个条件：（1）平衡掉小车的摩擦力;（2）砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。在此基础上，利用小车的合力近似等于砝码和砝码盘的总重力来进行验证。装置如下图1，由于这个实验设计本身就采用了近似处理，所以存在较大的系统误差。我们只需对它做少许操作上的改动就可以避免这种系统误差。

方法如下：

其实验装置如上图2所示，操作步骤如下：

A.按图乙中所示安装好实验装置;

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动;

C.取下细绳和砝码盘，记下砝码盘及盘中砝码的总质量m;

D.先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度 a;

E.重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复B～D步骤，求得小车在不同合外力 F作用下的加速度。

按上述方案做实验，就不需要砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量这个条件，能更加精确地测量小车所受的合力F=mg，避免系统误差。

二、一材多用——一台微风电扇解决多个电学实验

在高中物理《电磁感应》这一章的教学中，线圈是一个必不可少的高频率使用器材。在我们的生活中，微风吊扇可以充当这一角色。下面介绍几个应用于教学的例子。

1.演示“磁生电”以及“电动机和发电机的关系”

常见的微风电扇的电动机，其转子在外层，由八对磁极组成：定子在内层，由线圈组成，通以交流电后，外层的转子（磁极）转动，将将电能转换为机械能。发电机是根据电磁感应原理制成的，当线圈在磁场中做切割磁感线运动时，线圈中就会产生感应电动势。若使微风电扇电动机的转子（磁极）绕定子（线圈）旋转，线圈就会因切割磁感线而产生感应电动势，使电动机变成一“发电机”。

A.如图所示，用手缓慢拨动微风电扇带动转子（磁极）转动，将手指同时触及插头的A、B两端，能感到明显的“电震”。

B.在电扇插头处并接一个多用电表，将电表拨到交流100伏档，使转子转动，观察电表指针变化。发现电表指针有偏转，且该“发电机”产生电压的最大值可达50v以上。

2.显示交流电的产生及有关特性

A.按图右图所示连接电路，该电路用作电流方向显示器，其中Dl和D2为2只分别发红光和绿光的发光二极管（本实验中因电源内阻较大，约为300欧，故线路中未接人限流电阻）。将a、b两端依次接直流电源、超低频交流电源和频率较高的交流电源，观察D1、D2的变化。发现a、b两端接直流电源时，当a端接正极，只有D1导通，发红光;当b端接正极，只有D2导通，发绿光。a、b两端接超低频交流电源时，D1和D2交替导通，交替发出红光和绿光。a、b两端接频率较高的交流电源时，由于人眼视觉的暂留效应，看到2只发光二极管“同时”发光。

B.将图右图所示的电流方向显示器并接在微风电扇的插头上，转动电扇的转子，观察D1、D2的发光情况。发现当转子的转速比较慢时，Dl和D2交替发光;当转子转速加大时，2只发光二极管交替发光频率亦加快。

上述现象表明，转动电扇产生的是交流电，且该交流电的频率随转子转速的增大而增大。

三、通过简单的常用仪器，创设物理情景让学生印象深刻

在物理知识的学习过程中，若能通过实验教学，让学生留下深刻的印象，那么对知识点的掌握是大有好处的。因此，为了能让他们能留下深刻的印象，我们有必要在实验器材的选择上突出简单二字，以期许达到四两拨千斤的效果。

例如，在上自感这节课时，如何创设物理情景让学生印象深刻？利用千人震这个实验，可以达到这样的效果。当学生在这样震撼的场景中，就会在好奇心的驱动下，积极思考、主动探究。教师通过设疑、解惑，将课堂推向高潮，从而对自感现象产生深刻的认识。

四、自制使用频率高的教学图片，节约画图时间，提高课堂效率

作为一名物理老师，在教学生涯中一定会在黑板上画无数幅图，有些图是不断地重复画;在每个学年度的教学中，我们往往都会承担多个教学班的教学任务，准备的一节课的内容，有时会在三四个班级重复。如果遇到在黑板上画图，我们就得重复三四次，甚至更多次。这样很浪费课堂上宝贵的教学时间，因此，我们可以自制一些重复度高的教学图片，节约画图时间，提高课堂效率。

五、收集生活用具和儿童玩具，用生活用具和玩具替代常规的演示仪器

日常生活中的用具、儿童玩具往往包含着丰富的物理知识，能为我们的实验教学提供新的思路。

例如：在进行静摩擦力的方向教学中，学生通常很难理解“与相对运动的趋势方向相反”这样的语言描述。我们可以利用洗衣服的刷子直观地演示。

1.将一把洗衣刷如图放置在桌面上，用手斜向右下推，不要推动它，观察刷子毛的弯曲方向，就可以解释刷子毛与桌面间的静摩擦力方向。

2.将两把洗衣刷按如图所示放置于水平桌面上，用手斜向右下推上面的刷子，不要推动它们，观察两只刷子毛的弯曲方向，就可以很好地解释这两只洗衣刷之间的静摩擦力的方向。

五、没办法做的实验，可以充分利用网络资源，收集实验教学视频

如今，多媒体教学已经可以在大多数学校使用。对于实验条件有限或者有一定危险的实验，可以借助网络资源，收集实验教学视频后进行播放。如：光的本性，分子间作用力，原子物理等方面。

总之，只要我们用心思考，就可以通过改变经典实验的操作方法、改造已有的实验器材、自制使用频率高的教学图片、用生活用具和玩具替代常规的演示仪器、利用网络资源收集实验教学视频等多种手段解决实验资源缺乏的问题。只要我们一心想着让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考，培养学生的能力，就会充分挖掘每一次实验的功能及价值，使物理课教学达到事半功倍的效果。

参考文献：

[1]邓克.验证牛顿第二定律实验的改进.物理教师，1992，（6）.

[2]台州市实验中学课题组.高中物理演示实验改进的研究.教学与管理，2009，（3）.