生活小实验在物理教学中的应用

周和建

(浙江省台州市第一中学,浙江 台州 318000)

生活小实验在物理教学中的应用

周和建

(浙江省台州市第一中学,浙江 台州 318000)

学生对物理实验比较感兴趣，但实验器材的老旧以及教学课时的限制，对物理教学产生了较大的消极影响。为了弥补这一缺陷,教师应利用生活中的材料来自制实验器材,满足教学的需要。本文探讨生活小实验在物理教学中的应用,以深化新课程改革、多方开发课程资源，为教师提供参考。

生活小实验;物理教学;自制教具

1 实验教学的地位

物理学不仅涵盖基本概念和原理,还包括了在构建这种知识体系过程中发展出来的科学研究方法等,物理实验教学可以起到全面提升学生科学素养的目的。戴尔的“经验之塔”告诉我们:学习间接经验,应该尽量从直接经验入手,慢慢走向抽象,防止从概念到概念的“言语主义”,而物理实验就是最有效的直接经验，实验类选修课程的开设有助于培养学生的探究思维和动手能力。

2 实验教学的作用

在物理学的发展历程中,许多物理知识都是以实验为基础构建起来的。实验是物理教学的基础,是激发学生的学习兴趣、促进学生有效掌握物理知识的重要手段。教师在物理教学中应以实验为基础,加强对物理实验教学的研究,这些工作对促进物理教学改革有着深远的影响。

3 实验教学的现状

当前,有部分学校功能教室还不健全,再加上实验室投入经费不足,实验仪器过于陈旧、老化,导致学生能做的实验非常少。有的老师即使能做,但是考虑到课时有限、进度吃紧,就不去做了,取而代之的是教师在屏幕上做实验,利用多媒体技术以假代真,这与过去在黑板上做实验完全类似,丧失了物理实验的真实性。对于教学媒体，优先选择的采用次序应是:观察实验、播放视频、电脑动画、展示图片、语言表达。有些实验受环境、器材的局限,可视化程度不高,成功率不高,甚至无法动手操作或者就没有可用的仪器。学生由于丧失了关于这些实验现象和实验过程的感性认知,对物理现象、原理的接受和理解就显得尤为困难,如一些学生感觉电学部分非常的抽象,笔者认为原因在于他们在学习过程中实验的缺失。

自制教具是实验开发的永恒话题，条件再好的学校也很难满足教学各个方面的需要,加之厂商生产的教具总有一定的滞后性,而生活中就有很多废弃物品,建立自制教具实验室,既可化废为宝,又可拉近物理与生活的联系,培养学生的实验技能和创新能力。

4 生活小实验在物理教学中的优势

生活小实验具有其先天的优势:低成本的选材、高智慧的设计、深层次的探究。物理学家麦克斯韦曾说过:“一项演示实验使用的材料越简单,学生就越熟悉,就越想彻底地获得所验证的结果,这种实验的教育价值往往与仪器复杂程度成反比。”

生活小实验操作简单,能较好地展示物理现象,更好地与课堂内容相结合,吸引学生的注意力,在观察和操作中积极思考问题,充分提高实验技能,调动学习的积极性。比如,判断静摩擦力的方向比较困难,主要原因是学生在生活中缺乏这方面的感性认识,教师可以通过一些实验帮助学生找到方法。在上课前布置学生带鞋刷来上课,讲解静摩擦力时,让每个同学跟着老师操作:将一只鞋刷刷毛向下放在桌面上,用手斜向下推鞋刷使之即将在桌面上运动,观察一下刷毛向什么方向弯曲;也可以用两只鞋刷,使刷毛相对地放在一起,推其中的一只鞋刷,在不产生相对滑动的情况下,观察刷毛的形状有什么变化。

5 生活小实验在物理教学中的应用

家庭中的很多物品都可以拿来做小实验。例如,可乐瓶具有透明、绝缘性好、牢固、易加工等特点,能用它来做许多小实验，如“完全失重现象”“水流星表演”等。利用玩具手枪测量子弹射出时的速度,利用电视机的荧光屏做静电实验。

5.1 水滴自由下落运动的观察

不管水滴做自由落体运动还是抛体运动,由于运动状态变化迅速,无法观察到细节和全过程,无法直观地捕捉运动特点,受视觉暂留效应的影响,我们看见的就是一股线状水流。若我们借助于数码相机或手机,就可以消除上述的局限性。

如图1所示,铁架台上的装置为医院打吊针所用的输液装置。输液瓶内装满水,做适当调节,使水滴以不变速率一滴一滴下落。利用数码相机进行拍摄，从图片上可观察到相等时间间隔下落的水滴的点迹。

图1

5.2 微小形变实验

5.2.1 把瓶捏扁

图2

如图2所示,取一只底面为椭圆的玻璃瓶,灌满水,滴几滴红墨水,使液体成红色以便观察。取一根长为25-30厘米的玻璃管(也可取损坏了的温度计中的一小段,甩掉其中的水银),冲洗干净,插入橡皮塞中,但中间不能留空隙。将橡皮塞紧紧地塞住玻璃瓶口，因为毛细现象,插入的玻璃管中有一段液体,液面高出橡皮塞。

如果用手挤压玻璃瓶前后侧面,瓶在外力作用下发生微小的形变，但肉眼不能观察到,可观察到管内的液面明显上升。这时候可以问学生:是什么原因导致玻璃管液面上升?学生或许会回答:热胀冷缩。

为了排除这种影响,再用手捏住玻璃瓶的左右侧面,管内液面明显下降。继而,教师引导学生分析其主要因素是玻璃瓶的形变,因为横截面为椭圆,容积增大,导致液面下降,而热胀冷缩只是次要因素。

实验表明:用玻璃管中液面的升降,能显示玻璃瓶在外力作用下发生的微小形变。

5.2.2 自制激光笔实验

在弹力这一节课中,笔者设计了一个小实验来验证桌面的微小形变,如图3所示。采用的工具是:一支激光笔和一面小镜子。桌面的微小形变用肉眼看不出来,必须通过放大来观察。书本上的实验需要一束光和两个平面镜。这种实验方法属于实验室操作型的,不够贴近我们的课堂教学,所以学生的兴趣不会太高。上课时,需要一位学生配合,到后面的黑板上贴上一片平面镜,反射激光笔发出的激光束,通过观察前面黑板上的光斑运动情况,可知桌面发生了形变。学生对此极感兴趣,课堂气氛非常活跃。

图3

5.3 喷气艇

如图4所示,取一个鸭蛋,在一端凿一个小孔,让蛋液流出,用水冲洗干净。取一块泡沫塑料,用刀做成一艘小艇,在艇上挖一坑,使其能容纳盛酒精的胶木圆盖。拿两段铁丝,弯曲套住蛋壳两侧,将铁丝插在小艇上,使得蛋壳距胶木盖约0.5厘米。放一棉球于胶木盖中,倒入少量酒精。蛋壳内注入适量的水，将小艇浮于水池中,用火柴点燃酒精棉球。一会儿,火将蛋壳内水烧开,产生大量水蒸气,从小孔中喷出,小艇向前运动。

图4

喷气艇与喷气式飞机、火箭的原理是类似的,都是反冲运动的实例,遵守我们学习的牛顿第三定律和动量守恒定律。

5.4 小水滴聚成大水滴

春雨的雨滴很小,雷雨的雨滴很大。小雨滴是如何变成大雨滴的呢?

图5

如图5所示,拿一根尖嘴的玻璃管(尖嘴半径约0.6mm),另一端用橡皮管与水龙头连接,尖嘴朝上固定在铁架台上。打开水龙头,使尖嘴喷射出一股水流,调节喷泉高为30cm到40cm,落至盆内的水声如春雨般。拿一根玻璃棒,与丝绸摩擦,使它带上正电荷,置于喷泉上方约40cm处,会观察到一个奇特的现象:小水滴变成了大水滴,落至盆内的水声如雷阵雨般。

在电荷的作用下,因为静电感应,在喷泉中的小水滴上感应出了电荷,这些小水滴彼此靠近,受相邻异种电荷的吸引而聚集,小水滴就聚成了大水滴。

6 结语

物理是一门从生活中、实验中观察、归纳、总结出来的科学。教师提倡学生做课外小实验,并鼓励那些对实验有兴趣的学生选择物理实验类选修课程,完成实验类课题,能逐步养成良好的思维方式和操作习惯。

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