初中阶段关于低成本实验教学的开展意义分析

张玉清

摘要：在物理课堂教学的过程中，实验是学生认识物理规律的感性基础，是学生加深对物理概念理解的重要环节。本文中笔者从低成本的初中物理实验入手，浅谈低成本物理实验对于初中生的意义。

关键词：低成本;初中物理;实验;意义分析

中图分类号：G633.7     文献标识码：B    文章编号：1672-1578（2018）31-0194-02

新课标指出：物理实验提倡使用身边随手可得的物品进行探究活动，这样可以拉近物理与生活的距离，让学生深切感受到科学的真实性，感受到科学和社会科学和日常生活的关系。另一方面这些物品本来的用途不是进行物理实验，所以这种做法本身就是一种创新。还有利用身边的物品进行实验可以不受课堂时间和空间的限制，随时随地可做，从而体现了物理来源于生活的思想。

1.有利于学生创新能力的培养

在探究液体内部压强规律的实验中可将可乐瓶四周打几个小孔，然后注入一些水，我们可以看到水从侧壁喷出，从喷出的射程可以发现在同一深度射程相等，说明同一深度液体内部压强相等，在不同深度处，小孔的水流随深度的增加射程增加，.可得出液体的内部压强随深度的增加而增加。我们还可以换用盐水注入此瓶观察与水同一深度处盐水的射程，可知液体内部的压强还与液体的密度有关。再如用矿泉水瓶探究压力的作用效果与压力大小的关系，具体的做法是在两个矿泉水瓶里注入不等量的水，然后分别放在同一海绵上，观察两瓶陷入的深度，从而可以得出压力的作用效果与压力的关系。除此以外小小的矿泉水瓶还可以完成实验室现有实验器材不能完成的实验。如：探究浮力产生的原因，具体的方法是将矿泉水瓶减去底部口瓶口的截面直径略小于乒乓的直径口后倒置，把一只乒乓球放在瓶内，从上面倒入水，观察到有少量的水从乒乓球与瓶缝隙中.流出，但乒乓球并不上浮，这是因为只受到水对它向下的压力作用，然后用手堵住下部的瓶口处，可观察到乒乓球浮起来了，这是因为水对乒乓球有向上的压力，综上现象同学们可得出浮力产生的原因：物体受到液体对它.向上和向下的压力差。在以上的探究实验中老师可以先引导学生提出问题，然后进行大胆的猜想，接着寻找解决问题的方法即设计实验方案进行探究，这样可以锻炼学生解决实际问题的能力，同时培养了学生的创造思维。

2.有利于培养学生学习物理的兴趣

如有这样的一个问题：一只可乐瓶其侧壁上有a、b、a在上b在下口两个小孔并用塞子塞住，瓶内盛有一定质量的酒精，然后将可乐瓶放入水槽中，使瓶内外的液面相平，同时拔出a、b两个孔的塞子，那么可乐瓶内外的液体如何流动？根据液体内部的压强规律可知a、b两孔有水流人，但有的同学还是半信半疑不得其解，为了解除这种疑惑，我们可以按照题意的要求进行验证，很容易得出结论。还有我们学习大气压强时课后有一个想一想，议一议说将一试管灌满水后，用手堵住瓶口倒立于水槽中，问试管中水的质量如何变化？由大气压可以支持10m高的水柱可知水不会减少。但初学者还有些不信，那么我们就用矿泉水瓶代试管进行检验吧。只有解除心中的疑惑才能相信科学的存在，才能保持对科学的探究兴趣。

3.有利于节约实验室资源

低成本物理实验，材料易得，制作简易。生活中的一切材料，各种物品，都具有物理属性，在人为干预下均可显现物理原理。所以教师要引导学生善于从废旧器材、废弃物品、儿童玩具、日常体验等各个方面去开发设计低成本物理实验。常见废旧物品是物理实验器材的丰富来源，如废旧的纸盒、易拉罐、塑料瓶、旧弹簧、橡皮筋等，只要充分地利用他们，不仅可以变废为宝，而且有利于培养学生的环保意识和勤俭节约的习惯。如利用饮料瓶做声学实验中探究声音的音调：方法1：在几个饮料瓶中盛入不同深度的水，将瓶口移至嘴边吹气，可以听到不同音调的声音产生。空气柱越短的，音调越高，反之，空气柱越长，音调越低。方法2：在饮料瓶中盛入小部分水，用手握住后，将饮料瓶口移到嘴边、吹气，学生会听到一种音调的声音。若一边吹气，一边用手挤压饮料瓶水面升高时，学生又会听见不同音调的声音。利用废弃的塑料绳可以探究摩擦起电和同种电荷互相排斥物理现象。使用铜芯、铁钉、钢钉制作电磁铁。收集各类废旧电子产品中的电子元件，废旧电话机、麦克风、扬声器和废旧家用小电器及有关设备，可以丰富电学教具使用。使用一次性塑料杯可以制作量筒，探究液体体积测量。利用酸酸乳饮料盒可以探究惯性现象、收集输液管制作流体压强与流速的关系，同时探究该实验的材料还有：硬币跨栏跳高，利用两张纸平行竖放，从中间吹气来探究等等。收集酸奶小瓶，制作探究浮力大小的小桶;在烧杯底一侧垫支小木块，可以当作溢水杯使用探究浮力大小。利用牙膏皮，制作探究轮船原理材料。在教育教学过程中，师生能够收集、自制的实验探究材料实在太多，不胜枚举，一支铅笔，一个注射器、一个废灯泡、一个矿泉水瓶、一个易拉罐……在师生的巧思妙想中就可以成为预想不到的实验仪器。这样学生既能较快地掌握物理知识，又能提高实验能力，同时学生的创新意识在实验的过程中自然也得到了增强。

4.创设生动场景，激发学习动机

许多初中的低成本物理实验的设计新颖、生动、惊险而富有悬念，有利于激发学生的学习兴趣，产生强烈的求知欲。我们可以在学生刚刚开始学习物理时，或者作为章节的引入时，创设生动的实验场景。激发学生的学习动机。经典的“覆杯”实验：把装有一定量水的塑料杯（航空杯效果较好）用硬纸板盖住。倒转后发现硬纸板没有掉下来。这是较为普通的演示方法。可以在此基础上进一步改进。让学生尝试在水杯下的硬纸板下方用吸盘悬挂钩码。比一比谁挂的钩码更多（图1）。吸盘下长长的一串钩码把他们自己也惊呆了。这个实验可以让学生初步感知空气的力量。同时也大大激发了他们探究大气压的欲望。为了证明确实是空气的作用。還可以在杯子底部预先挖个小孔，老师可以装腔作势地喊“一、二、三，掉”，松开捂住小孔的手，让硬纸板应声而掉。从而有力地证明硬纸板没有掉下来，不是因为被杯口粘住了。而确实是空气的力量。

5.突出本质因素，提高建模能力

低成本物理实验的目的是为了帮助学生通过生动的场景构建物理概念、认识物理规律，或者应用物理知识解决实际问题。其中至关重要的问题是要突出现象和过程的物理本质。建立科学图景，提高学生的建模能力。低成本实验装置简单明了，并且从现象到本质的认识途径也直接便捷。不仅有利于避免分散学生的注意力。而且还有利于学生实现从感性认识到理性认识的飞跃。

比如在研究受迫振动和共振现象时，可以通过建立低成本的实验装置来完成，三条夹有小夹子的弹性薄片分别插在塑料泡沫底座上。演示时，首先拨动三条弹片，可以观察到三条弹片的固有频率不同。然后用手左右往复推动塑料泡沫。使其左右振动，会发现三条弹片也随着振动起来。逐渐加大策动频率，可以看到，首先是夹子在最上方的弹片振幅达到最大。然后依次是夹子在中间、下方的弹片振幅达到最大。该装置一目了然，在学生的视线里只有策动振动的物体和受迫振动的物体。几乎没有任何其它干扰因素。两物体之间的相互作用也是简单明了，有利于学生对受迫振动和共振现象的理解。演示时还可以先用一条弹片，说明振动与受迫振动的概念。再改变夹子的上下位置，说明固有频率和振动频率的关系。在此基础上再演示三条弹片的现象。有助于学生建立完整的共振图景。提高建模能力。

为了验证阿基米德定律，可以用图2装置。用细线把一只装满水的塑料袋系紧，用弹簧测力计测出袋里水的重力（塑料袋和细线重力忽略不计）。然后把水袋逐渐浸入水中，弹簧测力计的示数随之减小。说明浮力的大小随排开水的体积的增大而增大。当水袋完全浸入水中时，弹簧测力计的示数为零。说明水袋受到的浮力与这袋水的重力大小相等，这也说明了浸在水中的物体受到的浮力与它排开的水的重力大小相等。这种方法非常形象直观，学生观察后对

“排开”的含义心领神会。

6.开发实验资源，增进科学素养

师生共同开发低成本物理实验器材，可以增进学生的科学素养。低成本物理实验器材的制作必须符合物理原理和科学理论。即，实验器材必须既能反映出所要学习的物理现象，帮助学生理解所学的物理知识，而它的制作自身又必须遵循一定的科学理论。这就要求学生在自制教具的过程中把物理知识融会贯通地应用于实践，然后再总结经验，检验、检查自制教具的合理性、科学性及不足。其制作过程也培育了学生的创造思维与创新意识。

结语

总而言之，在初中物理教学中，实验教学对教学效果的改善有着举足轻重的作用。但是，鉴于初中物理实验教学的现状，使用低成本实验教学是大势所趋。经过上文的分析，使用低成本实验教学，其实验器械都是学生日常生活中常见之物，使用這些物品完成实验，不但节省了实验成本，而且让实验结果变得更加有趣，实验的结果更加清晰明了，教育效果更加理想。

参考文献：

[1] 姚志祥. 初中物理低成本演示实验的研究与开发[J]. 才智，2015（23）：90.

[2] 曹小芳，王学文.

农村中学物理实验低成本教学资源拓展的思考[J]. 当代教育理论与实践，2014（04）：8-10.

[3] 李建英. 物理低成本实验的教学实践探讨[J]. 忻州师范学院学报，2012 （02）：96-98.