初中物理实验教学应用研究

湖北省武汉市江夏区五里界中学(430200) 谭 衡

物理是一门以观察、实验为基础的自然科学。在物理课的教学中要让学生弄清物理学的本质，学会物理学习的过程与方法，培养学生的科学素养，开发学生的思维，都要建立在物理实验的基础上。学生通过物理实验和观察身边有趣的物理现象，逐渐对物理产生浓厚的学习兴趣和动机，从而带着问题、带着思考，去发现问题、研究问题、解决问题。

物理的概念和规律大多是在实验、观察、分析、推理的过程中建立起来的。学生只有在实验中才会经历知识的获取过程，从而建立物理概念和规律。学生才会灵活运用所获得的知识去解决相关的物理问题。如果脱离了实验，学生获得的只是空洞的物理知识，时间一长，学生大脑中的这些结论性的概念和规律就会慢慢淡化，甚至遗忘，知识与应用就会脱节。

1 运用实验激发学生学习的动机和兴趣

在自己的物理课教学中，将学生学习兴趣的激发放在首位，注重引导学生在实验探究中发现学习的乐趣。

笔者从“教育云”里下载了互动课堂和高效课堂软件，将其运用到课堂教学中，使仿真实验与演示实验有机结合起来。笔者曾运用“教育云”软件在学校上了一节展示课，这节课的内容是“探究凸透镜成像的规律”，运用“教育云”中的仿真实验先给学生示范，再让学生实验操作，学生实验操作过程与原来相比显得得心应手，观察到的实验现象更加明显，得出的实验结论更为准确。在传统教学手段的基础上，利用“教育云”与学科知识有机整合，激发了学生学习兴趣，增加了课堂容量，提高了课堂教学效率。

2 运用实验上好物理第一课

给人的第一印象是至关重要的，第一次与陌生人见面，会在他人脑海里烙下深深的记忆，如果你第一次给人印象不好，在以后的相处中会很难改变别人对你的看法。同样，如果教师在课前不精心准备第一节课的教学内容，匆匆忙忙、随随便便就进入教室给学生上课，教师在学生心中的形象就会大打折扣，教师的神圣和威信也将毁于一旦。如果教师认真备好第一节课，上好第一节课，学生就会喜欢你、接纳你、认可你，会永远把你当作他的导师和朋友，俗话说得好：“良好的开端是成功的一半”。

8年级上学期物理的第一节课是“科学之旅”，不是简单教学生物理知识，而是让学生了解什么是物理，物理所研究的对象，师生一起探讨物理学习的方法，从而激发学生学习物理的兴趣。课前，教师精心设计教学内容，课中以有趣的物理实验为平台，让学生去观察实验，感受到自然现象的神奇和奥妙，带着问题走进物理课中来，从而对学习产生内在驱动力。

课前，笔者按力、热、声、光、电、磁学科准备实验器材，精心设计简单而又有趣的实验。课中，按照准备的实验器材进行演示实验、分组实验、个体实验，让学生通过观察、动手、动脑认识到物理是有趣的，是研究力、热、声、光、电、磁等现象的自然科学。再通过列举物理知识应用的实例让学生明确物理是有用的。告诉学生要想学好物理必须掌握学习方法，学习方法应注意3个方面：①重视观察和实验;②勤于思考，着重理解;③联系实际，联系社会。最后让学生通过阅读“伽利略摆动的研究”原理让学生了解科学探究的步骤：提出问题、猜想或假设、设计实验、进行实验、分析和论证、评估、交流。

上完这节课后，从学生的表情可以看出，学生是喜欢物理这门新课的，对物理课教师也产生了好感。这节课虽然不涉及到物理考试的内容，但通过大量的有趣实验可以把学生的兴趣引入到探索科学奥秘的殿堂中来，能让学生对物理课程产生好感。

3 教会学生运用各种实验方法探究物理规律

在初中物理学习阶段，常用到的物理实验方法有：控制变量法、模型法、推理法、类比法、转换法、等效替代法等。

3.1 控制变量法

控制变量法是在研究某个物理量与多个物理变量间的关系时，每次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对被研究物理量的影响。在物理学中用得十分普遍，初中物理课中大多数的演示实验和学生实验都会用到这种方法。

3.2 模型法

模型法是通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法。模型法借助于与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型,间接地研究客体原形的性质和规律。借助模型能方便我们解释那些难以直接观察到的事物的内部构造、事物的变化以及事物之间的关系，将抽象的问题直观化。例如光线磁感线、力的示意图、电路图等都是在建立物理概念过程抽象出反映原型本质的一种思想模型。

3.3 推理法

推理法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法，但得出的某些规律却又不能用实验直接验证，又称理想实验法。例如真空不能传声、分子的运动、牛顿第一定律、电荷的种类等采用就是这种研究方法。

3.4 类比法

类比法是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。运用物理类比思维可以把陌生的对象和熟悉的对象进行对比，把未知的东西和已知的东西相对比。这样可使学生能动地认识、理解并掌握知识。物理世界中的物理现象和物理过程形形色色，事物属性及其相互关系也多种多样，对于不同的事物应采用不同的类比方法。例如可将水流的形成跟电流的形成相类比、宏观物体的运动与分子运动相类比、机械能与内能相类比等。

3.5 转换法

指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。初中物理在研究概念规律实验中多处应用了这种方法,例如物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到了力的作用，马德堡半球实验可证明大气压的存在等。

3.6 等效替代法

等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。例如排水法、分力与合力、串并联的分电阻与总电阻、用电阻箱的电阻来代替待测电阻等。

以上这些方法是研究物理问题不可缺少的，掌握这些方法是学生探究物理规律、建立物理概念的法宝。

4 在实验的基础上建立物理概念和规律

物理学中的每个概念和规律都是建立在事实或实验基础上的，必须弄清它建立的过程，知道结果而不清楚其过程，在运用概念和规律时，只会生搬硬套，当问题发生变化和知识迁移时，学生就会束手无策。

寻找物理规律主要是建立在实验基础上的,如探究电流与电压、电阻的关系得出欧姆定律。在实验探究过程中，通过提出问题、猜想或假设、设计实验、进行实验、分析论证、评估交流得出物理规律。

在研究电流与电压的关系时，控制电阻一定，通过移动滑动变阻器改变定值电阻两端的电压与电流，并记录3次电流表的示数及电压表的示数，通过分析实验数据，可得出：电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。在研究电流与电阻的关系时，控制电压一定，改变接入电路中的电阻，移动滑动变阻器来控制导体两端的电压一定，并记录接入电路中的电阻值及对应的电流值，分析3次接入电路中的电阻及对应的电流，可得出：电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。

5 通过实验培养学生科学探究的能力

教师是带着学生走向知识，而不是带知识走向学生；学生是带着问题去探究，而不是带着结论去学习。教师应鼓励学生在课堂上进行科学的探究：提出问题、大胆猜想、设计实验、动手操作、收集信息、分析推理、探究发现、交流合作。

以知识为主线，以探究过程为载体，培养学生的思维能力。鼓励学生提出问题，指导学生根据已有知识和情景大胆猜想，根据实验原理设计实验，通过猜想怎样观察实验现象、记录实验数据、收集实验信息，怎样分析实验现象和实验数据，怎样准确表述实验结论，怎样应用实验结论解释生活中的物理问题，如何交流合作与评价。

在“摩擦力”一课的教学中，探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关。不是教师仅仅做实验给学生看，而是在教师的引导下，鼓励学生提出问题，让学生进行猜想和假设，设计实验，观察与实验，分析实验现象和数据，在科学探究与合作交流中得出实验结论。学生在探究活动中，会生成教师预设之外的问题。在实验过程中，对学生提出的质疑进行引导，不断让学生发现问题、分析问题、解决问题，将知识与技能内化为学生的能力。

6 通过实验探究的过程启迪学生的思维创新

6.1 启发想象

物理概念、物理模型的建立都要有丰富的想象力。如“运动和静止的相对性”需要学生有一定的空间想象能力和时空观才能深入理解。再如演示奥斯特实验发现小磁针偏转，学生通过分析，推理能想象到通电导线的周围存在着磁场。这需要教师在物理教学中用形象、生动、直观的语言，启发学生想象。通过实验、实验模型帮助学生想象，提高学生的想象力。

6.2 创设探索的情境

教师应创设与教材内容相关的情境，让学生在情境中产生各种疑问和设想，引导学生在亲自体验中探求新知，开发潜能。

在“密度”一节教学中，先让学生回忆天平测固体质量的实验，接着提出：“体积相同的铜块、铁块、铝块它们的质量相等吗？”再提出：“质量相等的煤油和水，它们的体积相等吗？”让学生通过实验去验证，有的学生会意识到这是不同物质存在着的一种差异。学生通过实验，分析发现：M铁1/V铁1=M铁2/V铁2，M铁1/V铁1≠M酒/V酒，这说明了同种物质质量与体积的比值是一个定值，不同物质质量与体积的比值一般不同。物质间的差异可以用质量与体积的比值来区别。这样学生就能深刻理解密度概念的建立过程。学生获得知识是主动的、愉快的、积极的，有利于学生思维能力的开发和创新。

7 运用实验手段突破学生的疑惑

在电压表的教学中，除了让学生认识电压表以外，学生难以理解和弄清的是：电压表在电路中可看作一个什么样的模型？它串接在电路中会发生什么现象？如何通过电压表来检测电路中的故障？这些都是学生在学习中存在的难点、疑惑点、易错点，也是在考试中对学生能力考查的一个重点和热点，教学中应通过实验手段来加以突破。

通过实验演示，让学生理解电压表可看作是断开的开关：电压表的内阻大约在几千欧左右，电压表接入电路中通过它的电流几乎为零。在分析电路的连接方式时，可把电压表看作一个断开的开关，来判断出串联电路和并联电路。在确定电压表所测电压时只需观察电压表并接在哪一部分电路中，来判断电压表所测的是哪一部分电压。在连接电路时，无论是连接串联电路还是连接并联电路，首先将其他原件连接好，最后根据要求去连接电压表。在电路的计算中，通常情况下通过电压表的电流可忽略不计。对以上知识学生只有通过实验去观察、体验，才能理解、掌握。

探究电压表的使用规则时，教师有意识地与学生一起去探究电压表串联在电路中出现的现象。电压表串联在电路中时学生会观察到小灯泡不亮、电流表无示数、电压表有示数，且电压表的示数几乎接近电源电压。再将电压表并联在某一电灯两端，观察电压表的示数，在此基础上得出电压表要与被测电路并联的规则。绝对不允许不经过用电器将电流表的正负接线柱直接接在电源两极上，而电压表的正负接线柱可直接接在电源两极上，让学生弄清原因。其原因是：电流表的内阻很小，与导线的电阻差不多几乎为零，电路中的电流很大，会烧坏电流表，而电压表的内阻很大，通过电压表的电流几乎为零，不会损坏电压表。

运用电压表检测电路中的故障：当电路中某一部分电路发生断路时，电压表并接在断开电路的两端时，相当于将电压表串联接入了电路中，电压表会有示数，指示的电压几乎等于电源的电压，由此可以判断与电压表并接的那一部分电路发生了断路。当某一部分电路发生短路时，电压表并接在短路部分的两端，电压表的示数为零，因为短路的部分相当于导线。

让学生在分组实验中去获得感性认识，教师在黑板上讲实验是不能替代演示实验及学生实验操作的。学生分组实验时，在实验中会发现问题，出现各种电路故障，当学生遇到故障时，就会主动进行分析、探讨来排除故障，将物理知识与实验现象有机结合起来，就会真正去理解电压表和电流表的使用规则了。

8 将仿真实验与信息技术有机整合

笔者将高效课堂、互动课堂等软件及自己制作的PPT课件与电子白板有机结合在一起，在电子白板上调用各种素材进行课堂教学，电子白板集传统的黑板、计算机、投影仪等功能于一体，使教学过程更加便捷。在上“流体的压强与流速关系”一节课时，分析升力产生的原因，传统的方法是让学生看课本中的文字图片，大多数学生难以理解和表述升力产生的实质。利用“教育云”空间中的动画和视频，学生一看就清楚了。

利用光的反射和折射现象的Flash多媒体课件，让学生会识图、会读图、会画图，教学直观性更强，学生对知识的理解更加清楚透彻。

以上是笔者对物理实验在教学应用中的一些做法，理论支撑和研究的深度还不够。但实践证明：这些实验应用于教学，确实能取得良好的教学效果，能培养学生的科学素养，提升学生运用物理知识的能力。