新高考背景下高中物理科普性实验开发研究

张帆

摘 要：新高考背景下选择物理的学生比较少，高中物理教学面临着挑战。高中物理是为学生终生发展奠定科学基础的学科，肩负着提高国民科学素养的重要使命，这就要求我们物理教师在教学中不断优化和创新，提高学生学习物理的兴趣，本文就以核心素养为导向，引入生活话的情景进行物理实验开发，取得了一定的效果。

关键词：高中;物理;实验;开发;生活化

在高中物理教学课程设置中，实验比重占比偏少，受学校实验条件的限制能够开展的实验比较少，很多时候学生动手实验被替代为教师演示实验，更有甚者将学生实验变成了程式化的书面训練，出现了“做实验不如讲实验”的错误认识。

现如今随着多媒体技术在课堂中的大量应用，很多教师也追求多媒体模拟实验，让学生观看即可，既可以节约时间又能高效的讲解，这种轻视学生动手实践的物理实验完全时放弃了最直观的教学方式，这种现象的蔓延在现在看来严重的制约了新高考改革背景下学生学科素养的提高。所以，学生动手能力较弱是物理教学中不容忽视的问题。那如何才能加强和改进学生实验呢，给学生提供更为便捷的动手实践情景呢？

一、利用教材巧妙开发生活化的学生实验

我们紧密联系教材开发新的学生实验，把学生动手实验贯穿我们教学的始终。笔者在教学中一些新的开发实验主要是应用在实验改进方面，例如个别测量的小技巧，对新奇的实验器材和技术的研究，但是如果用于真正的教学实验，拓展性不强，教学效果反而较差，加重了学生和老师负担，因此我们在开发新的实验过程中要和教材相连接，教材上有着丰富素材，学生和老师也比较熟悉，在教师的引导下学生可以进行优化，这样的实验效果反而比较好。

高中物理实验中又这样的话“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”，指的是学生越熟悉的器材，越能够让学生理解物体的真实性，更容易让学生接受。我们可以选择生活中常见的物理材料进行实验。

1、测量硬币与白纸之间的摩擦因数

在高一时候，很多学生对于牛顿运动定律感觉很难，因为很多学生缺少动手实践，缺少直接的体验，就很难建立物理模型，如何才能让学生找到有趣的实验呢？笔者在小实验开发的接触上，指导让学生做一系列的实验。测量硬币与白纸之间的摩擦因数这个实验看似简单，但是真的让学生动手做就不一定简单了，因为硬币的质量小，用弹簧秤来测的话，学生很有挑战性。

实验准备：硬币、塑料直尺、木块、白纸、纯净水一瓶

实验过程：同学们设计出了用50cm直尺和木块搭建斜面，将纸平整铺在斜面上，调涨斜面的角度，并推动硬币，让硬币在斜面上匀速下降。测量斜面的高度和底边的长度即可获取摩擦因数。我们通过实验数据可以计算出摩擦因数为：

接下来我把硬币粘在500ml纯净水瓶盖上，用弹簧秤拉住纯净水瓶，拉动纸带，我们就可以得到弹簧秤的结果为1.7N，我们可以计算出：

2、静电植绒实验

学生通过对静电知识的学习已经指导静电的物理特性，也清楚了静电可以用来除尘、静电植绒、复印等。也对静电的防范又一定认识，要保持空气的湿度，建筑物要有避雷针和接地线。静电电源在使用高压时又一定的危险，静电实验中电荷量比较少，电荷通过空气和中介不断的向外扩散，在湿度很大的南方，有时候静电现象不明显，有时候教师做演示实验也是又难度的，所以基于以上情况需要设计新的静电实验，让学生去动手体验静电的利用和防范。

静电喷涂是我们利用静电的比较明显的工作，学生对静电喷涂也比较了解，在这个基础上让学生以小组合作讨论如何实验静电植绒，这个实验就是笔者带领学生创新的物理实验，静电植绒的原理是利用不同电荷相互吸引的原理，让绒毛受到吸引，实验第一步需要绒毛带电荷，第二步让需要植绒的面板放置在带有不同电荷的平面上，第三步当绒毛受到不同电荷的吸引后，以加速的方式飞到需要植绒的物体表面上，由于被植绒的面板上提前盆友黏胶，绒毛就被牢牢粘到了面板上，通过三步实现静电植绒这个实验，让学生更加清晰对静电有认知。

实验器材;静电感应起电机、塑料盒子或者面板、两片锡纸、一张白纸、导线两根、双面胶、美工刀。

准备过程：首先准备盒子，使用美工刀在盒子地步划开一道口，在盒子地步铺上锡纸，把绒毛铺满在锡纸上。其次白纸上用双面胶制作植绒的图案，这个图案由学生自己设计，然后把双面胶上的白纸撕掉。最后在盒盖下面也贴一张锡纸，将粘有双面胶植绒的白纸和锡纸盒盖夹在一块，白纸在最下面，依此将锡纸和盒盖。

实验过程：我们将感应起电机一端通过导线和盒子地步划口子处与锡纸相连，另一点通过导线和盒盖锡纸相接，最后将盒子盖上。在打开起电机后，我们就看见在电荷相互吸引作用下，绒毛加速飞到盒盖下面表的白纸上，白纸上留下了我们想要的图案，上面铺满绒毛。

实验时，学生的主动性得到了充分的调动，制作出了各种各样的图案，当作品上都植上绒毛的时候，学生都很兴奋，体会到了艺术般的享受，这个实验操作简单，学生对物理的兴趣越来越浓厚。

3、在做习题时如果用实验来探究的话，就会起到更好的效果了，教师要做的就是精心设计，引导学生观察和体验，最终从问题处罚，深入思考。例如我们让学生利用幻灯片的胶片制作圆锥漏斗来研究玻璃球的圆周运动，又例如，用利用伏安法测量电阻，由于学生在初中就学过物理，对与安培表外接与内接电路学生反应平淡，在他们看来都是一样的，学生们的思维处于一个平衡的稳定状态，教师可以通过实验的方式将这种平衡打破。教师可以采用示教电表，分别用外接和内接的方式去测量一个阻值较大电阻的阻值，两次测量的数据是不同，分别是5.5kkΩ和2.2kΩ，然后又测量一个阻值比较小的电阻，数据分别是5.1Ω和3.5Ω，学生亲手测量的数据有了如此的差距，学生们都反应愕然，学生学习的兴趣就立即被点燃了。

4、避雷针的教学实验

在避雷针的教学实验中很多教师会通过动画来演示避雷针的原理，在建筑物的顶端安装有避雷针，通过金属条与埋在地下的金属板相连。当有带电的云层解决装有避雷针的建筑物时，防务会感应出与云层电荷极性不同的电荷，这些电荷会聚集到避雷针尖端，让云层周围的气体放电，云层中很多的电荷通过金属条转入地下，避免了雷击现象的发生，这就是避雷针的原理，在学校的建筑物上就有避雷针，学生在课后可以在建筑物上找出了避雷针金属条，对避雷针有了直观的了解。

我们利用避雷针开发设计了一个学生实验，在实验中我们对不安装避雷针的建筑物和按照有避雷针的建筑物进行对比实验。

实验器材：纸板建筑物2个、金属纸若干张、细铁丝、焊丝、铁板、导电锤、起电器、塑料片、氖泡。

实验过程：我们先模拟没有安装避雷针的建筑物被雷击的现象，我们将纸质的建筑物每层楼板的周围贴上导电的金属板，模拟雷电天气房屋的導电材料，为了观察，我们把建筑物内部涂黑，在建筑物前面打孔观察。

我们把纸质建筑物放置在铁板上，铁板的导电性来模拟大地，将导电锤通过导线和起电器相连，导电锤来模拟云层。在塑料片的一端打孔，氖泡安装在打孔的地方，在建筑物侧面打孔，将氖泡放置到屋内，这样做是用来模拟屋内的人或者家具。我们启动起电机后，发现在导电锤和建筑物顶部出现了间歇性的闪电，发出啪啪的雷击的声响。同时看到屋内的氖泡在不停的闪光，说明这个时候有电荷在建筑物流动。如果有人在建筑物内就会被电击倒，家具就会导电，易燃物就会导致火灾的发生。

我们再来模拟安装了避雷针的建筑物，我们用铁丝穿过建筑物，并在建筑物顶端有一段，用来模拟避雷针，用焊丝把细铁丝焊接在铁板上。重启起电器，用导电锤接近房屋顶部，屋内的氖泡不发光，此时建筑物内没有电荷在流动。说明此时的避雷针细铁丝已经起到了避雷的作用。

为了更加直观的看到云层与地面的放电现象，我们把氖泡焊接在细铁丝上，再放置一个氖泡再建筑物内，起电时，建筑物内的氖泡不闪光，而再细铁丝上的氖泡闪光，这说明了电荷已经通过避雷针倒入到铁板上了。

这个实验真正让学生体会到了避雷针的作用，学生然后再去校园内的建筑物上去观察，有的学生竟然发现了教学楼有一处金属线与接地线断裂处，及时上报学校，排除了安全隐患。

5、良好的接地实验

在静电防范的讲授时，教师可能会举危化品车辆在尾部都有一条铁链拖在路上，在卸货时更是为了确保接地可靠，更要把一根螺旋形的接地线插在插地的座上。为了让学生更直接的理解，我们改进了学生实验，让学生更多的参与和动手。

实验器材：两个验电羽，导线两根，手摇感应器电机，铁板一块。

实验准备：准备两个验电羽，一个放置在铁板上，一个放置在木板上。

实验过程：我们用手摇感应起电机与不接地的验电羽连接，然后摇动感应器电机，这个时候验电羽毛就带了电荷，学生可以明显看到验电羽的丝线张开。同样的步骤和接地的验电羽相连接，由于静电很快被铁板导走，学生可以明显观察到丝线不张开。

高中物理涉及到的很多的规律，例如有牛顿运动定律、楞次定律、电磁感应定律。通常情况下教师主要做演示实验，学生们都在认真的看，但是并没有最大限度的激发全体学生的参与热情。对于特别核心的教学，教师应该把问题回归到起点进行教学，根据学生的认识规律来进行教学，用问题链的方式来深入探究，让学生去感悟物理规律的存在。在波的传播规律的教学中，学生在脑海中缺少波扩散的生动情景，因此我们可以利用校园池塘或者喷泉来展示给学生看，用水桶作为震动源观察震动的特点和波形的变化角度，学生的体验就比较直观了。

参考文献

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