演示实验的改进与开发

张灿明

内容摘要：通过对初中八年级、九年级物理（北师大版）教材上的七个演示实验的改进与开发过程介绍阐述做好演示实验对培养学生观察能力，激发学生学习兴趣，等能力的重要性。

关键词：演示实验、纸桌子、暖水壶、废笔杆和乒乓球、废日光灯灯丝、灵敏电流计、泥娃娃、气体膨胀

物理学是建立在实验基础上的一门自然科学，观察和实验是物理学家探究自然现象，研究物理问题的基本方法。特别是初中物理学科，面对的是从形象思维向抽象思维过度的群体，做好每一个实验显得尤为重要。在初中物理教学中实验教学分为学生分组实验和课堂演示实验，并且课堂演示实验占主要地位，一共有200多个演示实验，做好每一个演示实验不仅是完成教学任务达成教学目标的基本要求，也是考验物理老师教学基本功的大课题。

所谓演示实验，就是教师为学生演示，并且在操作过程中对出现的现象进行讲解、分析、说明。这就要求演示实验必须操作简便，现象明显，可见度大，视觉冲击效果强。这样才能将枯燥的物理演说变得生动有趣，将抽象的概念变得直观形象，使学生便于理解记忆，还能激发学生学习探究物理知识的兴趣。但是在教学实践中发现北师大版教材配发的实验特例中有的演示实验缺乏趣味;有的实验现象不太明显;有的能见度低不适合教师演示;有的操作困难;有的实验时间太长;有的甚至存在严重的安全隐患，给老师和学生使用带来困难，演示教学效果大打折扣，为此我通过自己的摸索研究对教材中的一些演示实验进行了大胆的改进和拓展，在教学中取得了满意的演示效果。下面是我对几个演示实验的改进历程与同行分享，敬请批评指正。

（1）压强概念的建立是学习压强知识的重点，它是描述压力作用效果的物理量，是对学习力的概念时，力的作用效果由力的三要素决定的说法的补充和完善。压强概念的合理引入有助于学生正确建立压强概念、理解压强概念。教材上的“利用铅笔做实验”实验简便易行，但视觉冲击力不够，大的压强能够破坏物体表面的结果更是难以表现。我使用一个空的纸箱，不要盖子，在盖子的位置糊一张报纸当作上表面，上课时把纸箱放在讲桌上，第一步将一块实心黏土砖平放在报纸上，全班学生都能看到砖块稳稳地静止在上面，这时提出一个问题：如果把砖块竖起来放在报纸上会怎样？学生非常期待看到自己的猜想结果，第二步，我将砖块竖起来慢慢放到报纸上，松手，结果砖块穿过报纸砰地一声跌落箱子中，报纸被压破裂了。这样震撼的视觉冲击效果使学生理解了既是压力相同，当受力面积不同时压力的作用效果也不相同，顺利地引入了压强概念。

（2）八年级教材中有声现象知识，其中的双耳效应知识教学有点难，让表演的学生捂住或塞住一只耳朵，利用一只耳朵判断发声体的方位有时错误，有时正确，当你期待他做出错误判断时，他偏偏说出正确的判断，使教学出现意外，原因是在班上使学生用手捂耳朵，耳朵内塞东西等办法进行演示时“捂和塞”的程度很难把握，难以使这只耳朵完全听不到声音，后来我想到双层玻璃的隔音作用，利用空的暖水瓶把表演学生的一只耳朵罩住，让另一个学生站在他被罩住耳朵这一侧说话，无论声音大还是小，离他远还是近，他都會作出错误判断，从而使学生理解了什么是双耳效应。

（3）在学习流速与压强关系知识时，我准备了这样一个演示实验，器材：一只空了的笔杆，一段橡皮管，一个乒乓球。装配：橡皮管的一端套上笔杆，另一端套上笔头。表演：上课时我用嘴含住笔杆那一端，笔头一端朝上，用力吹气时，把乒乓球放笔头上，乒乓球能浮在笔头上方一定高度不掉下来，边吹起，边行走，从讲台一端走到另一端，乒乓球也随着运动到讲台另一端，而不掉下来。学生看到老师的表演掌声雷动，群情激动，成功达到演示实验的轰动效果，起到了为学习流速与压强知识激趣造势功能。

（4）在学习导体和绝缘体之间没有严格界限时，教材中安排了一个玻璃导电实验。器材：一个废灯芯，一个220V 10W的灯泡，一个酒精灯，导线和插头组成图示中电路，实验时把电路接入家庭电路中，点灯没有发光，使用酒精灯加热玻璃心到红炽状态，可以看到灯泡的灯丝发出微弱的光象通电的电炉丝。证实玻璃这种材料常温下是绝缘体，高温时变成了导体，即导体和绝缘体没有严格的界限。该套实验器材利用家庭电路电源，电压太高，酒精灯加热玻璃芯时玻璃芯常常无规律碎裂，给演示操作带来极大的安全隐患，我在整个实验过程中都胆颤心惊不知道那一个时刻碎裂的玻璃芯会将带电的铜丝挑到哪里，很多老师干脆不做演示直接告诉学生实验应该的现象和结果，我做实验时还担心学生在家模仿实验操作出现事故，反复叮嘱学生不得模仿。由于这样的演示实验违反了安全性原则，演示起来很难达到预期的效果。我研究了该实验的目的后将实验作了修改，器材：两节个干电池，一个试教电流表（选灵敏电流计档），一个废灯芯，一个酒精灯，一个开关。组成图示实验电路。实验时，闭合开关电流表示数为零，用酒精灯加热灯芯时电流表指针慢慢偏转直至满偏，灯芯离开酒精灯火焰后电流表指针又慢慢回转，直到零刻度位置，再次加热，电流表指针又开始偏转，这套装置安全可靠，操作简便，现象明显，我们组的老师都愿意使用这套器材，这不是也便于推广吗。

（5）在学习温度影响电阻大小时，教材上安排了图示的演示实验，器材中使用了一段细铁丝，但是，没有介绍细铁丝的粗细和长短，随手捡来的细铁丝装上去做实验，常常做不出温度升高电阻增大的结果。我使用220V40W废旧日光灯管中拆下的灯丝代替图中的细铁丝，两节干电池做电源做实验，取得良好的演示效果。连好电路，闭合开关2.5V小灯泡发光电路表示数约为0.2A，把日光灯的灯丝放到酒精灯火焰上加热立即看到小灯泡亮度变暗直至熄灭，电流表示数减小。整个演示操作一分钟内就能观察到效果。一省时;二效果明显，三废物利用取材容易。

（6）泥娃娃尿尿。在学习气体的压强与温度关系时，为了激发学生的学习兴趣，培养学生探究问题的欲望，我把一个陶制的玩具—泥娃娃作为课堂演示器材，一、准备工作，事先把空的泥娃娃用热水烫一下，再放入凉水中，几分钟后凉水会在大气压作用下从泥娃娃的小鸡鸡处吸进它肚子里。二、上课时把泥娃娃放到讲桌上的凳子上（凳子作试验台），用热水浇泥娃娃的头部，从泥娃娃小鸡鸡射出的水会喷的前排学生的身上脸上，全体学生会兴奋地狂笑。笑得前仰后合。老师借势引导学生分析，水是如何喷出来的？为什么泥娃娃头上没有浇热水时水不流出来？通过演示实验和适时引导水到渠成地达成教学目标。

（7）焦耳定律演示实验的改进。上面的图片是北师大版九年级物理中焦耳定律演示实验套材，利用该套实验器材做演示实验，只能让个别学生观察实验现象，且实验时间比较长，这套器材中三个装了等质量煤油的瓶子一次要使用两只，当利用5Ω和10Ω的电阻做完实验后再使用期中的10Ω和另一只10Ω的电阻作对比试验时两只瓶子中煤油温度已经变得不同了，如果等先使用的那只瓶子中煤油温度降回来要等更长的时间，总之缺点主要有：能见度低，全体同学几乎都因无法观察在干坐着听汇报，实验节奏松散，实验时间长留给师生分析归纳时间少。

其实该实验的核心原理是利用转换法通过观察温度计显示的煤油温度变化来确定电流通过电阻产生的热量多少。我们知道气体受热体积膨胀程度更大，为什么不让电阻直接加热瓶子中的空气呢？我对焦耳定律演示实验的改进正是基于这样的思考开展的。原理图如右图所示，适当调整滑动变阻器使得第一支路中电流是第二支路中的两倍（或三倍）。温度计改为U形管中加水的气体温度计，使用橡皮管把烧瓶和U形管连起来，橡皮管中间剪断用三通管连接，多出的口用止水夹控制开闭。实验时打开止水夹1，止水夹2、3止住，闭合电源开关比较与R2、R3瓶子相连的气体温度计的示数30秒内就能观察到R3=2R2时，相同时间产生的热量R3也是R2的两倍。打开止水夹2、3气体温度计重回原始位置，再止住1、2止水夹还是30秒内就能看到气体温度计1升高的温度是2的四倍（或9倍）从而得出电热与电流大小的平方成正比的关系。使用这套装置一省时，二全班学生都能观察，能见度高，三数据直观准确，四可以反复实验。体现了演示实验的关键要素。

以上是我对教材中的演示实验的改进和开发做的汇报，教学中要有教材，要信教材，但不唯教材，活用教材，以达到最大的教学效果为唯一目标。针对教学内容及学生特点有效进行演示实验，做好课前准备，创新实验方法，从而保证教学质量的不断提高。

参考文献：

（1）朱道荣《例谈物理实验教学》