自制简易实验在物理教学中的应用

黄银鹤

摘  要：自制的简易实验可能简易到连正规的名字都没有，但它往往取材方便、易于制作，只需要对现有的实验器材或生活材料进行重新设计和整合;设计和操作过程虽然也包含着物理思想和方法，但更加贴近生活，犹如做游戏，这样反而容易更被学生理解和接受。

关键词：自制;简易;演示实验

物理作为一门实验科学，实验在物理教学中的重要性是不言而喻的，它不仅能使抽象的物理知识具体化，还能锻炼学生的知识应用能力和动手操作能力，激发学生的学习兴趣。新课程改革对学生实验和演示实验有了更加明确的标准和要求，把物理教学中的实验探究和教学提升到了一个新的高度。然而，教材的篇幅总是有限的，最多也只能编排下所有规定范围内的学生实验和部分演示实验;另一方面，各个学校的实验器材配备率和使用率差异性也很大，对规定范围之外的实验，恐怕只能望洋兴叹了。于是，自制的简易实验就有了发挥的空间。这类实验可能简易到连正规的名字都没有，但它往往取材方便、易于制作，只需要对现有的实验器材或生活材料进行重新设计和整合;设计和操作过程虽然也包含着物理思想和方法，但更加贴近生活，犹如做游戏，这样反而更容易被学生理解和接受。下面通过几个实例，来说明简易实验在课堂设计和教学中的应用。

一、一张A4纸的妙用

在研究自由落体运动时，亚里士多德根据平常观察到的生活现象，得出一个观点：“物体下落的快慢是由它们的重量决定的”。这里，其实我们可以通过一张A4纸做一组简易的演示实验来说明问题，具体实施如下：

第①次实验。先取一张A4纸，裁去约四分之一至三分之一，并把裁掉的部分揉成一团，保留的部分仍然为平整一张。然后，同时把纸张和纸团举到桌面上方一定高度，纸张保持水平。最后，同时释放纸张和纸团，观察它们下落到桌面所用的时间。实验现象应该很明显，质量较轻的纸团先落到桌面上，亚里士多德的观点有问题，物体下落的快慢不是由它们的重量决定的。

第②次实验。先把上次实验用剩的纸张再重新裁成相同的两张，把其中一张揉成纸团，这样得到质量相同的一个纸团和一张纸（控制变量法）;与上次实验相同操作，释放纸张和纸团，发现纸团先落到桌面上。引发学生思考，比较容易得到“空气阻力对物体下落有很大影响”的想法。

第③次实验。重复释放纸张和纸团的操作，只不过这次操作时，纸张在初始位置时不是水平，而是呈竖直状态;且纸张的下端和纸团在同一高度，不宜过高，目的使纸张下落过程中也尽量保持竖直。最后会发现，纸张和纸团几乎同时落到桌面上。这次实验的现象进一步证实了之前“空气阻力对物体下落有很大影响”的结论。

整个实验既没有深奥的实验原理，也没有精密的实验器材，只是对一张A4纸进行了几次巧妙的设计，操作也十分简单。但看似这个简易的演示实验，不仅推断出了亚里士多德的观点是错误的，还进一步引发新的思考，得出更深层次的结论，为“没有空气阻力”情况下的自由落体运动的研究做好铺垫。

二、一根细线的妙用

在学习牛顿第一运动定律时，关于生活中的惯性现象，如果用语言描述、图片展示、视频播放等，当然能让学生通过想象、回忆，根据自身经验得出结论。但通过实验动手操作，也不失为一种不可替代的好方法，现举一个简易的实验例子如下：

准备一根很长的细线（用力一扯，会断的那一种），分成若干段备用;从实验室取若干个质量为50g的钩码，可用于分组实验;将细线系于一个钩码的上下两端，上端用于固定，下端打一个圆环结（大小适合伸进一个手指，可以用手向下拉细线）。如右图所示，准备就绪后，可以让学生思考：钩码上下各有一根细线，通过用手向下拉扯细线，能不能做到“想让哪一根细线断，就让哪一根断”？

對已经学过力的平衡和牛顿第一定律的学生而言，原理其实很简单。如果向下拉细线，缓慢增加拉力，钩码受力平衡，上面一根细线的拉力始终比下面一根大，差值正好等于钩码的重力大小。这种情况下，上面的细线将会先断。如果迅速向下拉细线，钩码由于惯性还来得及向下产生移动，即上面一根细绳的拉力还没来得及增加，下面一根细线就已经先被扯断了。这个实验虽然简单，但效果却不一般。它不仅引导了学生积极思考，加深对惯性的理解，还巩固了已学的知识，并且为学生提供动手的机会，增加学习的趣味性和实验操作的成就感。

以上只是举了两个例子来说明自制简易实验在物理教学中的应用，事实上，这种实验的数量或将是不可估量的。但要将它们恰到好处地纳入课堂，还需要大量的物理实验员和教师在平时勤于观察和思考，因地制宜地发挥学校里和生活中的可用素材，将是很大的挑战。