低成本物理实验在中学物理教学中的应用研究

宋炆俊

摘要：本文主要对低成本物理实验在中学物理中的地位、意义及未来的前景进行研究。因为是在许多硬件设施比较落后的地区，物理实验器材奇缺，大部分实验被省略，改为由教师讲述，这不利于培养学生的动手能力与创造能力。低成本物理实验按其字面意思是指花费少的实验，低成本实验可以通过生活中的常见物品、甚至是废弃物制作得到，成本低虽低，但其教育价值并不低！利用生活中的材料来做实验，既简易又环保，有效地保障了中学物理实验课程的开展，更是不发达地区中学补充教具的重要途径。

关键词：物理实验;实践能力;重要途径

中图分类号：G633.7 文献标识码：B文章编号：1672-1578（2020）16-0234-01

随着教育事业的发展与进步，我国的基础教育也已取得巨大的成就，教学设施的完善，教师队伍水平不断提高。但是在中西部偏远的农村学校，甚至是县城的重点中学，对物理实验的不重视，或者因受条件限制无法重视，许多应该开的实验课尽量少开甚至不开。这样培养出的学生大多高分低能，理论知识掌握得很牢固，但是动手实践和自主创新的能力奇缺。学校这么做的原因无非有二：（1）受应试教育的影响，听从于高考指挥棒;（2）受经费限制，学校为节省开支无力购买满足学生需求的实验设备。为了改变这种现状，低成本物理实验应时而生，以其低廉的成本、明显的实验效果很好地解决了上述的经费不足的矛盾。又因其简单有趣，但意义非凡。

1.低成本物理实验的开发

1.1 开发原则：

①科学性;②安全性;③简易性;④直观性;④创新性。

低成本物理实验的开发应遵循以上四个基本原则，符合自然科学的相关规律，保证实验者的安全，制作及操作较为简单，实验效果明显，又富有创新性。能达到这五条原则的低成本实验，就是一个好的实验。

1.2 开发过程：

⑴理论分析：根据对应教学目标，分析将会运用到的物理规律。

⑵设计方案：设计实验仪器，分析将会用到的材料。

⑶仪器制作：采购准备相应器材并制作仪器。

⑷仪器改良：根据实际制作对仪器不足之处进行改良。

⑸总结反思：对仪器的研发过程进行总结。

低成本物理实验的开发大致分为以上五步，但实际制作时需要研发者具备良好的理论知识和动手能力，如具有一定的钳工技术、焊工技术、木工技术，制作仪器时就会得心应手。但这些技术都非短时间可以练成，需要研发者在实践过程中不断地磨砺。

2.案例分析

2.1 探究压力的作用效果跟什么因素有关？

提供的实验器材是小桌子、砝码和海绵，由教师演示实验。

教学过程：

①教师提问：同学们，大家猜想压力的作用效果会与什么有关呢？

②学生猜想：有物体的质量、物体面积、材料、形状等有关。

③教师对学生的问题分析后开始演示实验，分别将小桌子脚朝下放与海绵上，桌面朝下放于海绵上，以及桌面上加了砝码后放于海绵上，三个实验同时做，对比海绵的凹陷程度，从而比较压力的大小。

④得出结论：压力的作用效果与压力大小和接触面积有关。

2.2 “伽利略理想实验”。

教师放一本书在较粗糙的水平桌的面上，教师让学生仔细观察书的运动！教师用手轻轻地推一下，书往前动了一下，教师不推，书就不动！教师引导学生得出书：推一推，动一动，不推就不动！教师进一步总结出，力是物体维持运动的原因（亚里士多德的观点！）

请同学们再仔细观察另一实验：

教师用手较用力地将圆珠笔扔在较光滑的瓷砖地面上，学生发现圆珠笔离开手后还要再继续往前运动一段距离！

教师问：圆珠笔离开手后还会继续运动吗？

学生答：会！

教师问：那是是什么力让圆珠笔继续运动的？

有的学生会答：手的推力！

教师反问：圆珠笔离开手后还会受到手的推力吗？

引导学生答：因为手和圆珠笔已不接触，所以圆珠笔不会受到推力的作用！教师又问：根据亚里士多德的观点，圆珠笔在运动中一定受到了力的作用，那到底是什么力让圆珠笔继续运动呢？

教师故意不让学生回答，自己也不回答，又提出以问题：同学们思考一下，用什么方法可让圆珠笔运动得远一些？

学生答：减小圆珠笔与桌面间的磨擦！

教师又问：如果圆珠笔与桌面间没有磨擦，用手推一下圆珠笔后会发生什么情况？学生会回答到：圆珠笔会一直运动下去！

得出结论：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。

结束语

物理学是一门以实验为基础的自然学科，在过去的几十年中学物理的教学为了应付高考，让学生与教师扎根题海，以理论知识取胜。这样做的弊端就是培养出的学生大都高分低能，动手实践的能力十分薄弱，更毫无创新能力。因此，才出现了课程改革，教育部推出新课程标准。强调要培养学生的创新能力和实践操作能力。可是以我国目前仍处在发展中的现状，大部分中学实验仪器的单一和匮乏，很难在短时间内从根本解决问题。尤其是在西南、西北边远地区，学校硬件设施落后，许多该有的实验仪器都没有，或者设备老化，无法呈现该有的实验效果。现实与课程标准的冲突，导致了低成本物理实验发展与壮大。用生活中常见的材料，学生亲自动手实践，极大地激发了学生对物理学科的興趣，对物理现象记忆更为深刻，相应的不但成绩提升了，实践能力和创新能力也大为提升。

参考文献：

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[2]吴丽君.中学物理课堂中非常规实验的教学设计与案例分析[D].华东师范大学，2011.

[3]赵海燕.新课程理念下初中物理实验课程资源开发和利用的实践与研究[D].内蒙古师范大学，2007.

[4]郑圆成.低成本物理实验开发的研究[D].浙江师范大学，2011.