自制教具在高中物理演示实验中的应用探讨

李毓

摘 要：高中阶段的物理教学以实验为基础，物理教师在设计教学内容时要结合学科特点，尤其要注意实验在物理教学中的地位。在新课标理念下，利用学生日常生活中常见的材料或是器具自制物理实验教具，可以有效地激发学生的学习兴趣，使学生积极加入物理学习课堂中。因此教师要重视自制教具在高中物理实验教学中的作用。以高中物理演示实验中的自制教具作为研究对象，分析演示试验中教师自制教具的特点及在演示实验中的应用。

关键词：高中物理;演示实验;自制教具;应用

物理实验是物理教学和学习中的灵魂，其体现着物理教学的特点。高中物理教学中的演示实验更是提高学生物理核心素养的重要方法。因此，教师在教学时要根据课程内容开展适宜的物理演示实验，提高学生对物理知识的理解能力、分析能力和物理实验的动手操作能力。但由于物理实验设备的缺少，导致课堂实验达不到理想的效果，教师可以通过自制教具实现演示实验和课堂教学的结合，以此实现物理教学的理想效果。

一、高中物理演示实验中自制教具的特点

在高中物理演示实验中使用自制教具除了可以提高课堂的趣味性外，同时也具有灵活性、经济性和直观性等特点。

首先，自制教具具有操作方便，使用灵活的特点。在高中物理演示实验教学中使用自制教具，操作起来更加方便灵活，能够提高物理演示实验教学课堂的效果，使学生积极地加入物理实验的学习中。教师在设计自制教具时要根据演示实验的具体要求，同时也要引导学生和教师一起完成自制教具的任务，通过自己动手制作教具可以提高学生对物理学习的兴趣，让学生全身心地加入课堂中。自制教具的使用不仅可以帮助学生观察实验现象，同时也能满足学生的实际需求。对自制教具的使用，教师可以根据实践中出现的漏洞对教具进行改造，发挥其最大的价值。

其次，自制教具具有经济实用，成本低廉的特点。有一部分物理教师选择自制教具是因其经济又实用的特点。高中阶段的物理演示实验教学与自制教具有着密切的联系。在学习中学生需要通过各种实验认识到物理知识的本质，并将其转化为自己的知识。目前，很多学校都面临着实验设备不齐全的问题，教师的自制教具正好可以弥补这个问题。其实课堂上的很多自制教具都源于生活，有些生活中的废旧物品甚至可以变废为宝，成为课堂上的用具。教师通过对这些物品的改造，让生活中的材料更有价值，并可以促进学生对物理知识的了解和掌握。

再次，自制教具具有现象直观，效果明显的特点。在高中物理演示实验教学中，教师的自制教具中有一部分是对已有的仪器设备或是前人的研究成果的改造。教师将自制教具应用在演示实验的教学中，能够帮助学生更加直观地观察到实验所产生的现象，以此对实验结果进行准确分析。在使用自制教具时，可以把原本模糊不清的实验现象变得更加具体形象，这能有效地帮助教师冲破教材中的重难点内容，解决物理演示实验中的难题，让学生更直观地了解物理知识的概念。

最后，自制教具具有设计科学，性能可靠的特点。自制教具是高中物理演示实验中的一种重要的辅助工具，在对教具进行设计和制作时要注意教具的科学性。尤其是将自制教具应用在物理演示实验中时，更要注意自制教具的科学性和严谨性，只有这样才能确保实验最终结果的准确性，让自制教具发挥出其真正的价值。除此之外，教师也要保证自制教具使用时的安全性，避免意外的出现。

二、高中物理演示实验中自制教具的应用

1.激发学生学习物理演示实验的积极性

在高中物理演示实验教学中，加入自制教具的使用，可以激发学生学习物理实验的兴趣，提高学生的动手实践能力和动脑分析能力。自制物理实验教具，很多材料都源自我们的生活，这能让学生感到物理就在我们身旁，从而提高学生学习物理的积极性。例如：在学习“气体定律”相关内容时，教师可以利用生活中的注射器进行试验，让学生从简单的实验中感受到一定质量的气体在体积变化时压强是如何改变的相关问题。这个实验只需要生活中简单的材料来完成，最后的实验结果也非常明显。除了在课堂上，学生在家中也可以进行这个实验，这就为每个学生都提供了亲身实验的机会，极大地激发了学生学习物理的积极性。又例如：在学习压力能使物体发生变形的相关教学中，可以制作一个“微小形变演示器”，这个教具需要用到生活中常见的激光笔，并用平面镜作反射面，最后把墙当作观察点。在做这个实验时，需要把装置放在桌子上，仔细观察经过平面镜反射之后的光点在哪个位置，之后用力压放置平面镜的桌面，再次观察光点所在的位置。经过不断实验会发现，所用力大小的不同，光点所在的位置改变程度也就不同，通过这个实验学生可以更加直观地看出桌面受力之后的形变。在完成这个实验之后，教师也可以对学生进行启发，让学生思考采用其他方法可不可以显示微小形变。对于想法合理的学生，教师可以让他说出想法并准备自制教具进行实验。如：有的学生认为可以用瓶子演示微小形变。实验操作是准备一个四棱柱状的玻璃瓶，在玻璃瓶中加满水并用胶塞塞住，在胶塞上插入一根吸管。之后用力挤压玻璃瓶，这时就会发现吸管内的水位发生了变化。通过教师所制作的教学器具，能够帮助学生更好地理解物理知识，同时通过教师的引导，让学生想出不同的验证方法，也能提高学生的动手操作能力和动脑能力，以此促进学生物理综合素养的提升。

2.培养学生的创新思维能力

在高中阶段的物理学习中，教材中有很多演示实验并且有很多实验的通用性极强。由于很多学校的物理实验设备不完善，教师就可以结合实际情况根据书中的实验设计实验教具，以此来完成物理演示实验的教学。教师通过不断地完善演示实验和自制教具，能够激发学生的自主探究意识，促进学生物理创新思维能力和物理实验綜合素养的提升。例如：在学习“薄膜干涉”相关问题时，如果按照书中的实验做法，会因为实验所需的外部条件、实验时间和实验人数等原因的限制，致使这个实验很难完成，即使实验可以成功，实验的效果也不会理想。因为在实验过程中会有一部分学生无法看清实验的现象，这就会导致学生做完实验之后也不能理解“薄膜干涉”的概念。为了可以解决这一问题，学生可以和教师一起通过上网查阅资料或是通过查阅物理实验书籍的方法，并结合自己的想法和时间情况，对“薄膜干涉”实验进行改进，以此提高实验的效果。具体的实验方法是：“将整个实验装置放在一个大的塑料瓶中展开实验，在这种方式下可以有效地避免在外部进行实验时不可避免的干扰，如人的呼吸和风所带来的干扰。除此之外，也要将实验中的肥皂液换成洗衣粉溶液，同时要在洗衣粉溶液中加入一些食糖水或者是甘油，这是为了使实验达到更好的效果。在用酒精灯加热时，也可以撒少量的食盐，在这样的操作下酒精灯火焰的颜色就会变为黄色，会使实验的效果更加直观。”通过这样的改进方式，让学生清晰地看到了“薄膜干涉”的实验现象，更加直观地了解到了这个实验的特点，还可以加强学生对于实验的理解和认知，以此提高学生在学习物理演示实验的创新性思维。

3.利用现代装备的小模型自制教具

随着社会的不断进步和科学技术的快速发展，很多新型的设备和不同的工具走进了我们的生活。因此在课堂上教师应该引导学生利用课堂上学习到的知识进行模拟制作，在设计和制作自制教具时，如果遇到困难可以上网查阅资料、与同学沟通解决或是向教师请教，使用科学的原理解决在实验探究中出现的问题，以此提高学生的实践运用能力。例如：在学习“磁悬浮”的相关知识时，学生可以以磁悬浮小模型为基础进行实验，首先需要通过上网查阅资料对模型进行改进，并进行科学合理的调试，使磁悬浮现象更加直观地展现在大家面前，运用更加科学合理的手段揭示磁悬浮的原理。在这种方式下成功地完成磁悬浮实验的演示任务，深入了解磁悬浮的相关知识，以此提高学生对演示实验器具的实践运用能力。

4.加强自制教具之间组合的效果

在物理演示实验的教学中，使用组合法进行演示实验就是将不同的自制教具进行组合，根据每一个自制教具的不同用途设计出一个全新的教具用于实验。自制教具之间的组合可以最大程度地发挥每个教具在实验中的作用。在教具的组合中，教师也要注意保持自制教具具体化、形象化的特點，以此保证物理演示实验的正常进行。例如：在学“向心力”的相关内容时，想要让学生直观地了解到向心力与质量、角速度与半径之间的关系，但由于学校没有该实验的设备，这种情况下教师可以引导学生利用机械的守恒公式，将对速度大小的测量改为高度的测量。教师拿出教具将其放在桌面上，校准仪器，再开始探究这四个物理量之间的关系。在实验过程中，教师要先跟学生确定每一个物理量的单位，其中向心力为F，高度为h，小球的质量为m，圆的运动半径为r。由于教师使用的是组合型的自制教具，没有精准的实验设备，所以要通过多次的反复实验来证明实验的最终结果。经过多次的实验之后发现，在m与r相等时，F与h成正比;m与h相等时，F与r成反比;r与h相等时，F与m成正比，以此通过对各个物理量的总结计算，得出向心力的大小公式。

总而言之，实验是高中物理教学中的重要环节，也是实现高中物理教学目标，全面提高高中生物理综合素养的重要途径。教师要认识到在高中物理演示实验教学中使用自制教具的意义。作为物理教师要仔细研究并学会开发利用自制教具资源，也要让学生参与到自制教具的过程中，以此提高学生的自主探究能力，同时也能提高学生的动手实践能力、同学之间的合作意识和创新意识，促进学生的成长发展。

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