高中低成本物理实验的应用研究

摘要：本文主要对高中物理低成本实验进行应用研究。首先探究了低成本实验的应用意义，接着指出低成本物理实验要遵循简洁、安全、启发性三个原则。最后就高中物理实验进行低成本案例展示。希望本文能给予物理领域研究者一些启发借鉴。

关键词：高中物理;低成本实验;启发性;案例展示

前言：

低成本实验是国际实验教学改革的一个新方向，倡导应用生活中的常见物品进行实验，节约实验成本，简化实验过程。我国作为在世界上排名前列的国家，也要在教学中与国际接轨，实现物理实验的低成本化。

一、低成本物理实验的应用意义

（1）提高实验频率

物理的有效性学习离不开大量的实验探索，但实验是一个资源的消耗过程，也是一个费时费力的过程。低成本实验，提倡以生活日常所见材料为主，顺利把物理实验的耗材由稀缺变为常见，在实验成本与实验条件上都有所降低。因此，学生的实验效率大大提高，实验条件也更为充足，满足了学生进行反复实验的基础条件。

（2）符合可持续发展观

科学发展观中提出了“可持续发展”的理念。物理低成本实验中实现了稀缺资源与常见资源的置换，使得资源的使用价值得到提高，使用持续時间更久，是对可持续发展的落实。同时，低成本实验也实现了对物理实验的改革，促进物理实验教学的良性发展，也是可持续发展的体现。

（3）体现趣味性

低成本物理实验的实现并不容易，需要教师对生活中的常见物品观察入微，进行全面认识，必要的时候，甚至需要先就生活物品进行改造创新，最后才能把生活物品顺利应用到物理实验中。因此，学生在进行低成本物理实验时，看到的实验材料就是由教师重新诠释后的常见物品，物品在实验中的全新应用与学生平时的认知形成反差，由此带给学生耳目一新的感觉。

二、低成本物理实验开发设计原则

（1）实验流程简洁

低成本物理实验的主要目的之一是简化物理实验，而非单纯为了节约成本而探索。因此，在设计过程中，成本与实验流程都要综合考虑到。如果实验成本低，但实验步骤繁琐，则反而导致物理实验效率降低，物理探究的结果不理想，这样的低成本实验看似节约，实则是丢了西瓜捡了芝麻。所以，实验流程要遵循简洁的原则。假设实验成本降低了一半，实验过程增加了1-2个简单的步骤，那么该低成本实验有推行的价值。假如实验成本只降低了10%，实验过程却复杂了数倍，则该低成本实验没有推行的价值。当然，判断的时候应当结合具体情况，以上只是对常见情况的概括。

（2）实验过程安全

低成本实验的过程一定要安全，不能单纯追求“低成本”而忽略实验人员的安全，以及实验顺利进行的价值。比如在电流实验中，为了节约成本而选用破损电线。破损电线可能存在漏电现象，在家庭用电中属于危险品，低成本实验中切不可使用这类本身因为有问题被丢弃的产品。可以用家中闲置不用的电线代替出去采购新电线，在使用之前也要注意再次检查，确认其不存在质量问题再使用。

（3）具备启发价值

低成本物理实验只是在实验形式上进行革新，但实验的目的依旧是启发知识。因此，低成本物理实验不能徒具其型，而要展现物理实验的精髓。如果因为实验材料要求的降低，导致实验质量大幅度降低，是得不偿失的。甚至在低成本实验中，当存在多种低成本材料供选择的时候，要优先选用能给实验带来新探究方向的材料，以提高该低成本物理实验的价值。

三、低成本物理实验应用示例

电梯的超重与失重实验：在学习牛顿第二定律与第三定律时，都会涉及到电梯的超重与失重情境，但在实际生活中，这一情境只能通过观察看到现象，对于精确的数据与计算，就无法实现。如果要实现对电梯超重失重现象进行实验测量，就得与物业以及小区居民沟通，过程漫长而且结果未知，就算沟通成功也会给他人的生活造成困扰，而且测量起来也不大方便。为此，可以用瓶子、支架、定滑轮来模拟电梯超重失重情境。

支架和滑轮可以搭建电梯模型，瓶子主要是用来进行重量加减。在实验过程中，还要用到拉力器与麻绳。把麻绳缠绕在滑轮上，一边系上瓶子，一边系在拉力器上。超重实验中，可通过给水瓶中加水增加重量，失重实验中，可以给水瓶中逐渐放水减轻重量。

具体实验中，根据情况可用垫片、螺丝等对滑轮进行固定调整，以及增加其他常见小物进行完善，以提高实验模型的质量。根据此实验过程，其中还会涉及合力、摩擦力、滑轮、摆动等知识，都可以此为基础进行探索。

结语：综上，低成本实验给高中物理实验提供了新的探索方向，让高中实验课程充满活力，对于激发学生的创新思维有启示作用，是未来物理实验发展的必然方向。但教师也要看到低成本实验的弊端，避免陷入危险实验、污染性实验、繁琐实验、无效实验中。低成本实验，也是实验的总探索方向，在化学实验、生物实验等领域皆可发展，物理教师在进行低成本实验设计时也可实现跨学科探究，从其他学科实验中寻找低成本实验的创新路径。

参考文献：

[1]吴俊军. 初中低成本物理实验的设计与应用研究[D].江西师范大学，2018.

[2]周圣峰.巧用低成本实验 助力物理教学[J].高考，2021（16）：75-76.

[3]高月科. 初中物理教学中低成本实验的应用策略研究[D].延安大学，2021.

宁夏六盘山高级中学 权浩