物理教学生活化的研究与实践

胡 琦

(浙江省桐乡凤鸣高级中学 314500)

物理教学采取生活中常见器材来演示可以使得物理贴近生活，使得学生更好的理解物理与生活的紧密结合.在物理教学中教师要尽量取材生活中常见的材料来演示物理实验，使得学生爱上物理，喜欢物理，物理实验生活化可以使得学生从理论到实践的转化更容易接受.下面是笔者总结的几个常用实验和同仁一起探讨.

1 利用简易器材做实验使得物理教学生活化

实验装置力求结构简单，操作简便.简单的仪器还容易突出实验的物理原理，而不为那些复杂的结构所干扰，使得学生更好的理解物理本质.

案例1利用酒精和矿泉水瓶演示气体做功与内能变化关系

这个实验的最大优点是取材简单操作方便.可以激发学生的求知欲和学习热情.

2 利用有趣实验教学使得物理教学生活化

趣味的探究性实验可以很好的激发学生的学习热情，要想使得实验生活化就需要用到生活中常见的物品来做物理探究实验.试电笔和辉光球是生活中常见的物品，我们可以利用这两样器材做探究电场强度和电势差的物理实验.

案例2利用辉光球和试电笔来探究点电荷周围静电场的电场强度和电势差

【实验材料】一根透明吸管、一个辉光球和8个绿色氖管(也叫氖泡).

【实验步骤】将透明吸管用剪刀从一侧剪开，将七个氖管首尾顺次连接.在辉光球没有接通电源时，氖管不发光.接通电源7个氖管同时发光，如图1.

图1

【实验原理】辉光球是属于电场发光原理，辉光球里的惰性气体，在高压电场作用下使得里面的惰性气体内部电子发生跃迁，电子跃迁会发出不用颜色的光.由于气体在球体内部运动的不稳定性，导致中心点到边缘不同位置电阻产生差异，电阻小的位置先放电，当用手接触辉光球外面面不同位置，接触处距离球体中心电阻小，形成放电通路.可以认为辉光球中心球体周围形成的电场与点电荷电场类似.氖泡，一种无色惰性气体(氖气)的灯泡管，装在验电笔中，在电场激发下能产生透射力很强的红光(也有其他颜色)，当物体带电时，用电笔测试氖泡发光，否则氖泡不亮；光的亮度随电压大小而变.氖管发光属于惰性气体发光，一般当氖管两端电压达到60V以上就会发光.通过混合不同比例的惰性气体会发出不同颜色的光.此实验中发出绿光的氖管是由Ar80%,Ne20%两种气体混合而成.在某一个瞬间辉光球周围的静电场分布与点电荷类似，可以用一个氖管放到穿到透明吸管上演着半径方向放置，从远到近靠近辉光球，会发现氖管发光亮度增强说明周围电场强度增大(也说明周围电势差增大).在辉光球周围固定位置将氖管放置方向从沿着半径变成垂直于半径方向发现氖管熄灭，此实验可以说明电场是有方向的.以辉光球为中心等远处球面上移动氖管发现氖管发光亮度不变说明这些位置处的电势差相同.同时将多个氖管串联使得实验的可视性更好.

【实验优点】实验取材生活常见的工艺品辉光球和试电笔中的核心部件氖管，符合物理教学生活化的理念.用生活中常见物品来探究高中物理教学中的教学难点静电场，静电场有力的性质(电场强度)和能量性质(电势、电势差).实验过程从一个氖管发光到多个氖管发光可以更好地激发学生的对物理实验的兴趣.把看不见摸不着的静电场通过氖管发光现象来可视化，通过在等距离处氖管发光强度相同说明电场在辉光球周围空间对称分布.通过在固定位置旋转一个氖管，氖管从发光到不发光来说明电场是有方向性的，说明电场是矢量，由于静电场可以使氖管发光说明电场也具有能量.

3 利用生活资源做实验使得物理教学生活化

借用生活材料物品开展内容丰富、形式多样的实验教学，可体现教师教学的个性和自创性.

案例4利用微型电风扇做系列实验

【实验材料】3V微型电风扇(即微型电动机)3个，实验室小车1辆、4节5号电池，12V台式电脑风扇一台(旧电脑CPU散热用)，发光二极管2.5V一只，细长铁片长20cm宽1cm左右，塑料挡板10cm×10cm ,条形磁铁一对，直径1cm的铷铁硼强磁铁5块、实验室常用工具.

【实验步骤】(1)演示作用力与反作用力

将微型电风扇固定在小车上，在电风扇外侧固定如图2(a)，保证障电风扇吹出的风大部分吹到后面挡板上面.打开电风扇开关，风扇开始转动，但小车继续保持静止，撤掉挡板,如图2(b)，小车开始运动.请学生分析下列问题：有挡板时，打开开关小车为什么可以保持静止？撤掉挡板，小车开始运动，分析风扇吹风的方向.

图2

(2)演示能量转化现象

如图3将两个电动机1.5V 5号电池盒两个电动机如图连接起来.观察实验现象.电池与电动机两个导线连接，通过橡皮筋连接到另外一个电动机上，如图右侧电动机的两个导线与发光二极管连接，接通开关观察实验现象.

图3

【实验原理】实验(1)是电风扇运动使得空气被吹动，在有挡板时候叶片获得向前的作用力，通过空气挡板获得空气作用力，挡板与电风扇与小车连接，导致小车受到的合力为零，移开挡板叶片获得向前作用力而运动.实验(2)通电导线(电流)在磁场中会受到安培力作用，电流磁场与安培力之间满足左手定则关系.实验(3)是线圈在磁场力切割磁感线产生感应电动势使得二极管发光.实验(4)电池化学能转化电动机电能和动能和内能，左侧电动机带动右侧电动机转动将动能转化为电能和内能，通过二极管转变为光能.

【实验优点】以微型电风扇为中心开展了4个实验，这些实验操作性强可以激发学生对物理学科的学习热情，生活当中的很多物品都蕴含着丰富多样的物理特性，如常见的气球、乒乓球、矿泉水瓶等，只要合理运用，他们在不同的物理场景中可以发挥出不同的作用，呈现出形式多变且新奇有趣的物理现象.学生在惊奇于生活中如此平凡的一个物品居然可以有如此之多的应用的同时也会感叹物理世界的神奇，从而激发他们对物理学习的兴趣.

4 利用低成本材料使得物理教学生活化

用自制教具进行电场线教学常用的几种电场线分布中，用低成本实验来进行模拟演示、培养观察能力，分析能力、形象思维的能力，达到理论与实践相结合.

案例5利用低成本材料模拟电场线

【实验材料】感应起电机、自制的容器器具一套、数码摄像头、或投影机、多媒体教学设备一套.

【器材制作】头发屑与油的制作，首先将比较粗的头发切成2mm长，然后去油烘干后放入高压变压器油中(变压器油的绝缘性很好)即可.正点电荷周围的电场中，每一点的场强方向都是背离正点电荷，按照场强方向画出来的电场线应该是以正点电荷为中心向外发散的射线.使用时先均匀摇动头屑油，使头屑悬浮在油里再到入容器中形成杂乱无规则形状，并将金属小球与起电机的一个放电杆接通，带电后的小球可以近似看作点电荷.

【实验展示】如图4和图5，观察点电荷实验图形并绘图看图可方便的画出电场线平面分布图，也就是一个点电荷电场线的截面图.

图4 图5

如果在点电荷附近加一个等量异种电荷，或者同种电荷，通过实验来显示.仍然将头发屑油放入容器中，将两个相同的金属小球同时放在油中接通同种电荷或异种电荷，就观察到如下图6系列.

图6

将容器内的头发屑恢复到杂乱无规则形状，将小球与平板放在油中，分别与起电机的两个放电杆接通，摇动起电机，使小球与平板带异种电荷，实验现象略.

“用电场线的疏密度来表示场强大小，场强大小处处相同，即电场线的疏密处处相同，场强方向处处相同，电场线一定是距离相等的平行直线”.用两块平行金属板放入容器中接通异种电荷就可观察到中部区域的电场就是匀强电场，如图7和8.

图7 图8

【实验优点】通过上述实验，把复杂的电场线，简单形象直观地模拟出来，使学生观察到几种常用电场的电场线分布，归纳出电场线的特征，而画出假想的电场线曲线图.该实验器具教师边做实验、边教、学生边学、边画，实验操作简单方便、可靠性强、便于自制等特点.实验完毕后将头屑油到入小瓶中就可反复使用.