运用演示实验突破高中物理教学难点的思考

【摘 要】进入高中以来，学生对物理的学习，从经典力学等一系列贴近生活的内容进入到更为深层次的内容，从地面走向天空，从宏观走向微观。对学生而言，仅从教材上了解这些高中物理的理论知识相对较为困难，学生很难对所学知识有一个具体而客观的认识，对此，教师就需要运用演示实验帮助学生理解。

【关键词】演示实验;高中物理;重难点

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2022）12-0116-03

在许多高中生眼中，物理一直都是一座跨不过的大山。数量众多的例题、复杂的计算等都是学生学习物理的难点所在。对高中物理教师而言，如何巧妙地突破教学重难点，帮助学生尽快找到解决难点的窍门和方法，让学生学好这一门课程，也是一大难题。

1   通過演示实验证明观点

科学实验是指根据一定目的，运用一定的器材、设施等物质手段，在人为的条件下观察、研究自然现象及其规律性的社会实践形式。数百年前，伽利略就是通过实验，在世人的见证下证明了物体下落的速度与物体本身的质量无关，物体会同时落地，这与亚里士多德的观点有所不同。伽利略是通过科学的实验证明自己的观点，而亚里士多德仅仅是通过“经验”。一些学生升入高中后，还是带着“经验”的方法来学习物理，在这种情况下，教师仅仅通过讲授的形式很难使学生理解与吸收物理知识，届时就可以发挥出演示实验的作用。因此在课堂中，教师巧妙地利用演示实验来促进学生理解和吸收知识是很有必要的，实验带来的视觉冲击是传统课堂授课无法比拟的。

2   通过演示实验帮助学生理解

在实际的高中物理教学中，总会出现一些教学难点，教师教不会，学生也学不会。教师若想攻克这些教学难点，就需要找到出现难点的原因，从而有的放矢，利用有效策略化难为简。通常来说，造成教学难点的原因主要有三方面。

第一，高中生在学习物理知识之前，就已经在自身的生活经验和实践经验的基础上，对各种宏观现象形成了一种固有的看法。这虽对高中生学习物理知识具有极大的促进作用，但由于其部分固有看法所体现的并不是事物的本质，因此会对学生接受物理知识形成一定阻碍。

第二，高中生具有了一定的生活实践经验，因此对一些相对简单易懂的概念可以轻松理解和接受，但由于缺乏直接的感性认识，其对有些相对复杂抽象的知识则难以理解和接受。

第三，根据心理学理论，以往已经掌握的知识技能及方法都会对学生学习新知识带来一定的干扰或阻碍，无形中使教学更为困难，这种现象被称为负迁移[1]。当学生知识量不断增加，相似知识的辨识难度也会增加。在找到物理教学难点形成的原因之后，教师就可发挥演示实验的作用，通过一系列的实验来帮助学生理解与学习。

2.1  增强学生的实际感受

对高中生而言，在学习一些枯燥的基础理论知识时，难免会感到困难重重。因此在课堂上，教师可以充分利用身边的一些小物件来进行演示实验。如在学习“自由落体”这一章节时，学生对这一知识点难以理解，教师可以一步一步地引导学生提出问题、分析问题、解决问题，向学生抛出问题，引导他们思考：“为什么我给粉笔施加一个大小为F的力，粉笔会以一定的初速度飞出，它的运动轨迹是一个曲线而不是一条直线？”

2.2  激发学生的求知欲望

在实践活动中，如果学生感到自己缺乏相应知识，就会产生探索新知识或拓展已有知识的欲望，这种情况反复多次出现，认识倾向就逐渐转化为个体内在的求知欲。在学生初次学习自由落体定律时，教师可以根据学生的兴趣爱好模拟一个物理演示实验，如“在一场游戏中，空投飞机即将到达，你认为飞机是提前进行投放还是在该点上空进行投放？”通过这样的问题引发学生的思考，不仅能激发他们的学习热情，还能激发他们的求知欲望。

2.3  锻炼学生的思维能力

物理概念是基于具体情境但又比较抽象的隐性知识，规律性的东西一般都深藏在表象的背后。人们通过感官观察或者口头的直观描述是无法清楚理解和认识它们的，而演示实验恰好可以弥补这方面的缺失。通过演示实验的教学方式，教师能够使学生建立一种新的思维模式，帮助学生剥离事物的表象看到事物的本质。学生通过演示实验可以解决学习过程中的难点，加强对知识的理解和掌握。教师演示实验并不一定要进行实际的实验，以上述“空投飞机”为例，这个实验是通过模拟形式进行的。学生在以后的学习生涯中还会遇到很多难以理解的问题，而这些问题很多时候是无法直接进行实验的，只要在正确的理论指导下，便可以通过模拟演示实验来方便自己理解和掌握一些重难点。

2.4  加强师生的互动

传统物理教学模式下，学生接受知识多是被动的，课堂都是以教师为主体。在这一形势下，教师对学生的学习内容和学习方法进行规划和总结，学生通过练习大量的习题不断巩固知识，但通常是知其然不知其所以然，对于一些物理现象和规律的认识只停留在会用来做题的阶段，对规律所蕴含的本质知之甚少。在物理学课堂教学中引入演示实验，体现了以人为本的教育理念，把课堂交给学生，学生通过演示实验可以加深对知识的理解，同时也促进了学生和教师的交流[2]。学生在进行实验时会遇到各种各样的问题，这时会向教师请教和求助。教师通过和学生的沟通，能够及时发现学生存在的问题，从而有针对性地进行指导，并及时调整教学进度和教学方法。双向沟通交流使教师的课堂教学效果更显著，学生的学习更主动有效。

3   通过演示实验帮助学生学习

3.1  运用科学推理法

机械能守恒定律对学生而言一直是一个难点，如果只是让学生对公式进行简单记忆，那么他们对于定律内含有的知识点基本不能理解，这种教学方式对学生来说很痛苦，对教师又何尝不是。如果教师运用物理模型，以U型斜面为例证明机械能守恒，在斜面的一端放置一个圆形小球，忽略斜面的摩擦，理想条件中小球会在U型斜面上不断地运动。小球从高到低运动的过程中，小球本身的重力势能转化为动能，在上升过程中，动能转化为重力势能。在忽略摩擦的情况下，小球会不断地往返运动下去，从而证明机械能守恒定律。通过这样的演示实验，有助于学生理解机械能守恒定律。

3.2  运用转化法

在物理实验中，由于自身属性的原因，很多物理量很难通过仪器、仪表直接测量，或者因为条件有限，所测量出的精确度有限。此时就可以利用物理量之间的定量关系以及各种效应，将难以测量的物理量转化为可以测量的物理量，之后再反求待测物理量，此类方法便为转化法[3]。

3.3  运用类比法

类比法是一种古老的认知思维与推理方法，是将未知或不确定的事物与已知的事物进行归类比较，进而对未知或不确定的事物进行推理的方法。在课堂中教师用类比的方法，将电流比作学生所熟悉的水流等一系列物体，能方便学生理解。如I=nqSv，學生看到时可能不理解这个公式，这时就可以利用类比实验法，将水流比作电流，将q比作单位体积内的水流，S代表水管横截面积，v代表水流的速度，通过这个公式即可求出这个管内的水流量，这样一来学生就很容易理解这一知识点。

3.4  运用模型法

模型法借助与原型相似的物理模型或抽象反映原型本质的思想模型，间接地研究客体原型的性质和规律。通俗地说，模型法就是通过引入模型（能方便人们解释那些难以直接观察到的事物的内部构造、事物的变化以及事物之间的关系的符号、公式、表格、实物等）将物理问题实际化。如在学习万有引力定律时，学生对金、木、水、火、土星的运行轨迹并不能很好地理解，这时就可以发挥模型法的作用，用一个原子模型来代替太阳系模型，这样直观的形式更利于学生理解。

3.5  运用放大法

物理实验中常包含对一些微小物理量的测量。为提高测量精度，人们常需要采用合适的放大方法，选用相应的测量装置将被测量物体放大后再进行测量。有时人们会遇到一些细小难以测量的单位，而又无法使用转化法取得该数据，这时就需要运用放大法来求取该数据。如在讲到压力这一节时，由于压力也是一个无法直接观察得到实际数据的物理量，因此教师可以借助一个普通的矿泉水瓶，并向瓶中加入适量的水，再用力压瓶子，瓶塞上部的细管液面上升，说明瓶子在压力作用下发生了形变。

3.6  运用控制变量法

在物理实验中，某些变量是没有实际数值的，它们被称为变量或变数。变量一般以拉丁字母来表述，有时一个物理演示中会存在多个变量，会导致学生的思维出现混乱，因此教师可引入控制变量这一方法。以探究物块所受摩擦力有关因素为例：三个物块质量为分别m、2m、3m，摩擦因数分别为μ、2μ、3μ，所处接触面倾斜度分别为0°、30°、60°。实验过程如下：

（1）保持接触面倾斜度一致，选取三个质量不同的物块，放置在倾斜度一致的桌上，用弹簧测力计拉动物块，比较难易程度，实验结束后对三个物块的拉动情况进行记录。

（2）选择三个不同倾斜度的桌面，选取三个完全一致的物块，用弹簧测力计拉动物块，比较难易程度，实验结束后对三个物块的拉动情况进行记录。

（3）保持倾斜度一致，选择三个摩擦因数不同的物块，用弹簧测力计拉动物块，比较难易程度，实验结束后对三个物块的拉动情况进行记录。

对数据进行总结，可以发现在倾斜度一致时，质量越大的物块越难拉动。选取三个完全一致的物块时，桌面的倾斜度越大，则越容易拉动。在倾斜度一致时，摩擦因数越大的物块越难拉动。

3.7  比较法

将待测物理量与选作标准单位的物理量进行比较的方法叫比较法，如测量物体长度、用天平称质量、用电桥测电阻等。有时光有标准量具还不够，还需要配置比较系统，使被测量与标准量进行比较。如测量金属在某温度下的比热容，因为金属的比热容会随温度的升高而变大，因此教师可以用比较法测，把两种金属材料做成形状相同的样品，加热到一定温度后让其自然冷却，作降温曲线（T-t曲线），由牛顿冷却定律即可得解。比较法是物理实验中最普通、最基本的实验方法，也是实验设计中设计对照实验的基础。

综上所述，在讲解重难点知识时，教师合理运用演示实验可以引导学生理解重难点，能帮助学生快速熟悉并掌握某些难懂的知识点。演示实验能给予学生最为直观的视觉冲击，有助于学生加深对物理概念和物理规律的掌握，与此同时还能提升学生的自主探究能力。

【参考文献】

[1]曾森泉.运用演示实验突破高中物理教学难点的实践研究[J].新教育时代电子杂志（教师版），2017（34）.

[2]张敬.优化高中物理课堂演示实验的教学实践与研究[D].天津：天津师范大学，2005.

[3]张秀娟.高中物理随堂实验的教学实践与研究[D].天津：天津师范大学，2005.

【作者简介】

罗轶（1982～），男，汉族，四川夹江人，本科，中学一级教师。研究方向：高中物理。