初中物理低成本实验的开发与应用

钟晓萍

【摘要】初中物理是实践性非常强的学可以锻炼学生的动手操作能力及科学实践能力.因在初中物理课堂教学中，应加强重视实验的开发与应用，以此提高学生的学习效率.然而在实际教学中中物理实验研究存在成本过高、操作难度较大等问无法在课堂中顺利开展.再加上大多物理实验科学性比较强，缺少趣味性，以至于学生在物理课堂中的参与度不高，学习效率普遍偏低.如何在初中物理课堂中充分发挥物理实验的应用价值，调动学生学习的积极性和主动性，让学生在掌握知识的基础上完成素质能力的锻炼，是物理教师务必重视的问题.本文对核心素养背景下的初中物理低成本实验的开发与应用展开了研究与探讨.

【关键词】核心素养;初中物理;低成本实验

1引言

取材方便、成本低廉是低成本物理实验最显著的优势.在我们日常生活中，可用作低成本物理实验器材的物品非常多，然而这些物品经常被学生直接忽略，不论是生活用品，还是各种废弃物，只要肯多加留意，这些在人们眼中一文不值的物品都有可能成为宝贵的实验资源.尽管低成本物理实验制作简单，成本低廉，但是拥有着非常高的实验价值，蕴含着丰富的物理知识点，并且获得的实验现象一点也不比专业的实验器材获得的现象差.基于此，物理教师应充分认识到低成本物理实验的应用价值，加大对低成本物理实验的开发与应用，在物理课堂教学中最大化地发挥其应用价值.

2充分挖掘生活中低成本的物理实验器材

对于初中物理教学而言，实验教学是其中重要组成部分，通过趣味性的物理实验可以将物理现象进行直观地展示，激发学生的物理学习思维，提高学生对物理学科的学习兴趣，帮助学生更好地掌握相关物理概念的认知和理解.如何有效开发低成本的物理实验器材，为初中物理教学提供便利，是物理教师必须高度重视的问题.

例如在学习"压强"这一物理概念时，由于这一物理概念具有较强的抽象性，单一的口头讲授，难以让学生更好地理解什么是压力，什么是压强，什么是受力面积.这时物理教师可借助多媒体，为学生播放人躺钉板的视频，并设置疑问："人体为什么没有被铁钉穿破皮肤呢？"接下来便是物理实验的操作，具体步骤为：首先取两块木板，其中一块木板上钉有3-4颗钉子，另一块木板上面钉满了钉子.之后将两个盛有水的纸杯分别放在两个钉板上，引导学生观察.通过实验观察，学生们发现，钉有3-4颗钉子的木板上的纸杯很快就被刺破了，而钉满钉子的木板上的纸杯却完好无损.这时引导学生思考一个问题，为什么会出现这样的情况？通过联系之前的视频内容，结合课本知识，学生得出结论，在压力一定的情况下，增加受力面积可以减少压强，从而加深了对"压强"这一物理概念的理解和掌握.此外，还可以在物理课堂教学中开展低成本的游戏实验.

3变废为宝，化抽象为直观

由于初中物理课程中蕴含着难以理解的抽象性概念，借助直观的物理实验，让学生在科学探究中掌握了相关的物理知识.虽然高大上的信息化实验为初中物理教学锦上添花，但是其较高的成本和技术难度，难以在初中物理教学中实现广泛应用.与之相比，低成本物理实验将成本低、大智慧的优点展现得淋漓尽致.所谓低成本实验器材是指利用生活中废弃的、低廉的材料制作成用于实验探究的实验器具，加深学生对物理知识的理解和掌握.

例如在学习"凸透镜成像的规律"时，教材利用固体凸透镜对眼球的晶状体进行模拟，然而在探究眼球视物的原理时，由于实验室配备的都是固定焦距的凸透镜，难以对人眼变焦调节的作用进行真实模拟.部分物理教师为了展示这一现象，采用两个不同焦距的凸透镜，演示远处的光经凸透镜折射后，会聚距离不同.这种实验的缺陷在于无法实现连续变焦;还有部分物理教师采用装有半瓶矿泉水的透明水瓶，通过挤压实现变焦，这种实验的缺陷在于成像模糊且难以收集.那么，该如何模拟正常眼睛视物呢？低成本物理实验具体步骤为：准备一个透明的可乐瓶将透明塑料片加以固定，之后采用美工刀取下长16厘米、宽3厘米的长方形透明塑料片，对折，采用502胶水将头尾定型成凸起程度可变的形似凸透镜的两端开口的容器.铺放一张弹性好的薄膜做底，用胶水将这两者加以固定，采用美工刀剪去多余的薄膜.将三线平行光照到水镜上，通过拉伸使水透镜凸起程度变小，三线平行光会聚于"视网膜，上，模拟正常眼看远处的物体.将三线光调成微发散光挤压，使水透镜凸起程度变大，观察光线会聚于"视网膜，上，模拟正常眼看近处物体观察光线会聚于"视网膜，上，模拟正常眼看近处物体.通过实验可以得出结论：当凸透镜曲率变大时，对光的会聚能力则会变强;当焦距变短时，适合观看近处;反之，当凸透镜曲率变小时，对光的会聚能力则会变弱;当焦距变长时，则适合观看远处;

例如大多学生存在不良的用眼习惯，如长时间看电视、看手机、看书籍等，这种情况下，晶状体会长时间处于凸起状态，观看远处的事物时，对远处的光线会聚能力强，焦距短，导致成像在视网膜前，无法看清远处的事物，这就是我们常说的近视眼.远处平行光束经睫状体调节放松的晶状体折射后，成像于会聚视网膜的后面的一种屈光状态，被人们称为远视眼.当晶状体的折射率较弱或其眼轴长度太差时，就会形成远视.远视眼疾病患者可通过一定的调节让平行光会聚处适当往前靠近到视网膜上，以便获得相对清晰的长距离视力，不过看近处时，它要付出更大的视力调节度，确切地说远视眼远近都是看不清的，观看远处所要付出的调节量较小，这也是为什么大多远视眼疾病患者觉得看近处更加舒适的原因.由于屈光度不够，近处光无法会聚成像在视网膜上.教师通过与学生制作变焦液体透镜，利用它模仿近视时的晶状体屈光力太强，也可以说明远视患者屈光力不足致使成像在视网膜后，通过低成本物理实验教学，不仅加深学生对相关物理知识的理解和掌握，还可在实验过程中培养学生善于发现问题能力、提出问题能力以及团结协作能力.此外，在初中物理教学中应用低成本实验教学，可有效消除学生畏难心理，为其自主思考提供广阔空间，充分释放学生的物理思维，不仅可以让学生真正理解科学探究的精髓，还有助于培养学生的问题意识和探究能力.

4低成本实验可有效弥补传统实验的不足

实验对提高初中物理课堂教学效率发挥着非常重要的作用，不仅可以活跃课堂氛围，还可以让学生在愉悦的氛围中轻松地掌握相关物理知识.虽然新版物理教材是众多专业教育者智慧的结晶，每一项实验都经过了千挑万选，具有较强的代表性，但也不可避免地存在一些不足，尤其是一些偏远地区，由于实验室条件简陋，实验器材极度缺失，以至于无法在物理课堂中进行教材上的实验.不仅如此，教学中安排的实验，在实际操作中具有一定的难度，且实验现象不太明显，仅凭教师口述难以具体地表达出来.而这些传统实验遗留下来的问题，均可以借助低成本实验加以解决.低成本实验统统来自实际生活，只需经过简单的重组及合理的设计，就可以组成有效的实验器材，在展现物理现象这方面发挥着明显优势.同时低成本实验易于操作，有着较高的成功率，在一定程度上弥补了传统实验的不足.开发低成本实验非常简单，只要多加留意，生活中的各种物品都可以成为物理实验器材，如矿泉水瓶、橡皮笔、啤酒瓶等.对于学生而言，对低成本实验物品比较熟悉，且形式新颖、内容有趣，可充分激发学生在物理学习中的积极性和主动性，以此提高學生的物理学习效率.