初中物理低成本演示实验探讨

樊琳

【摘要】本文针对初中物理演示实验进行探讨，总结低成本演示实验的优势，提出一些低成本演示实验的设计思路和实施方法.通过对这些实验的研究和实践，发现低成本演示实验不仅可以提高学生的学习兴趣和参与度，还可以培养学生的实验技能和科学素养.

【关键词】初中物理；低成本实验；实验教学

初中物理实验是初中物理课程中的重要内容，它涵盖了力学实验、电磁学实验、光学实验和热学实验等.为了帮助学生更好地理解和掌握这些知识，演示实验是一种非常有效的教学方法.然而，传统的演示实验通常需要高昂的设备和材料，这对于一些学校来说可能是一个经济负担.因此，探索低成本演示实验的方法和途径具有重要的现实意义.

1  低成本演示实验的优势

1.1  降低教学成本

低成本演示实验可以使用日常生活中的简单材料和设备来进行实验，减少了对昂贵实验设备的依赖，有效降低了教学成本，最大限度地增加了演示实验和学生实验的开展，提高了实验效率.

1.2  提高学生参与度

低成本演示实验更贴近学生的生活实际，能够激发学生的兴趣和好奇心，提高学生的参与度，让学生更加主动地参与实验和学习.由于成本较低，低成本演示实验可以让更多的学生有机会进行实验，增加实验机会，如果在教育领域中得到广泛应用，会帮助学生更好地理解科学原理和实验方法.

1.3  培养学生的创新能力

低成本演示实验的材料和设备相对简单，操作容易，可以让学生更容易尝试新的实验方法和思路，促进学生大胆创新，鼓励学生利用身边的资源进行实验设计和制作，培养了学生的创新能力和解决问题的能力.

2  初中物理低成本演示实验的设计思路

第一，利用日常生活材料设计实验.

例如  用弹簧和小球演示“弹性碰撞”，用纸张和纸团演示“研究自由落体运动”等.这些实验材料易于获取，成本低廉，同时也能够让学生更好地理解物理学的基本原理.

第二，利用简单工具设计实验.

例如  用绳子和重物演示“重力和拉力的关系”，用木板和小球演示“惯性”等.这些实验工具简单易得，操作方便，能够让学生更加直观地感受物理学的现象和规律.

第三，利用现代技术设计实验.

例如  用智能手机和传感器演示物体的速度，用电脑软件演示牛顿第一定律等.这些实验利用了现代技术，能够更加准确地测量和记录实验数据，同时也能够让学生更好地了解现代科技在物理学中的应用.

3  低成本演示实验创作实例

例题  在“探究液体压强与哪些因素有关”的实验中，某同学取四个相同规格的矿泉水瓶去底（其中B、C、D三个粗细相同），在瓶嘴上扎橡皮膜，将其倒置，如图1所示，向A、B、C瓶中装入水，D瓶中装入盐水.

（1）瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液体压强的大小，此研究方法是（选填“控制变量法”或“转换法”）；

（2）根据A、B两瓶子橡皮膜鼓起的程度相同，可知：液体的压强与液体的质量（选填“有关”或“无关”）；

（3）根据B、C两瓶子橡皮膜鼓起的程度不同，可知：液体的压强与液体的有关；

（4）为了探究液体压强与液体密度的关系，要通过比较两个瓶子橡皮膜鼓起的程度，得出的结论是：液体压强与液体的密度有关；

（5）实验后，该同学自制如图2装置继续探究，已知隔板在容器的中央.他向隔板左侧倒水，发现橡皮膜向右侧凸起，这说明液体对容器有压强（选填“底部”或“侧壁”）.他再向隔板右侧倒入另一种液体，当加到一定程度时，橡皮膜恢复原状，如图3所示，则此液体密度（选填“大于”“等于”或“小于”）水的密度.

解析  （1）由于实验过程中液体压强大小不易于直接比较，因此在实验中，通过瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度来反映压力作用效果，这种研究方法是转换法.

（2）由题意可知，A、B两瓶子所装的都是水，由图可知，A瓶子所装水的体积大于B瓶子所装水的体积，则A瓶子水的质量大于B瓶子水的质量，两瓶子所装水的质量不同，深度相同，但橡皮膜鼓起的程度相同，即液体的压强相同，因此说明液体的压强与液体的质量无关.

（3）由题意可知，B、C两瓶子所装的都是水，且两瓶子粗细相同，由图可知，C瓶子所装水的深度大于B瓶子所装水的深度，两瓶子水的深度不同，橡皮膜鼓起的程度不同，即液体的压强不同，因此说明液体的压强与液体的深度有关.

（4）为了探究液体压强与液体密度的关系，根据控制变量法可知，需控制液体的密度不同，液体的深度相同，由题图可知，C、D两瓶子符合题意.C、D两瓶子液体的密度不同，液体深度相同，橡皮膜鼓起的程度不同，得出的结论是：液体压强与液体的密度有关.

（5）如图2所示，隔板左侧倒水，橡皮膜在侧壁上，发现橡皮膜向右凸起，表明橡皮膜所在的位置有压强，这说明液体对容器的侧壁有压强.在图3中，因为水对橡皮膜有向右的压强，右侧液体对橡皮膜有向左的压强，但是橡皮膜恢复原状，不再凸起，说明橡皮膜左右两侧压强相等，则有ρ水gh水=ρ液gh液，因为h液＞h水，所以ρ液＜ρ水.

4  初中物理低成本演示实验的注意事项

第一，确保演示实验安全.在进行实验时，要确保实验的安全性，教师应该对实验材料和工具进行充分的检查、准备和预判，避免出现安全事故.

第二，保证实验结果的准确性.虽然低成本演示实验使用的材料和工具相对简单，但教师仍然需要保证实验结果尽可能的准确.在进行实验前，教师应该对实验原理和方法进行充分的研究和准备，确保实验结果的准确性.

第三，注重实验的演示效果.低成本演示实验的演示效果可能不如传统的演示实验那么明显，因此教师需要注重实验的演示效果.可以通过增加实验的趣味性、可视化等方式来提高实验的演示效果.

5  结语

总之，低成本演示实验是一种经济、实用、有效的教学方法，它可以帮助学生更好地理解和掌握物理学知识.在设计和实施低成本演示实验时，教师需要注重实验的安全性、准确性和演示效果，以提高教学效果.

参考文献：

［1］龚晓敏，徐晓梅.初中物理力学演示实验低成本自制教具5例［J］.湖南中学物理，2016，31（10）：64-66.

［2］石家文，李洪祥.初中物理力學低成本演示实验的研究与开发［J］.黑龙江科学，2017，08（07）：1-3.

［3］尹慧萍.自制教具在中学物理力学教学中的应用研究［D］.岳阳：湖南理工学院，2021.

［4］吴悦福.初中物理低成本演示实验的开发与研究［J］.试题与研究，2020（19）：15.