巧用实验，激活物理课堂

蔡新如

【摘要】教育改革的不断深入，对各个教育阶段、各科教学的各个方面均带来一定影响，自然也涉及高中物理实验教学.在高中物理课程体系中，实验教学既属于常规构成部分，也是学生学习与探究物理原理的重要途径.教师应巧用实验激活物理课堂，充分发挥实验的作用，引导学生在实验助力下思维得以发散，使学生高效率地学习物理.本文针对如何巧用实验激活高中物理课堂作分析和探讨，同时提出部分建议.

【关键词】实验教学;高中物理;课堂教学

在我国课程体系中，物理学科比较特殊，属于自然科学范畴，很多理论均由科学家们经过实验反复探索出来的.实验是人们研究物理学的常规手段之一，其重要性不言而喻，与理论教学一起构成完整的物理教学体系，两者相互依存，不可割裂.在眼下的高中物理教学中，教师巧用实验创新课堂教学形式和内容，激活物理课堂，借助实验辅助理论知识的教学，为学生提供优质学习契机，带领学生在实验辅助下更好地探索物理原理.

1 巧用层次实验，激活物理课堂

1.1 巧妙设计趣味实验，逐步增加实验难度

当前，虽然高中物理教科书中提供有大量的实验，但是这些实验比较传统，要想巧用实验激活物理课堂，教师首先应巧用一些趣味实验，调动学生学习兴趣的同时激活思维，吸引他们主动学习新知识.不过高中物理教师巧用层次实验时要意识到这是一项长期工作，根据需求逐步增加实验难度，维系学生的学习热情，让他们的学习注意力始终处于高度集中状态［1］.

例如

在进行“自由落体运动”教学时，教师可先设计一个趣味性小实验，拿出一把10cm的钢尺，随机邀请一位学生用手紧握钢尺的上端，同地面有一定的距离且保持垂直关系，另外一位学生则把钢尺下端围在两根手指中间，留有一定空隙，当前一位学生松手时，下面这位学生要马上夹住钢尺，看是否能够成功.经过多人实验，不少学生都难以顺利夹住钢尺.据此引出问题：当将手指放在哪个位置时能够夹住钢尺？引导学生根据上述实验展开思考，引发他们的认知冲突，使其产生学习新知识的渴望.之后，教师提升趣味实验难度，拿出一根羽毛与一个小铁片，现场演示物体自由下落实验，学生能够看到铁片比羽毛先着地，使其思考原因所在，大部分学生都认为是铁片比羽毛重，然后操作铁片与羽毛在真空中进行自由下落的实验，搭配问题：在真空里面，两者同时落地，但是在空气中为何铁片会先落地？学生猜测到可能受到空气阻力的影响.随后教师操作让牛顿管中进入适量的空气，学生可以听到气流发出的短暂声音，看到羽毛被空气吹至另外一端，引领学生深入探讨，使其继续研究自由落体运动现象及规律.

1.2 设计循序渐进实验，逐步增强物理认知

在高中物理课堂教学实践中，学生的注意力很难长时间地保持集中，巧用实验可以调节课堂气氛，使学生在实验活力下始终保持学习热情，让他们高效完成学习任务.因此，教师可设计循序渐进实验，引导学生由浅入深地探究物理原理，使其全身心参与到各项学习活动中，由此把物理课堂激活，为学生带来不错的学习体验，逐步增强个人物理认知［2］.

例如

在开展“摩擦力”教学时，当学习“动摩擦因数”这部分内容时，教师可以安排一个估测纸与一元硬币之间动摩擦因数的实验，鼓励学生自由讨论、设计和制定实验方案.如把一把50cm长的尺子一端放在木块上形成斜面，纸张则平整地铺到斜面上面，斜面在合适的倾斜角度下对这枚一元硬币产生一定推力，使得硬币在斜面上面以均匀的速度往下滑，通过测量斜面高度与底边长度等相关数据，求得纸张与一元硬币之间的动摩擦因数，即mgsinθ=μmgcosθ，μ=tanθ=hl＝6.423.0=0.28.接着，教师继续操作实验：让这枚一元硬币从尺子上面以均匀的速度滑下来以后，在水平放置的纸张上进行减速滑行，直到停止，假设μ是0.28，从理论上计算一元硬币在水平面上的位移，且同实验测得的数据做对比.本实验再次用到塑料直尺，不过面对这一情境习题大部分学生都会觉得难度较大，假如可以采用实验来找到切入点，就可以有效消除他们的畏难心理.之后，教师指导学生亲自动手操作如下实验：先把纸张平整地铺到尺子上面，同样利用木块组建斜面，而且纸沿超出尺子部位和水平面的衔接之处出现一个小圆弧，测量以后发现高h为7.5cm，底边长度b为10cm，硬币和斜面底端之间的距离s1为12.5cm，这枚硬币在斜面上进行下滑时，经过多次实验操作计算后得出平均水平滑行距离s2为15.3cm，因为衔接的地方动能会出现损失情况，故而实验结果和理论结果大致相当.

2 巧用思维实验，激活物理课堂

2.1 激活学生冲突思维，深度探索物理原理

在高中物理课程教学中，当巧用实验激活课堂时，教师可将实验流程进行拆分，助推学生深层次理解物理知识，使其将实验内容同理论知识相关联起来，通过两者的结合来训练学生的物理思维，使其掌握思考与解决物理问题的窍门.教师可利用实验激活学生冲突思维，使其在整体实验操作中都能够做到全神贯注，推动他们全身心地探究物理规律［3］.

例如

以“楞次定律”教学为例，教师先把环跳实验演示出来，借机发问：金属环能够跳起来的原因是什么？学生结合看到的现象简单思考以后指出可能是受到感应电流的影响.教师顺势引出问题：感应电流方向会受到哪些因素的影响？鼓励学生大胆思考与想象，主动发表各自的看法与见解，且进行逐一点评，找到一个大多数同学都提到的猜想，即：磁通量发生变化会对感应电流方向产生影响.接着，教师设计教学语言：磁场方向和运动状态将对磁通量的变化情况产生直接影响，那么感应电流的方向将会受何影响？因为这是两个完全不同的物理量，教师可提示学生想方设法建立联系，学生将会联想到对原磁场方向与感应电流磁场方向进行对比.之后，学生结合受到的思维启发自主设计实验，准备好导线、条形磁铁、线圈和电流计材料组建实验装置，绘制电路图，设计记录数据的表格，规划好具体实验操作步骤，并结合心中疑问进行猜测.在这一环节，教师应做好巡视工作，挑选几个代表性实验简单说明与讲解，同步借助多媒体工具展示到大屏幕上，与学生共同分析和探讨，最终得到一个易于操作的实验规划，让他们结合相应方案展开操作，使其在表格中认真记录实验中出现的数据.

2.2 联系生活设计实验，驱使学生深入探究

针对高中物理教学来说，要想通过巧用实验激活课堂，教师就应关注所授内容和实际生活存在的联系，掌握好物理和生活之间的衔接点，结合常用的生活现象或者材料设计物理实验，或直接在课外生活中操作物理实验，开拓物理实验空间，真正激活物理课堂，使学生感知到物理和生活的关系，体会到物理的价值，让他们能够运用所学知识处理一些实际问题［4］.

例如

在“力的合成与分解”教学中，教师与学生一起走出教室，在校园中选择一个恰当场地安排拉汽车的实验.保证场地平整，把一辆汽车行驶至固定台的前面，确保固定台和汽车中轴线位于同一条直线之上，而且两者之间的距离需小于车与牵引绳之间的距离.接着，教师松开汽车手刹，确保牵引绳两端分别固定在固定台和汽车拖车钩之上，尤其是牵引绳需处于水平方向和紧绷状态，然后将两个扁平石头放到汽车前轮之前，紧紧相贴.之后，教师使用手机对实验过程进行拍摄，（1）让一位强壮男生在车尾处用力推车，但不会动；（2）让一位普通女生用力拉固定处汽车拖车钩上面的牵引绳的一端，能够轻松地把汽车给拉动起来，注意不能超过石头.随后师生共同分析原因所在，教师带领学生分析一个力可以分解为多个对分力，使学生体会到拉力产生的效果，让他们根据平行四边形定则进行绘图，结合几何知识找到分力方向和大小.

3 巧用改进实验，激活物理课堂

3.1 改进原有物理实验，锻炼学生动手能力

对于高中物理教学而言，巧用实验激活课堂时，教师除直接运用课本中提供的实验，要对原有的物理实验进行适当的改进，将微观实验现象以宏观化形式来呈现，或者易于动手操作，提升实验结果精准度等.教师可对之前的实验装置、所用材料和操作方式及流程等进行适当改进，吸引学生积极思考、交流和操作，增强他们的动手操作物理实验的能力［5］.

例如

在教学“探究加速度与力、质量的关系”过程中，教师可对之前的实验进行适当改建，不考虑气垫导轨同滑块间产生的摩擦力，确保滑块做匀速运动，结合光电门的应用和功能分别计算出滑块经过两道光电门时的实际速度，借助导轨计算出两道光电门的具体距离，利用公式v22－v21=2as求出a的值.其中研究加速度和力的关系时，教师可引领学生进行如下操作：（1）确保气电导轨位于水平位置，且可以匀速滑动，将两个光电门都摆放至导轨之上，和控制闸之间的距离是s=40cm，然后接通气泵；（2）测得滑块及其他物品总重为M=420g，将它们摆放至导轨之上，利用一条细线的另外一端连接一个小桶（m′=5g）；（3）接通电源，往小桶中里面添加一个m′=5g的小砝码，将滑块释放，记录该滑块经过这两道光电门的具体时间t1及t2；（4）往小桶中每次放入一个砝码，重复以上操作，认真记录数据.之后，学生对得到的数据进行处理，借助物理公式对单位进行统一，结合工具得到加速度和力的具体数据，据此生成散点图和线性趋势线，要求他们认真观察、分析和研究实验结果，能够直观发现各点均位于趋势线的两侧，且分布均匀，使其确定物体的加速度与力成正比例关系.

3.2 借助信息技术优势，创新物理实验形式

在新时期的高中物理教学中，信息技术已经成为常用手段之一，既可用来讲解抽象的理论知识，还可辅助实验教学的顺利开展，带领学生在信息技术下理解实验原理，增强他们的学习效果.教师可借助信息技术的优势创新实验形式，搭配视频、动画或者计算机工具来操作实验，激活物理课堂，帮助学生扫除学习障碍，让他们轻松掌握物理知识.

例如

在“超重和失重”教学实践中，教师可借助信息技术手段把模拟乘坐电梯的情况通过实验模拟出来，学生可以亲眼看到电梯在下降与上升过程中出现的差异，并以数字形式表示重力，使学生直观发现重力出现的具体变化，让他们尝试总结超重和失重之间的异同之处和实际特征.之后，教师带领学生深入分析超重和失重一般是在什么情况下出现的，且利用信息技术手段展示出电梯由1楼上升至5楼这一过程中的“速度—加速度”变化图象，使其意识到当电梯在做匀速运动时，出现超重的地方是速度由0开始加速运动，出现失重的地方则是速度减到0，其中超重时是加速度向上，失重则相反.

4 结语

总的来说，实验教学属于高中物理课程中的特殊构成环节，同理论知识相辅相成.教师需巧用实验激活物理课堂，注入更多生机与活力，让实验展现出自身应有的功效与价值，成为学生学习与探究物理规律及奥秘的常规手段之一，让学生在实验设计和操作等活动中理解与掌握物理理论知识，锻炼物理学习能力与思维能力，培育与发展他们物理学科核心素养.

参考文献：

［1］周平.核心素养视域下高中物理实验教学的实践策略研究［J］.天天爱科学（教学研究），2023（11）：46-48.

［2］王洪彬，贾洪声.高中物理实验教学知识结构模型的建构及教学优化策略［J］.学园，2023，16（36）：19-21.

［3］陈新南.以学习进阶推动深度学习的高中物理单元教学设计研究［J］.试题与研究，2023（35）：4-6.

［4］费日庆.核心素养背景下信息技术在高中物理教学中的应用策略研究［J］.试题与研究，2023（33）：182-184.

［5］张帆.自主探究模式在高中物理实验教学中的建构及应用［J］.高考，2023（29）：78-80.