中學物理教學中開展的幾個低成本實驗

摘要：低成本物理實驗不僅可以彌補物理實驗儀器的缺乏，而且能夠有效地激發學生的學習動機，培養他們的動手實踐能力和創新能力。

關鍵詞：中學；物理教學；低成本；物理實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)10(S)-0042-2

在低成本物理實驗中強調利用十分便宜的材料、物品或器具做物理實驗，做實驗盡可能少花錢或不花錢，如利用生活中的廉價材料(如橡皮筋、氣球、雞蛋、塑料袋等)、易得材料(如水杯、鋼勺、硬幣、塑料尺等) 和廢舊材料(如易拉罐、飲料瓶、牙膏皮等)［1］。低成本物理實驗材料易得、實施便利；結構簡單、體驗性強；物具它用、體現自創。

低成本物理實驗常常借用日常生活中的非實驗物品來開展實驗，可以考慮一種生活材料或物品可以做哪些實驗，一項實驗活動可以利用哪些生活材料和物品等發散性問題，在物理教學中可以通過低成本實驗來培養學生的創新思維能力：

1 一物多用

用學生熟悉的生活用品做實驗，可以拉近物理與生活的距離，讓學生感受科學的真實性，培養學生的科學探究能力和創新意識。如鋼尺可以用來探究聲音的規律：

（1）探究聲音的產生 用一根長鋼尺，壓緊在桌面的邊緣，適當調節鋼尺伸出桌面的長度，撥動伸出桌面的端部，鋼尺發出了聲音，鋼尺也在振動。由此可知，發聲的物體在振動。

（2） 探究聲音的音調 用一根長鋼尺，壓緊在桌面的邊緣，使鋼尺伸出桌面的長度約為全長的1／3，撥動它伸出桌面的端部，聽鋼尺發出的聲音，觀察它振動的快慢。再縮短鋼尺伸出桌

面的長度，撥動它伸出桌面的端部，使它振動的幅度跟上次大致相同，聽它發出的聲音跟上次相比有什么變化。由此可知，鋼尺振動越快，頻率越高，它發出聲音的音調也越高。

（3）探究聲音的響度 用一根長鋼尺，壓緊在桌面的邊緣，適當調節鋼尺伸出桌面的長度，并保持伸出長度不變，用大小不同的力撥動它伸出桌面的端部，使鋼尺能夠發出聲音，同時觀察鋼尺振動的幅度。當用力較大時，鋼尺振幅較大；撥動鋼尺的人聽到聲音的響度較大。

（4）探究聲音的音色 用一根長鋼尺，壓緊在桌面的邊緣，適當調節鋼尺伸出桌面的長度，撥動它伸出桌面的端部，使鋼尺能夠發出聲音；用另一根塑料尺，壓緊在桌面的邊緣，撥動它伸出桌面的端部，使它同樣發出聲音，比較他們發出的聲音，發現聲音有差別。

2 一題多解

教材中的一些實驗，方案唯一，步驟具體不利于啟發學生的發散思維。教師可以有針對性地設計一些實驗題目，讓學生自主選擇器材，設計不同的方案，從而培養他們思維的開放性和靈活性。

如，怎樣測出食鹽水的密度？（學生以小組為單位設計實驗方案）

方案1 實驗器材：密度計，燒杯，鹽水；實驗方法：用密度計直接測量鹽水的密度；表達式：密度計的示數。

方案2 實驗器材：天平，量筒，燒杯，鹽水；實驗方法；①用天平稱量燒杯和鹽水的總質量m1；②將鹽水倒入量筒中一部分，測出它的體積V；③用天平稱量燒杯和剩余鹽水的總質量m2。表達式：ρ=(m1-m2)/V。

方案3 實驗器材：天平，水，燒杯，鹽水；實驗方法：①用天平稱量燒杯的質量m，②用天平稱量燒杯和水的總質量m1，③將水倒出，在燒杯中倒入等體積的鹽水，再用天平稱量燒杯和鹽水的總質量m2。表達式：ρ=(m2-m)ρ水/(m1-m)。

方案4 實驗器材：壓強計，刻度尺，燒杯，鹽水；實驗方法：用壓強計測量一定深度h處的壓強p。表達式：ρ=p/gh。

方案5 實驗器材：彈簧秤，小石塊，細線，量筒，鹽水；實驗方法：用彈簧秤測量小石塊的重力G1，在量筒中倒入一定量的鹽水，并測其體積V1，用彈簧秤測量小石塊在鹽水中的示重G2，并測其此時鹽水的體積V2；表達式：ρ=(G1-G2)/g(V2-V1)。

方案6 實驗器材：彈簧秤，木塊，細線，量筒，鹽水；實驗方法：用彈簧秤測量木塊的重力G，在量筒中倒入一定量的鹽水，并測其體積V1，將木塊放入鹽水中，測出此時的體積為V2。表達式：ρ=G/g(V2-V1)。 

方案7 實驗器材：彈簧秤，已知密度的物塊，燒杯，水，鹽水；實驗方法：用彈簧秤測量物塊在空氣中的重力G1，用彈簧秤測量物塊在水中的示重G2，用彈簧秤測量物塊在鹽水中的示重G3。表達式：ρ=(G1-G2)ρ/(G1-G2)。

3 改進教材中的實驗

真空不能傳播聲音的實驗，裝置的氣密性和抽氣機的質量都會影響實驗的效果。可設計如下的小實驗：先將音樂芯片的開關打開，音樂聲響起，然后將其放入空的暖水瓶中，塞緊瓶塞，音樂聲立即消失［2］。這個簡易的小實驗不僅可以驗證聲音的傳播需要介質，真空中不能傳播聲音，而且激發學生的學習興趣。

掛在支架上的重物，會對支架產生一個怎樣的效果呢? 學生的思路一時模糊不清。教師可以讓學生用鉛筆（1支）、帶扣細繩（1 根）、鉤碼（1個）做隨堂小實驗， 如圖1所示，讓學生回答自己的感受，通過學生親自體驗，不僅學習興趣提高了，而且創新意識也加強了。

用氣球制作一個水凸透鏡:用一個透明的氣球，在里面充入一部分水，用細線扎緊，讓太陽光照射氣球，可以觀察到在氣球后面出現了一個很亮的光斑。如果在氣球后面較近的位置放一個物體，氣球就變成了一個放大鏡，通過氣球觀察，就可以看到物體正立、放大的虛像。

參考文獻：

［1］張偉，郭玉英，劉炳升.“非常規”物理實驗概念探討［J］.物理教師，2006，3

［2］雷慶，徐斌全，宋樹平，羅琬華.農村中學開展低成本物理實驗的研究［J］.內蒙古師范大學學報（教育科學版），2008，2

(欄目編輯羅琬華)