如何做好物理演示實(shí)驗(yàn)

王林緒

摘要:本文探討了在物理教學(xué)中應(yīng)怎樣做好物理實(shí)驗(yàn)演示,以增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的志趣,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:物理演示實(shí)驗(yàn);興趣;現(xiàn)象

物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ),實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ),演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中起著重要作用,是物理教學(xué)中不可缺少的一部分。其主要特點(diǎn)是:在課堂上結(jié)合傳授知識(shí)和技能,由教師操作表演實(shí)驗(yàn),它能將一些抽象的物理概念和規(guī)律較生動(dòng)形象地展示給學(xué)生并為學(xué)生所接受,還能讓教師的情感、態(tài)度、思維方法、操作技能及科學(xué)作風(fēng)等形象地影響學(xué)生,使其受到深刻的感染,學(xué)到更多的知識(shí)。演示實(shí)驗(yàn)是將日常生活或生產(chǎn)實(shí)踐中不易觀察到的或習(xí)以為常而未引起注意的物理現(xiàn)象突現(xiàn)出來,并與理論相結(jié)合,使課堂講授的理論具有鮮明生動(dòng)而堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),使學(xué)生加深理解,鞏固記憶,激發(fā)興趣,誘導(dǎo)思考,事倍功半,終身受益。在教學(xué)中如何選擇設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)?要遵循哪些原則?怎樣才能做好演示實(shí)驗(yàn)?

一、 演示實(shí)驗(yàn)的作用

演示實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中是創(chuàng)設(shè)物理教學(xué)情景,激發(fā)學(xué)生興趣的重要方法,它將學(xué)生在日常生活和生產(chǎn)中看到及聽到的現(xiàn)象,通過實(shí)驗(yàn)的手段再現(xiàn)出來,將“生活世界”轉(zhuǎn)化為“物理世界”,造成一種研究物理現(xiàn)象的氛圍,把學(xué)生帶進(jìn)了有趣的物理殿堂,使物理教學(xué)從生活走向物理。生動(dòng)有趣的演示實(shí)驗(yàn),有的使學(xué)生感到熟悉而親切,從中體會(huì)到“生活處處皆知識(shí)”,物理就在我身邊的道理;有的使學(xué)生有似曾相識(shí)又陌生的感覺;而有的演示實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的現(xiàn)象和他們的猜想截然相反使他們震驚,產(chǎn)生種種疑惑。“學(xué)起于思,思起于疑”,從而促使學(xué)生更加積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)知識(shí)。演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生探索知識(shí)的源泉,也是深化理解知識(shí)的重要途徑。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時(shí),不可避免地要遇到一些難點(diǎn),這些難點(diǎn)常常是因?yàn)閷W(xué)生缺乏對(duì)相關(guān)知識(shí)感性認(rèn)識(shí)而造成的。在這種情況下設(shè)計(jì)一些演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生通過觀察現(xiàn)象分析原因,可以突破難點(diǎn),取得事半功倍的效果。在演示實(shí)驗(yàn)的過程中,教師要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)全過程進(jìn)行認(rèn)真有序的觀察,使學(xué)生明確知識(shí)發(fā)生發(fā)展的規(guī)律,從而加深對(duì)知識(shí)的理解。演示實(shí)驗(yàn)是教師做的示范表演性實(shí)驗(yàn),成功完美的演示實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、掌握實(shí)驗(yàn)方法及提高實(shí)驗(yàn)技能和素養(yǎng)。教師在實(shí)驗(yàn)時(shí),要通過自己的示范,以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和熟練的操作技能潛移默化地影響學(xué)生。對(duì)于怎樣正確選擇和使用實(shí)驗(yàn)器材,如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),確定方案,實(shí)驗(yàn)的動(dòng)作如何規(guī)范,怎樣讀取數(shù)據(jù)和記錄測(cè)量結(jié)果,怎樣分析實(shí)驗(yàn)誤差,如何分析、推理歸納得出結(jié)論等待,都需要教師長(zhǎng)期結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行言傳身教。另外,學(xué)生通過觀察演示實(shí)驗(yàn),可以培養(yǎng)他們敏銳的觀察能力、優(yōu)良的思維品質(zhì)及實(shí)事求是的科學(xué)探索精神。

二、 演示實(shí)驗(yàn)的原則

1. 要目的明確,忌隨心所欲

物理教學(xué)中,演示實(shí)驗(yàn)是新課導(dǎo)入的重要方法之一。實(shí)驗(yàn)具有生動(dòng)、直觀、新奇的特點(diǎn),容易激發(fā)學(xué)生的直覺興趣。如能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的趣味性、奇異性、多變性,就能創(chuàng)造出生動(dòng)的情景,使學(xué)生思維活躍。演示實(shí)驗(yàn)是用來配合教學(xué)的,應(yīng)根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容和要求,選擇合適的實(shí)驗(yàn),合理地進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以便讓學(xué)生清楚地認(rèn)清物理概念和規(guī)律。例如,在講授“平拋運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)的內(nèi)容時(shí),我們可以選擇的演示實(shí)驗(yàn)比較多。如拋出的粉筆頭、桌上滾落的玻璃球、水流的噴射、平拋運(yùn)動(dòng)演示儀、閃光照相等。其目的就是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)“平拋運(yùn)動(dòng)可以看做是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成”這一規(guī)律。我們利用哪種演示都應(yīng)清楚地顯示出演示內(nèi)容的本質(zhì)特征。當(dāng)然,實(shí)驗(yàn)時(shí)要增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性,更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維積極性。再如,講“摩擦力”這一節(jié),我們可以用引導(dǎo)提示法指出我們要實(shí)驗(yàn)的問題和目的。如“摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)系”,為了研究這個(gè)問題,我們調(diào)整吊盤上的重物的重量,使木塊在桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),這時(shí)繩子對(duì)木塊的拉力就等于木塊與桌面之間的滑動(dòng)摩擦力。然后在木塊上加一個(gè)重物,增大木塊與桌面的壓力,這時(shí)發(fā)現(xiàn),必須增加吊盤上重物,使拉力增大,木塊才能做勻速運(yùn)動(dòng)。可見增大木塊與桌面之間的壓力,木塊與桌面之間的滑動(dòng)摩擦力也增大。學(xué)生很自然地得出“兩個(gè)物體之間的滑動(dòng)摩擦力f 大小跟這兩個(gè)物體之間的壓力N大小成正比”的結(jié)論,即f=μN(yùn),然后進(jìn)一步得出動(dòng)摩擦因數(shù)與兩接觸物體的材料和它們接觸面的粗糙程度有關(guān)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的性明確,環(huán)環(huán)緊扣,步步深入,學(xué)生必定會(huì)有很強(qiáng)的感性認(rèn)識(shí),很清楚的認(rèn)知思路,從而輕松地掌握這節(jié)內(nèi)容。演示實(shí)驗(yàn)切忌毫無目的,隨心所欲。演示實(shí)驗(yàn)的最終目的是為教學(xué)服務(wù)的,為的是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、理解規(guī)律,從而掌握規(guī)律。為實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn),沒有目的性,只會(huì)使學(xué)生浮于實(shí)驗(yàn)過程與表面現(xiàn)象,不知道老師為什么做實(shí)驗(yàn),不知道實(shí)驗(yàn)演示了什么規(guī)律,更談不上自己去發(fā)現(xiàn)與探討規(guī)律了。對(duì)老師而言,這樣的實(shí)驗(yàn)是“吃力不討好”的事。

2. 現(xiàn)象要清楚,明顯可見

演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)該使全班同學(xué)都能看清相應(yīng)的物理現(xiàn)象和過程,這就要求實(shí)驗(yàn)直觀、明顯,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明、清晰、準(zhǔn)確。因此,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意以下問題:①物理過程中的變化要顯著,現(xiàn)象要明顯,演示要確保成功。②儀器尺寸要足夠大,需要觀察的部分必須突出,必要時(shí)可以通過幻燈、顯微投影等等手段來增加可見度。③要使被觀察主體對(duì)比強(qiáng)烈,以利于學(xué)生看準(zhǔn)目標(biāo),易于分辨,通?？梢圆捎萌旧?、生煙、背景襯托、照明等方法來增加對(duì)比效果。

3. 要安全可靠,忌弄虛作假

課堂上的教學(xué)時(shí)間是極其寶貴的,如果教師在演示中出現(xiàn)失誤或差錯(cuò),不僅會(huì)貽誤時(shí)間,而且會(huì)引起對(duì)所得結(jié)論的懷疑。因此,教師在課堂上的演示實(shí)驗(yàn)必須確保成功。成功的演示是由多方面的因素決定的。首要條件是掌握實(shí)驗(yàn)原理,它是設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的依據(jù)。只有掌握了原理,才能準(zhǔn)確地抓住關(guān)鍵,成功地進(jìn)行演示。例如,靜電實(shí)驗(yàn)我們一般認(rèn)為比較難做,其實(shí)關(guān)鍵在于靜電電壓高而電量少。因其電壓高,通常所說的絕緣體在高壓下變成了導(dǎo)體;因其電量少,電荷容易漏。從原理上分析,我們就可以找到改進(jìn)靜電實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵——解決絕緣問題。只要對(duì)儀器進(jìn)行簡(jiǎn)單地改進(jìn)就行了。其次,要注意環(huán)境條件。有些實(shí)驗(yàn)的成敗與環(huán)境等外界條件有很大關(guān)系。例如,空氣的濕度對(duì)靜電實(shí)驗(yàn)很有影響,某些電學(xué)實(shí)驗(yàn)跟電源電壓的穩(wěn)定性有關(guān)。因此,教師課前要選擇好所需儀器和材料,仔細(xì)地進(jìn)行檢查,熟悉儀器的使用性能,了解實(shí)驗(yàn)的精確程度,估計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間,觀察教室里即將演示的環(huán)境。課前做好充分的準(zhǔn)備,可以提高演示的成功率,但不能保證課堂上一定不出問題。出了問題怎么辦?一是要鎮(zhèn)定,切忌手忙腳亂,應(yīng)認(rèn)真思考和分析,盡可能及時(shí)找出原因,迅速排除故障;二是實(shí)事求是,實(shí)驗(yàn)失敗不可簡(jiǎn)單地用“儀器不行”來搪塞過去,更不能編造數(shù)據(jù),弄虛作假。應(yīng)當(dāng)向?qū)W生如實(shí)說明失敗的原因,聲明下次再做。這種負(fù)責(zé)的精神和作風(fēng),對(duì)學(xué)生產(chǎn)生良好的影響。

4. 演示之前巧布局

演示用儀器要合理布局,以便于教師操作。例如,一般應(yīng)把要觀察的儀器儀表,放置在講臺(tái)的中心位置;需要操作的儀器及器件,如電源開關(guān)、滑動(dòng)變阻器等,應(yīng)放置在講臺(tái)的右側(cè)。教師演示操作時(shí)站立的位置,要注意不要擋住學(xué)生的視線。

5. 演示之中重觀察

①隨時(shí)注意演示觀察的重點(diǎn)。②對(duì)于重點(diǎn)觀察的部分,教師應(yīng)該左右掉轉(zhuǎn)一下方向,使得左右兩側(cè)的全體學(xué)生都能夠觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。③出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,要保留一定的時(shí)間,以便學(xué)生有足夠的觀察時(shí)間。④注意配合講解的時(shí)機(jī)。演示實(shí)驗(yàn)是教師講課的一部分,成功的物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)是講解和演示的有機(jī)結(jié)合,在講解過程中要邊講邊演,要指導(dǎo)學(xué)生看清主要現(xiàn)象,并引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察和分析,認(rèn)識(shí)現(xiàn)象的本質(zhì)屬性和現(xiàn)象之間的因果關(guān)系,從而得出合乎邏輯的結(jié)論。

總之,演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中起著非常重要的作用。作為物理教師,要千方百計(jì)地創(chuàng)造條件做好演示實(shí)驗(yàn),盡量利用自制及代用的方法使學(xué)生多見到一些直觀、生動(dòng)的物理現(xiàn)象。在物理教學(xué)中要緊扣教學(xué)環(huán)節(jié),通過簡(jiǎn)短精彩的表演為講授開路,起到突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)、鞏固和應(yīng)用知識(shí)的作用,從而取得良好的教學(xué)效果。

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(黑龍江幼兒師范高等專科學(xué)校)