漫談高中物理演示實(shí)驗(yàn)

張傳軍

演示實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中占有重要的地位，作者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)、創(chuàng)設(shè)，課前精心準(zhǔn)備，整合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)等3個(gè)方面舉例說明如何改善高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及提高演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的方法。

物理學(xué)是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，高中物理教材中有100多個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，平均不到3節(jié)課就有一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，不言而喻，演示實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中占有重要的地位。通過演示實(shí)驗(yàn)，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘問題，激發(fā)其求知欲望，從而調(diào)動(dòng)他們學(xué)好物理的主動(dòng)性和積極性；通過演示實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)物理情境，幫助學(xué)生形成概念，導(dǎo)出規(guī)律，了解物理概念和定律是怎樣在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的，正確而深刻地領(lǐng)會(huì)物理概念和物理規(guī)律。演示實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)科中體現(xiàn)現(xiàn)代素質(zhì)教育思想的重要方面，有利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勗陂_展演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的粗淺認(rèn)識(shí)和體會(huì)。

潛心研究，改進(jìn)、創(chuàng)設(shè)演示實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，教師要發(fā)揮聰明才智，在教學(xué)實(shí)踐中勇于探索，集思廣益，設(shè)計(jì)出既能滿足教學(xué)內(nèi)容需要，又富有直觀性、趣味性、啟發(fā)性的好產(chǎn)品。一位教師在講“力的分解”一節(jié)時(shí)，取一個(gè)質(zhì)量較大的鉤碼放在桌子上，手拿細(xì)線問學(xué)生：“要把鉤碼用手里的細(xì)線提起來，是用一根線易斷呢還是2根線易斷？”按照學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然是一根線易斷。但實(shí)驗(yàn)演示的結(jié)果是：用一根細(xì)線可以將鉤碼穩(wěn)穩(wěn)地提起；用2根同樣的細(xì)線（故意使兩線間有一較大夾角）提鉤碼時(shí)，細(xì)線斷了。“為什么2根線的效果反而不如一根線呢？”學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的思維沖突，進(jìn)入憤悱狀態(tài)，認(rèn)知的矛盾上升為學(xué)習(xí)的動(dòng)力。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也為消除教學(xué)疑點(diǎn)——合力不一定大于分力，提供佐證。

教師需要敬業(yè)精神，只要做有心人，就可以發(fā)現(xiàn)生活中能夠用來做演示實(shí)驗(yàn)的材料多得很。如：香煙盒內(nèi)的鋁箔

紙，卷成細(xì)筒代替金屬棒，由于其質(zhì)量很小，演示磁場對(duì)電流的作用力——安培力，效果更明顯；改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，還能夠模擬電磁大炮，增加知識(shí)的趣味性。

課前精心準(zhǔn)備，確保實(shí)驗(yàn)操作成功

教師要做好演示實(shí)驗(yàn)需要選擇好實(shí)驗(yàn)裝置和器材，熟悉演示實(shí)驗(yàn)的操作要領(lǐng)和技巧。演示實(shí)驗(yàn)如果只限于教師和部分學(xué)生觀察，或者展示的現(xiàn)象與要得到的結(jié)果相距太遠(yuǎn)，那就失去它的作用。實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)器材性能的好壞，直接影響演示實(shí)驗(yàn)的效果，甚至決定實(shí)驗(yàn)的成敗。選擇器材時(shí)需要考慮精確性、直觀性、方便性等原則。例如，為了提高演示實(shí)驗(yàn)的可見度，力學(xué)實(shí)驗(yàn)采用大型的電動(dòng)秒表；熱學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)可采用大型溫度計(jì)；電學(xué)實(shí)驗(yàn)采用大型的演示電表等。有些實(shí)驗(yàn)器材，由于年久失修，會(huì)產(chǎn)生故障，這也應(yīng)該引起教師的重視，儀器常見的故障有：傳動(dòng)裝置的動(dòng)力源（小電機(jī)）欠佳，橡皮皮帶老化失去彈性斷裂，皮帶的松緊度調(diào)節(jié)得不合適；熱源放熱不均勻，電池內(nèi)阻過大；平行光源不平行且亮度太弱；儀表指針不指示零刻度，靈敏度變差，電器接線柱松脫；滑動(dòng)變阻器滑片變形，與金屬絲接觸不良等。所以，教師在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要細(xì)心檢查，調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置，更換存在問題隱患或在性能上達(dá)不到要求的元器件，對(duì)易損易壞的元器件還要準(zhǔn)備好備用品。教師還必須在課前把演示實(shí)驗(yàn)先做2遍，設(shè)計(jì)好演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)施步驟，搞好演示操作與分析說明的協(xié)調(diào)銜接。只有做到萬無一失，才能確保

在課堂上演示成功，最大限度的發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的作用。

整合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬演示物理實(shí)驗(yàn)

隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）已經(jīng)出現(xiàn)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高物理實(shí)驗(yàn)的可視性，使學(xué)生能觀察到清晰的物理實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象。物理演示實(shí)驗(yàn)中有一部分實(shí)驗(yàn)要求的條件很嚴(yán)格，很難實(shí)現(xiàn)或直觀展現(xiàn)，但它同時(shí)又與教學(xué)密切相關(guān)，對(duì)知識(shí)的掌握和教學(xué)效果有很大影響。高中物理教材中的近代物理實(shí)驗(yàn)就可以用計(jì)算機(jī)模擬演示。例如，光的干涉、衍射的實(shí)驗(yàn)一直得不到很好落實(shí)，原因在于：常用實(shí)驗(yàn)儀器如J-2515型雙縫干涉實(shí)驗(yàn)儀、J-2522型雙縫干涉、單縫演示觀察儀造價(jià)高，學(xué)校配備少。同時(shí)每次實(shí)驗(yàn)的演示效果也不好，常用的小功率氦－氖激光器觀察效果好，但波長又不可調(diào)節(jié)，影響實(shí)驗(yàn)的完整性。對(duì)于此類實(shí)驗(yàn)，采用計(jì)算機(jī)模擬獲得很好的效果。通過調(diào)節(jié)光的波長、縫的寬度、縫與光屏的距離等程序中對(duì)應(yīng)的參數(shù)，再現(xiàn)出光的干涉、衍射現(xiàn)象，加深學(xué)生對(duì)影響干涉條紋間距因素以及光的明顯衍射條件的理解、記憶。湯姆生的原子棗糕模型、盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)同樣也可以通過計(jì)算機(jī)模擬。此外，用Flash制作的動(dòng)畫、個(gè)人DV記錄的視頻，還能夠把物理現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的過程連續(xù)呈現(xiàn)出來，比如嫦娥1號(hào)飛船的發(fā)射、變軌過程，機(jī)械波的形成過程，各種碰撞過程等都可以用動(dòng)畫來演示。

總之，演示實(shí)驗(yàn)既直觀又富于吸引力；既能獲得感性認(rèn)識(shí)又能升華到理性認(rèn)識(shí)；既能開拓學(xué)生思維又能培養(yǎng)他們的能力。在提倡素質(zhì)教育的今天，為適應(yīng)時(shí)代和學(xué)生發(fā)展的需要，教師要重視演示實(shí)驗(yàn)的研究，加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，培養(yǎng)出富有科學(xué)精神和實(shí)踐能力的開拓型人才。

（作者單位：湖北省潛江市園林高級(jí)中學(xué)）