利用信息技術部分取代演示實驗的教學探討

聶月明 陳健梅 唐定太

(開縣臨江中學 重慶 405408)

彭楊福

(重慶市兼善中學 重慶 400700)

物理學是一門以實驗為基礎的學科.因此，很多教師往往通過演示實驗教學來突破教學重、難點，讓學生在演示實驗中生成概念，把握規律.然而很多學校由于實驗條件的限制，實驗器材的缺乏，以及實驗效果欠佳等因素的影響，教師紛紛通過信息技術呈現或模擬物理實驗，以便突破教學重、難點.筆者執教以來一直嘗試著利用信息技術部分取代演示實驗，教學效果比較好.

下面是筆者在教學中利用信息技術的一些案例與體會.

1 境中悟理

在物理教學中，很多物理概念和規律的教學離不開演示實驗.但是，開展演示實驗也不是一件容易的事情，有時是因實驗器材的缺乏或因學校班級多而器材不夠無法實驗；有時是因有實驗器材，但是誤差太大，效果太不明顯而不得不舍去實驗.如在講解“超重與失重”的一節中，超重與失重是日常生活中常見的一種現象，如測體重、乘電梯時均發生了超重與失重.在演示超重與失重現象時，如果把測重計搬到教室里，由于學生人數多，中后排學生往往觀察不到現象，加之當身體在測重計向上升或下蹲時示數變化太快，不便于觀察.因此這種演示實驗效果不佳.然而，這節課的重點并不只是了解超重與失重現象，而是要在此基礎上從加速度和力的角度理解超重與失重.基于這樣的教學目標，筆者拍攝了放在天平稱上的重物乘電梯的情境(圖1).在視頻中能清晰地看到電梯啟動時示數明顯增大，當電梯制動時示數明顯減小.通過這個視頻，不僅讓學生熟悉了什么是超重與失重，而且還可以抓住電梯啟動與制動期間示數變化特點分析物體的加速度及受力情況，進而突破了教學重、難點.學生在觀看、思考中生成了概念，把握了超重與失重的本質特征.

圖1 超重與失重

2 操作與解說同步

上邊視頻就像放大鏡一樣，把現象清晰地呈現在學生面前.然而，有些演示實驗不只是呈現，還需要操作與解說，即在視頻里結合物理情境進行操作與解說進而獲得某些結論.如在講“線速度”時，對于異軸傳動中邊緣點的線速度大小相等這一結論很多學生難以理解.利用實驗器材——齒間距相等的大小齒輪組(圖2)，當搖動大齒輪的手柄時，小齒輪便在大齒輪的齒輪帶動下做圓周運動.如果這一齒輪組放在教室里演示，就會如同很多演示實驗一樣，中后排學生往往觀察不到現象.當然這一實驗還需要邊解說邊操作來論證兩者的線速度相等.為此，筆者選取兩輪的邊緣某共點為起點并做好記號，搖動大齒輪手柄，當小齒輪邊緣記號處轉一周時(剛好轉過13個齒間距)，再數大齒輪邊緣記號處的齒間距，恰好也走過13個齒間距.即在相同時間內，兩輪的邊緣共點運行的弧長相等，因此異軸傳動的邊緣點線速度大小相等.這一過程需要依托大小齒輪組，而且要在其上推理運算.因此，需要通過拍攝解說與操作同步視頻，即要把怎樣論證得出線速度大小相等的全過程拍攝下來.

圖2 大小齒輪邊緣線速度相等

3 借或創設情境

當然，有時由于實驗器材的缺乏或現有實驗器材演示效果不佳，在網上尋找相關視頻也是一條很好的渠道.目前，各個版本教材都有相關教學視頻，這些視頻往往在實驗設備、實驗設計、拍攝水平等方面優于個人拍攝的視頻.如在“運動的合成與分解”一章中，合運動與分運動的“獨立性”和“等時性”關系比較抽象，學生難以理解.有些教師通過課件同時顯示出小船渡河時的合運動和兩個分運動，而事實上合運動和分運動對于同一參考系的觀察者而言是無法同時看到的.因此，此課件說服力不強，脫離生活實際.為此，筆者在網上尋找到人教版提供的紅色蠟塊在注水玻璃管中運動的視頻(圖3).當玻璃管不動時，紅色蠟塊是勻速上升的；當玻璃管水平向右移動時，蠟塊與玻璃管一起向右移動.紅色蠟塊既要上升，又要向右平移.因此，紅色蠟塊肯定向右上方運動.這只是邏輯推理，當我們觀察視頻時，果然看到紅色蠟塊向右上方運動.而且還能看到，當分運動紅色蠟塊上升到玻璃管最上端時，分運動停止了，合運動也立即停止，即兩者等時.同時蠟塊的上升運動無法影響玻璃管的移動速度，即各分運動是獨立的.

圖3 注水玻璃管中的紅蠟塊演示合運動

這樣，通過實實在在的物理情境及有效地推理論證，就能使學生把分運動與合運動的運動特點刻印在腦海，還能隨時類比，建立了一個活生生的實例，為下邊解答小船渡河問題打下牢固的基礎.

在有些物理實驗中，需要突出情境的某些特點.可以通過Flash，Photoshop等軟件制作相關動畫模擬情境.這樣能使學生抓住情境特點，通過慢放、快放、放大、縮小等播放功能，可以使圖像、動畫更加形象、直觀.比如“波的形成與傳播”是教學中的難點，雖然教材中以繩波為例加以分析，但很難讓學生想象出波動的情境.為此，筆者通過多媒體技術模擬波的形成與傳播的動態過程(圖4)，使其可視化、直觀化.波的傳播情況，特別是最前邊總是先形成一個波峰或波谷的情境使學生難以忘記.這樣學生就能真正地理解“波動本質上是質點的振動”，并能從振動和作圖的角度分析、處理有關的波動問題.

圖4 波的傳播