淺談初中教學中的低成本物理實驗

摘 要：低成本物理實驗以其價格低廉的優勢豐富了物理實驗教學，并且有效地拉近了物理與學生之間的距離，培養了學生的動手實踐能力，同時激發了他們的創造性思維。簡述低成本物理實驗的優勢及在實際教學中的應用，展望了低成本物理實驗的前景。

關鍵詞：低成本物理實驗；應用；創新

物理學是一門實驗科學，物理實驗是物理教學的重要環節之一，是物理概念和規律建立的基礎，對于幫助學生學習物理知識和培養他們的創新精神有重要的意義。特別是學生能親自動手的實驗，更能激發學生學習物理的熱情，激發其求知欲。然而，在實際教學中往往由于資源短缺、設備陳舊等種種原因物理實驗教學實施得并不是很好，低成本物理實驗從某種程度上增強了物理實驗教學的可操作性。低成本物理實驗也是國際物理教育界所倡導的一種物理教學行為，一方面通過利用生活中的廉價材料開展物理實驗教學可以解決或緩解實驗器材短缺問題，滿足經濟落后地區的中學開展物理實驗教學的需要；另一方面通過利用生活材料、物品或器具做物理實驗，可以提高學生對物理的學習興趣，培養學生的動手實踐能力和創新能力。

一、低成本物理實驗的優勢

1.成本低廉

低成本物理實驗的器材是由教師和學生搜集身邊的物品親手制作的，這些物品在生活中很常見，比如易拉罐、保鮮袋、塑料瓶等廢棄物品，或者學生常用的鉛筆、橡皮、鋼尺等物品，甚至我們平時的玩具，如橡皮泥、乒乓球等這些價格低廉的物品，都可以用來進行物理實驗。實驗器材成本低廉不僅不會額外增加經濟負擔，還增強了其課堂實驗的可能性。

2.親切感強

低成本物理實驗的器材取自學生身邊熟悉的東西，并且制作又比較簡單，對學生來說有很強的親切感。這些實驗可操作性強、生動形象、貼近生活，能讓學生更好地體會到科學、技術和社會生活息息相關，有利于激發學生的好奇心和求知欲，既能滿足學生親自操作的欲望，又能培養學生探索的興趣，有利于發展學生的個性特長，使全體學生都有親身的體驗，能讓其得到成功的滿足，從而樹立學習的自信心。

3.培養創新意識

低成本物理實驗中的器材大多從瓶瓶罐罐中挑選，從構思、取材或制作結構方面都融入了自己的想法，學生根據需要以及已有知識對物品進行改進，在實際制作過程中往往會遇到一些不可預知的問題，需要自己解決或查閱資料，整個過程培養了學生創新的意識，提高了發現問題、解決問題的能力，有效地開發了學生的智力和非智力因素。從創造過程中體驗科學家的艱難歷程，培養對科學家的崇敬感以及對科學知識的探索精神。另外，低成本實驗材料很多時候是由廢品制作的，有利于培養學生的環保意識和勤儉節約的觀念，符合當今社會的“低碳”生活。

二、低成本物理實驗在實際教學中的應用

麥克斯韋說：“一項實驗，使用的材料越簡單，學生越熟悉，就越能透徹地獲得所驗證的結果。”開發低成本物理實驗，關鍵是教師要善于思考，勤于動手。如，學生的文具盒中通常有鉛筆、圓珠筆、橡皮、刻度尺、三角板、圓規、膠帶等等，在物理課堂教學中如能很好地加以利用，就可以完成很多物理小實驗，幫助學生直觀感受物理現象，深刻理解物理規律。另外，還可以開展物理課外小組活動，讓學生自己找身邊的材料動手做一做，感受物理知識的精妙，提高學習的興趣。下面就列舉常用器材在物理實驗中的一些應用。

1.利用鉛筆常做的物理實驗

（1）將鉛筆一端用牙齒咬住，用手指輕敲鉛筆另一端發聲，體驗一下與牙齒張開鉛筆位置不變、手指敲擊力度不變時耳朵聽到聲音的區別，可知固體（筆桿）可以傳聲，且傳聲效果比氣體好。

（2）用兩手食指同時擠壓一端削好的鉛筆兩端，通過兩手指的感覺不同，指腹的凹陷程度不同，說明壓力的作用效果與受力面積有關。

（3）用白紙剪成一個直角三角形，在鉛筆上逐圈向上纏繞，就成了螺旋，可以模擬盤山公路。

（4）將鉛筆斜插入水中，發現水中部分向上彎折，說明光從水中斜射入空氣中時發生了折射。

（5）將鉛筆的木材劈開抽出鉛筆芯，將鉛筆芯的兩端分別連入電路，這時燈泡發光，調節其中一端線頭在鉛筆芯上的位置，即改變鉛筆芯接入電路的長度，可以說明導體電阻的大小與導體的長度有關，這也正是滑動變阻器的工作原理。

2.用塑料瓶可以完成的實驗

（1）在塑料瓶中放一些小紙屑，敲擊塑料瓶，可觀察到小紙屑的跳動，而不敲擊時小紙屑不跳動，這說明聲音是由物體的振動而產生的。

（2）透過盛水塑料瓶，看書本上的字，會看到字變大了，制成簡易的放大鏡。

（3）在塑料瓶的側壁上的不同高度鉆幾個小孔，再往瓶內倒水，比較水從孔中噴出的遠近，可以得出液體壓強跟深度有關，深度越大，壓強越大。

（4）塑料瓶中盛大半瓶水，加少許紅墨水，用瓶蓋蓋緊，瓶蓋中間插入一塑料管，再向瓶中吹氣，使水沿塑料管上升到瓶口以上，在不同高度可以觀察到大氣壓隨高度而變化的情景。

（5）用手緊握豎直的瓶子而不掉來研究靜摩擦力，將塑料瓶橫放在水平桌面上，使其勻速拖動和滾動時拉力不同說明滑動摩擦與滾動摩擦的區別。

3.巧用乒乓球做物理實驗

（1）音叉發聲的時候，振動微小不能用肉眼觀察到，用乒乓球來放大音叉的振動不失為一個好方法，同時還可以用不同的力度敲擊音叉通過乒乓球彈開的程度說明聲音的響度與振幅的關系。

（2）浮力產生的原因是浸在液體里的物體上下表面受到的壓力差，若下表面無液體就不會產生浮力，用較大的可樂飲料瓶剪掉底部，留下上半部倒置，將乒乓球壓在瓶頸處并注水，乒乓球不會浮起來，然后用手或瓶蓋將瓶口封住，由于球和瓶之間滲水，當球下部集滿水后，乒乓球會很快上浮。

（3）找一個瓶口比乒乓球略小的飲料瓶，裝滿水之后，用乒乓球堵住瓶口將其倒置，結果看到乒乓球不僅不會掉下來，還托住了一整瓶的水，可以演示大氣壓強，因為乒乓球不怕水浸，所以比用紙片有優越性。

（4）玻璃漏斗口朝下，將乒乓球置于漏斗頸處釋放，球會掉下；若從上端吹氣，則球會貼在頸處不會掉下。可以很好地解釋流體流速大的位置壓強小。

（5）讓乒乓球從一定高度落下，速度越來越大，重力勢能減少，動能增加，重力勢能轉化為動能；從表面彈起上升，速度越來越小，重力勢能增加，動能減少，動能轉化為重力勢能。

總之，利用以上的鉛筆、塑料瓶、乒乓球等能完成很多初中物理實驗，限于篇幅本文只提及以上的例子，同時利用身邊事物還有更多低成本的有趣實驗等待我們開發。低成本物理實驗，是低成本高智慧，成本低而價值不低。使用身邊隨手可得的物品進行探究活動和各種物理實驗，可以拉近物理學與生活的距離，體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的教學理念。另外，通過教師的指導，學生親自動手制作不但豐富了學生的感性認識，增加了他們學習的樂趣和信心，而且培養了他們的科學實踐能力和創新精神，低成本物理實驗將越來越受到廣大師生的喜愛。

（作者單位 遼寧省大連市第六十八中學）