初中物理實驗的拓展

鄒興明

(南京東山外國語學校 江蘇 南京 211100)

《物理課程標準》指明了課程的基本理念，第一條是“面向全體學生，提高學生學科素養”．物理學科素養應是：勤于觀察、善于猜想、科學探究、勇于創新，而物理是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學是幫助學生建立正確的概念、掌握科學規律、獲得系統知識、形成技能技巧和具備各種能力的重要手段，是培養學生物理學科素養的主陣地．為了使這一基本理念在實際教學中得以體現，中考的命題起到了引導和推進作用，各地的中考試題以當今的生產和生活為基礎，對課本中的實驗進行拓展和創新，以培養適應時代發展的科技型人才和創新型人才．在這樣的背景下，我們的實際教學就顯得滯后，長期以來，由于應試教育的影響，以及對實驗教學認識的偏差，實驗教學只是刻板地重復課本中的實驗，以至于學生對靈活多變的實驗題應接不暇，力不從心．如何利用好現有的實驗資源對課本中設置的實驗進行有益的拓展和創新，提高學生物理學科素養，值得我們去思考和探索．

1 實驗內容的拓展

內容的拓展是指利用現有的實驗資源對課本設置的探究內容做適當增加，拓展出新的探究內容，輔以解決學生平時學習中易錯或疑惑的知識點，使實驗課更為高效．

實驗一：探究凸透鏡成像規律

拓展1：固定燭焰、透鏡和光屏在光具座上的位置不變，讓學生用手遮擋住半塊透鏡，再來觀察光屏上像的情況，會發現：仍然能成完整的燭焰的像，像的大小和形狀均無變化，但像的亮度變暗．有了這次體驗學生可以較好地處理一類問題，如，夏天在戶外放電影時，一只昆蟲落在放映機的鏡頭上，銀幕上的畫面有何變化？

拓展2：移走蠟燭，以遠處教室的“窗”為物，移動光屏到適當位置，光屏上會出現窗戶的像，此像比燭焰的像更清晰，而且更能模擬照相機實際拍攝，鮮活而逼真，如圖1所示．

圖1 凸透鏡成像

拓展3：讓學生們測量出此時光屏(窗像的位置)到透鏡的距離，即像距v，學生們發現此時的像距幾乎就等于1倍焦距，從而引入測量焦距的一種方法：當物距大于10倍時，像的位置趨近于焦點，則焦距f約等于像距v．讓學生體驗一下該方法，用時不多，充分利用了實驗資源．

實驗二：電路連接的基本方式

拓展1：并聯連接的幾種等效接法

圖2 小燈泡的并聯

在“怎樣使兩個燈泡亮起來”的實驗中，教師巡視時發現有的小組連接的是串聯，有的是并聯，而且并聯的連接方法也呈現不同．此時教師可板書或投影展示幾種不同的連接，如圖2所示，讓學生動手連一連，認識到它們都是并聯的等效接法，為今后更好地認識并聯電路和根據實物圖畫出對應的電路圖打下基礎．

拓展2：探究電路中的兩種短路

巡視時還發現學生連接時易出現短路現象，而學生渾然不知．短路是初中電學故障分析中的難點，教師可抓住時機因勢利導將常見的短路連接在視頻展臺上展示出來，將短路分為兩類：一類為電源短路(絕不允許)，另一類為用電器短路(在特殊的電路設計中可以)，如圖3所示，指導學生動手連一連兩種短路，體驗一下兩種短路所產生的現象，強調在生活中電源短路是“絕不”允許出現的，會帶來嚴重的后果．此處的拓展雖占用一些實驗時間，比起今后在如何識別短路和對短路故障進行分析時“紙上談兵”更具效果．

圖3 兩種短路連接

參考案例

【例1】探究浮力的大小

教材在此處對下沉物體“浸沒”時所受浮力的大小進行探究，得出阿基米德原理：浸在液體里的物體所受浮力的大小等于被物體排開的液體的重力．其實，“浸在”有兩種情況，一種是：浸沒有液體里；另一種是：部分浸入液體，如漂浮，教材并沒有進行探究或說明．可在已有的探究之后，增加對漂浮的物體所受浮力大小探究，如漂浮的木塊．由于有了前面的探究經驗，拓展的內容不會用時較多，但學生會對該定律有更全面的認識．

【例2】探究平面鏡成像的特點

在完成課本設置的內容后，可利用已有的器材做拓展．如，把棋子置于鏡前，將平面鏡從垂直于水平桌面的位置傾斜，觀察鏡中像的位置，發現像會“旋轉”而離開桌面，此時在“桌面上”移動鏡后的另一支棋子是無法與該像重合的，說明實驗時平面鏡必須與桌面垂直．再如，實驗時像很暗不清楚怎么辦？讓學生動手去解決，可以將棋子涂成白色的，也可以用小手電筒將棋子照亮，還可以將玻璃板換成較深的茶色等．

2 實驗器材的拓展

器材的拓展是指對課本中提供的實驗器材進行改進、更換或增減，使實驗現象更明顯，或使實驗創設的情境更貼近學生實際，走近學生的生活．對器材的選擇與改進，也能有效地培養學生的創新意識．

實驗三：探究光在均勻介質中的傳播

拓展1：光在空氣中傳播的路徑是直的

器材：激光筆，小燒杯，火柴和檀香．

操作：將燒杯倒置在桌面上，杯口的少許露出桌面，將點燃的檀香放入燒杯中，待燒杯內充滿煙時，讓激光筆產生的光束穿過燒杯，此時筆直的光路清晰可見，如圖4(a)所示.

拓展2：光在水中傳播的路徑是直的

器材：激光筆，小燒杯，水和牛奶．

操作：往燒杯中倒入大半杯水，滴入少量牛奶，水成半透明狀，再讓激光筆產生的光束穿過燒杯，光的傳播路徑能清晰地顯現出來，如圖4(b)所示.

拓展3：光在透明玻璃中傳播的路徑是直的

器材：激光筆，一面摩砂小玻璃磚，白紙一張．

操作：將白紙平展在桌面上，把玻璃磚側放在白紙上，讓激光筆產生的光束沿水平方緊貼摩砂面傳播，一條筆直的光路可呈現出來，如圖4(c)所示．

圖4 光在均勻介質中的傳播

參考案例

【例3】在證明大氣壓存在的實驗中需要一個空的易拉罐，但由于罐的開口過大，會使實驗現象不明顯或失敗．其實不需拉開封口，只要在罐頂用針頭鉆個小孔，再猛搖易拉罐，利用罐內的壓強就可以將飲料很快排出，要留少許不要排盡，再將易拉罐加熱后，用橡皮泥堵住小孔，迅速投入裝水的水槽中，頃刻間會被大氣壓壓癟，效果很好．

【例4】在探究重力方向的實驗中，找來一只裝水的水槽為參照，實驗時會發現重錘線始終與“水面”垂直．一舉兩得，一來可以借此解釋什么叫豎直(與水平面垂直)，二來可證明重力的方向始終豎直向下．

3 實驗方案的拓展

方案的拓展是在探究內容不變的前提下對原有的方案做適當的修改或換用其他的方案，使實驗的方案更具科學性，教學過程更符全學生的認識規律，以求實驗方案的優化．

實驗四：探究串聯電路的電流特點

拓展：對于串聯電路中的電流，許多初學者會認為電流從電源正極出發流向負極的過程中，電流會越來越小．蘇科版教材是用電流表分別測出電路中a，b，c三處的電流，然后根據數據得出：串聯電路中，電流處處相等，此結論的得出與學生原有認識的差距很大，顯得較突然，可在此實驗前增設一部分內容做鋪墊.如圖5所示，選兩個規格不同的小燈泡L1和L2串聯在電路中，閉合開關，觀察發現L1比L2亮，學生會認為電流在流向負極的過程中，電流會越來越小，L2靠近電源負極發光又較暗．接下來交換L1與L2的位置，再閉合開關觀察，此時靠近電源正極的L2仍然較暗，學生馬上意識到原來的認識是不

圖5 串聯電路中電流的特點

正確的．那么串聯電路中的電流特點到底是什么呢？學生會產生強烈的認知需求，再去用電流表測量a，b，c三處的電流進行探究，符合學生的認知規律．

參考案例

【例5】探究物質吸熱升溫的屬性(物質的比熱容)

蘇科版教材的設計方案是：讓質量相等的不同物質水和沙升高相同的溫度，比較需要的加熱時間(吸熱的多少)，得出水比沙吸收的熱量多，從而引入物質的比熱容．僅憑此實驗，學生對比熱容概念的理解還不全面，這里可增設：讓質量相等的水和沙加熱相同的時間，比較升高的溫度．考慮到時間的問題，提高課堂的效率，可指導一部分學生按方案一進行探究，另一部分學生按方案二探究，兩種方案同時進行，既節約了時間，更使學生能從不同的角度全面認識比熱容的概念．