初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中幾個(gè)微觀層面的思考

孫素蓮

細(xì)節(jié)決定成敗，初中物理實(shí)驗(yàn)很多細(xì)節(jié)性問題可能直接影響教學(xué)效果，因此教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中既要能從宏觀角度把握實(shí)驗(yàn)與教學(xué)目標(biāo)的一致性，更要處理好微觀操作層面的問題，以提升教學(xué)效果.對此，筆者認(rèn)為教學(xué)中需要重點(diǎn)關(guān)注下面四點(diǎn).

一、實(shí)驗(yàn)器材的選擇

精細(xì)化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這也體現(xiàn)在選擇實(shí)驗(yàn)器材方面.上課之前，教師精心對實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行選擇，并反復(fù)檢查實(shí)驗(yàn)效果，進(jìn)而選出最為適合的實(shí)驗(yàn)器材在課堂上進(jìn)行操作.

比如，證實(shí)慣性存在的典型實(shí)驗(yàn)“打雞蛋”的器材選擇，就有很多問題需要考慮到：第一點(diǎn)是玻璃杯中要存有足量清水，這樣一方面雞蛋掉落在杯中不易撞碎，另一方面含水的杯子重心更低，質(zhì)量更大，在敲擊紙板的過程中不容易發(fā)生移動；第二點(diǎn)硬紙板表面應(yīng)該盡量光滑，否則紙板上的摩擦力會導(dǎo)致雞蛋向前運(yùn)動，干擾應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；第三點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)的成功還需要紙板能獲得更大的速度，那么怎樣才能實(shí)現(xiàn)這一效果呢？這就在于敲擊工具的選擇，教材上一般是建議用硬質(zhì)木尺來敲擊，但是這樣做力道很難控制，稍有不慎，就會導(dǎo)致“杯飛蛋打”，筆者在多次實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)將鋼尺彎曲到適當(dāng)程度，松手讓鋼尺恢復(fù)原狀的力將紙板彈開，有助于控制尺子的力道和幅度.

又比如，制作水果電池是一個(gè)趣味性物理實(shí)驗(yàn)，其操作非常簡單：將水果上插上兩個(gè)不同的金屬片，就成了一個(gè)水果電池.水果電池的電壓大小與器材類別的選擇密切相關(guān)，金屬和水果的種類繁多，怎樣搭配可以獲取更高的電壓呢？筆者發(fā)現(xiàn)選用金屬時(shí)，選取活潑性質(zhì)差異較大的金屬來作為水果電池的電極，能產(chǎn)生更高的電壓，例如同樣依托蘋果來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用鐵片和鋅片充當(dāng)電極，電壓一般能達(dá)到0.55 V，而改用銅片和鋅片，電壓能達(dá)到0.95 V；此外選擇上汁水多的水果明顯要好于汁水少的，酸度高的好于酸度低的，比如依托橙子來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用鐵片和鋅片作為電極，電壓可以達(dá)到0.70 V，如果換用銅片和鋅片，則電壓能達(dá)到1.05 V.雖然這一實(shí)驗(yàn)一般只作為課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)激起學(xué)生興趣之用，操作過程也只是呈現(xiàn)為幾分鐘，但是為了演示出更加明顯的效果，筆者認(rèn)為教師在實(shí)驗(yàn)之前多花些時(shí)間來對器材進(jìn)行選擇是必須的.

二、實(shí)驗(yàn)器材的用量

初中物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅要注意到選擇器材的類別，同時(shí)有些器材的用量也是很有講究的，超標(biāo)或者用量不足都會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果出現(xiàn)偏差.

比如，表明大氣壓存在的實(shí)驗(yàn)——“易拉罐變扁”，這一實(shí)驗(yàn)的操作原理是，將空易拉罐敞開口進(jìn)行加熱到一定溫度，然后將其口封住，放于空氣中任其冷卻，隨著溫度降低，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，則外界更大的氣體壓強(qiáng)會將易拉罐壓扁.實(shí)驗(yàn)過程中，為了能有效將內(nèi)部空氣排出，可以在內(nèi)部加入少量的水，此時(shí)就必須控制水的量，大約十毫升左右，因?yàn)檫@么多的水在保證能將空氣盡量排除的前提下，又能有效縮短加熱過程的時(shí)間；此外，實(shí)驗(yàn)要注意封口的橡皮泥要選擇干硬一點(diǎn)的，而且其體積要比易拉罐的口大很多，這樣能有效避免大氣壓力將橡皮泥壓進(jìn)易拉罐內(nèi).

又比如，“用鉛筆芯對電流進(jìn)行調(diào)節(jié)”的實(shí)驗(yàn)中，所用的鉛筆芯的石墨含量也是有講究的.鉛筆芯是由石墨和粘土混合制成，一般用H的標(biāo)號或B的標(biāo)號來區(qū)分，H標(biāo)號大說明鉛筆芯硬度高，即石墨含量較低，如果B的標(biāo)號較大，則反映黑度高，即石墨含量較高.所以H標(biāo)號較高的鉛筆芯，石墨的含量低則對應(yīng)電阻非常大，將其接入電路時(shí)，若要讓燈泡發(fā)生明顯亮度，就需要將筆芯限定在很短的長度范圍內(nèi)，因此就不能對電路進(jìn)行有效控制，所以在實(shí)驗(yàn)中，一般選用B的標(biāo)號較高的鉛筆芯，這樣其電阻較小，接入電路可以通過對其長度的調(diào)整來改變其電阻的大小.筆者在實(shí)驗(yàn)中反復(fù)嘗試后發(fā)現(xiàn)，如果電源選用4.5 V電壓的電池，長度超過十五厘米的2B鉛筆芯接入電路，小燈泡幾乎無法點(diǎn)亮，因此建議在課堂實(shí)驗(yàn)中，就將十五厘米的2B規(guī)格鉛筆芯接入電路，并逐漸縮短其接入長度，可以產(chǎn)生和滑動變阻器一樣的效果；實(shí)驗(yàn)過程中更換功率更大的燈泡，可以看到燈泡的亮度更高，這一對比實(shí)驗(yàn)有助于強(qiáng)化學(xué)生認(rèn)識.

三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響

有些物理實(shí)驗(yàn)對環(huán)境很敏感的，如果環(huán)境不合乎要求，會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，也會給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來困難.

比如，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識水的沸點(diǎn).如果是高原地區(qū)的學(xué)校，因?yàn)楫?dāng)?shù)貧鈮浩褪且粋€(gè)眾所周知的事實(shí)，因此水的沸點(diǎn)達(dá)不到100 ℃也很容易接受，但是在平原地區(qū)，當(dāng)?shù)貧鈮菏欠駷橐粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓就和天氣因素相關(guān)，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知的順利建構(gòu)，一般建議盡量選擇天氣晴好的高氣壓天氣來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果天氣不好時(shí)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，就必須要讓學(xué)生了解水的沸點(diǎn)無法達(dá)到100 ℃的原因，待到天氣放晴時(shí)，還要補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)識.

“動能”這個(gè)概念對于初中學(xué)生而言是比較難以理解的，因?yàn)樗c速度和質(zhì)量兩個(gè)因素有關(guān)，而且學(xué)生還不能被直接觀察到，但是這個(gè)概念非常重要，不能很好的理解該概念，學(xué)生到了高中會吃不少苦頭，那么，怎么辦呢？筆者選擇了實(shí)驗(yàn)的方法對其大小進(jìn)行衡量，其實(shí)應(yīng)用的規(guī)律是同學(xué)們到高中才會學(xué)到的“動能定理”，借助于“做功的多少”來直觀地呈現(xiàn)動能的大小，讓學(xué)生“看到”動能與質(zhì)量與速度的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)環(huán)境如圖1所示，A從斜面上滾下推動物體B運(yùn)動，觀察物體B被推動的距離，距離越長代表的是物體A具有的動能越大（這個(gè)學(xué)生很容易理解）.采用控制變量法（改變質(zhì)量和改變下落的高度）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察得出結(jié)論：在物體質(zhì)量不變時(shí)，速度越大，動能越大；物體速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動能越大.

俗話講，一顆馬釘能決定一個(gè)國家的存亡.實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師處理好細(xì)節(jié)問題，能讓實(shí)驗(yàn)更有成效地促進(jìn)學(xué)生能力提升和認(rèn)知建構(gòu)，有助于他們的終身發(fā)展.