生活化實驗伴你走進物理殿堂

王高

【摘 要】本文探索了生活化實驗對物理教學的促進作用。教師應當激發學生做實驗的欲望，促進知能的共振，強化思維的訓練，助長學生的智慧，引領學生走進物理的殿堂。

【關鍵詞】中學物理 實驗生活化 思維 智慧

達·芬奇說過：實驗是科學知識的來源，智慧是實驗的女兒。物理學是一門實驗科學，物理定律的建立，無一不以實驗為基礎，并受到實驗的檢驗。物理實驗既是物理學習的重要內容，更是培養學生基本實驗技能和科學素質、形成主動探索精神的主要方法和手段。現實中由于受實驗器材、場地、時間等因素的限制，加之很多學生對實驗有著神秘、敬畏之感，致使學生對于實驗是“愛她在心手難動”。實踐告訴我們，開展生活化實驗是推進實驗教學前行的有效途徑之一。

生活化實驗是指人們利用日常生活中的資源，通過人為控制條件、有目的地實施觀察與探索物理規律的實驗活動。它與利用實驗室器材開展實驗的不同點在于：一是在資源利用上，生活化實驗是直接利用人們日常生活環境中可以利用、開發的物質資源，包括生活用品、學習用品、廢舊物品、玩具等開展實驗，也可利用這些資源自制一些實驗儀器，做到了“壇壇罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”。二是在實驗方式上，生活化實驗常常為達到某種目的而采取靈活與簡便的方法與形式，實驗過程中較好地體現了自創性、趣味性、簡易性。李政道曾說：“自己動手做的儀器，永遠比買的好，這是一條定理。”三是生活化實驗不僅僅是一個解決實驗器材的問題，更重要的是體現一種重要的教學思想，它無聲地告訴學生，物理學就在你身邊，實驗來源于生活，并不神秘，我們都可以用身邊的許多生活資源自己動手做實驗，能親身體驗到其中的樂趣，享受“我的實驗我做主”。

物理新課標提出：倡導利用日常器具做實驗——實驗室的課程資源不僅限于實驗室的現有設備，學生身邊的物品和器具也是重要的實驗資源。生活化實驗不僅具有簡便、直觀等優點，而且有利于學生動手操作，發展學生的實驗技能，培養學生的創新意識。可以說生活化實驗中蘊含著豐富的智慧、眾多的技術和較高的教育價值。因此，開發智慧高、教育價值功能大的生活化實驗應該是物理教學的價值追求。

1.激發實驗的欲望。

生活化實驗的一個重要特點是易于實現學生自己的動手操作、動眼觀察、動腦思考，它是一種目的性和操作性都很強的實踐探索活動，生活化實驗形式多樣，內容豐富多彩，類型和層次千差萬別，課內課外都可以進行，通常有以下幾種形式：（1）用日用品替代實驗器材；（2）用生活器材改進實驗；（3）用生活物品進行實驗探究活動；（4）開展小制作、小實驗、小發明活動。它們能滿足不同學生的需要和愛好，滿足學生的動手操作欲望，培養學生的觀察能力和探索興趣，有利于發展學生的個性特長。

例如，滑動摩擦力的方向判斷是一大難點，學生比較難以把握。我們可以讓學生自己動手做實驗：把一張白紙平放在課桌面上，將一枚硬幣放在白紙的中央部位，并在桌面和紙上描下硬幣的初始位置，用手捏住白紙的一端，迅速向右拉動白紙，記下硬幣離開紙時的位置。讓學生描述硬幣的運動：硬幣相對桌面向右運動，相對紙面向左滑動。再分析硬幣在白紙上所受摩擦力的方向，這時學生自己就能領悟到：滑動摩擦力的方向與相對運動方向相反，它可能與運動方向相同；相對運動中“相對”的物體是指與該物體直接接觸的物體。

這個實驗簡單易做，現象明顯，自己就能解決學習中的問題，得到成功的滿足，從而樹立起自信心，能夠激發起實驗的欲望與學習的興趣。

2.促進知能的共振。

生活化實驗可以拉近物理學與生活的距離，讓學生深切地感受到物理就在身邊，能夠深刻地理解深奧的物理知識，感受自然科學的真實性，感受科學和社會、科學和日常生活的關系，并能用所學知識去分析問題、研究問題和解決問題，促進理論知識學習與能力提升的共振。

在認識“拋體運動的等時性”時，我們設計了一個“射猴”實驗：在一張A4紙上畫一只猴子，紙的下端卷入一支較重的筆，用膠水粘牢。將一支水筆的筆桿尾部截去1/3后成為槍管，中部綁扎一根橡皮筋，用以發射“子彈”——水筆的筆芯，用線把猴靶掛在支架橫桿上，如圖1所示，在槍管中裝好“子彈”，并水平瞄準猴子，把槍管上的橡皮筋套在子彈后方的端面上，將子彈從管中向后拉一段距離，用手指一方面壓住掛猴靶的線端，另一方面壓住筆芯“子彈”。當手指松開以后，“子彈”射出的同時猴靶也自由下落。你會看到猴靶正好被“子彈”擊中。將靶子向上提高一些，書的左端也墊高一些，“子彈”斜向上瞄準猴靶，讓猴靶與“子彈”同步啟動，你會發現也能命中。

實驗目的在于強化學生對運動等時性的認識，加深對運動合成原理的理解：平拋運動可以看成是沿水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動；斜拋運動也可以看成是沿初速度方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合運動。更深層次的是培養學生通過自己設計實驗來研究問題、發現規律的能力，實現知識學習與能力提高同步進行，相互促進，和諧發展。

傳統的物理實驗教學常常在一種所謂的學術性、理想化狀態下開展，往往漠視學生的生活經驗和生活問題，這樣容易使學生對實驗感到乏味并產生抵觸情緒。將實驗內容與解決生活問題巧妙融合到一起，可以讓學生認識到物理實驗能解答許多自己在生活中感到困惑的實際問題，“千言萬語說不清，一看實驗即分明”，感受到實驗與生活的密切關系。所以，實驗設計要以學生的生活世界為歸宿，使學生把所學的物理知識與技能應用到自己的生活中，用以解決他們生活中的問題，改變他們的生活方式以及對生活的認識、態度和價值觀。

3.強化思維的訓練。

思維能力是學習的核心、學好物理的前提，學生自主地動手、動腦，是學生思維能力的培養和開發的一種重要形式。生活化實驗中蘊藏著極其活躍的因素，是有價值、有生命力的實驗，設計巧妙的實驗，它的作用不只是了解、研究自然規律和獲取信息，對于學生利用所學知識激發思維靈感大有益處，生活化實驗的大部分器材讓學生自己挑選，自己設計，本身就是培養學生發散思維和創造思維的過程，課堂教學中可以用來啟發思維，有助于學生掌握好物理知識，增強解決問題的能力。

物理中的問題解決需要分析復雜變化的物理過程，建立物理模型，找出對應的規律，對于一些復雜的物理現象比較難以描述清楚，致使學生在解題中對某些物理現象半信半疑，從而形成障礙，影響解題的進行。指導學生做個簡便易行的生活化實驗是幫助學生順利實現思維跨越的最好辦法之一。

如圖2所示，一物塊在一個水平力F作用下沿斜面勻速運動，此力F的方向與斜面平行，某時刻將力F撤除，下列對撤除力F后物塊運動的描述正確的是（ ）。

A.物塊仍沿斜面勻速運動

B.物塊沿原方向減速運動

C.物塊將做勻變速曲線運動

D.物塊將做非勻變速曲線運動

解析：在撤去拉力F之前物塊勻速運動，說明物塊受到拉力F和重力沿斜面向下分力G1（=mgsinθ）的合力和滑動摩擦力大小相等、方向相反，見圖3，可知滑動摩擦力的方向指向左上方，由此可推知物體向右下方做勻速直線運動。當撤去拉力F之后，物體重力的分力G1（沿斜面向下）以及摩擦力f（與運動方向相反）所以合力為向左下方，如圖4所示，所以運動方向會改變，摩擦力方向也就隨之改變，重力向下的分力不變，所以合力也會改變方向，那么就會做非勻變速曲線運動。答案為D。

但有不少學生認為物塊可以沿F方向做勻速運動，因為此時沿斜面向上的靜摩擦力與G1平衡，F與水平方向的滑動摩擦力平衡，因此撤除力F后物塊仍沿水平方向減速運動。問題的癥結在于物塊是否能同時受到靜摩擦力和滑動摩擦力的作用呢？還是讓實驗來說話。

找一本大開本的厚書放在桌面上，一端墊高，構成一斜面，在書上放一塊橡皮，調整坡度使橡皮能靜止在斜面上。現用一支鉛筆沿水平方向推動橡皮，你會發現，橡皮不是沿著水平方向運動，而是斜向下方做曲線運動。實驗說明物體運動時，只受到滑動摩擦力作用，它的方向與相對運動的方向相反。

4.助長學生的智慧。

麥克斯韋說過：“一項演示實驗使用的器材越簡單，學生就越熟悉，就越想徹底地獲得所驗證的結果。”一個巧妙的實驗設計除了器材上的合理選用以外，還包含精確的實驗思想方法、實驗數據的處理、規律的發現等。在這個過程中，不僅能夠釋疑解難，而且能夠獲得解決問題所需的智慧，提高解決實際問題的能力。

學生對光沿直線傳播的認識是深刻的，而對于光導纖維傳播光的過程是模糊的，我們設計了這樣的實驗。如圖5所示，在可樂瓶的偏下部位打一小孔，置于平臺上，玩具激光筆固定在鐵架臺合適的高度，使紅色激光束能穿過可樂瓶正好從小孔穿出，射到對面的墻壁上，看到與激光筆等高的地方有一個紅色亮點，說明光沿直線傳播。用手堵住小孔，往瓶中裝滿清水，使光束對準小孔，放開手指，水從小孔流出來進入水槽，此時發現原來墻上的紅點不見了，而水流變成了紅色，水槽底部出現一紅色亮點，說明光沿水流（彎曲）方向傳播，呈現光導纖維導光現象。

生活化實驗可以實現在實驗選材或在結構方面進行某些獨創性的改進，呈現出有別于書本實驗的特點，給學生以創新、創造的啟示，能有效地開發學生的智力和發展良好的非智力因素。

實驗中往往需要動手自制儀器，改造或彌補自己實驗所需。這里介紹一個利用舊飲料瓶制作的簡易滴水計時器。

利用生活中的一些物品還可以演示一些奇特的物理現象，如磁屏蔽現象。如圖6所示，將磁鐵A用夾子固定在鐵架臺上。取1枚硬幣B和1根細線，用粘膠將細線一端固定在硬幣B的表面上，而將細線的另一端固定在鐵架臺的底座上。將B提起來置于磁鐵下端1cm左右處，此時硬幣能懸浮在空中。現將薄軟鐵皮C插入磁鐵A和硬幣B之間，結果硬幣落到了桌面上。

這是由于軟鐵皮具有良好的導磁作用，所以從磁鐵發出的磁感線大部分集中到軟鐵皮C上，而只有少量磁感線穿過軟鐵皮C，因此，在軟鐵皮C下面的磁感應強度減小，軟鐵皮C起到了磁屏蔽的作用。

還可以利用生活用品結合物理知識設計實驗進行有關物理量的測量。如測量硬幣與報紙之間動摩擦因數。

在生活和學習中，時刻做有心人，充分利用身邊的生活資源，善于觀察、善于思考、善于實踐，發揮聰明才智，常見的生活資源便可變廢為寶，成為實驗資源。這就需要我們平時努力做到：看見一個生活物品就想這個物品能做什么實驗，它有什么特殊的功能，與自己學習中做過的實驗發生聯想；對課本中或活動中的實驗，思考可以用什么日常生活資源進行實驗，能否可使實驗效果明顯、可見度大、具有奇異性、成功率高，或能否設計出另一個巧妙的方案等，逐步讓生活化實驗成為我們物理學習中的一種意識、一種習慣。

（作者系江蘇省特級教師、教授級高級教師，現為南京市中華中學教師）

物理中的問題解決需要分析復雜變化的物理過程，建立物理模型，找出對應的規律，對于一些復雜的物理現象比較難以描述清楚，致使學生在解題中對某些物理現象半信半疑，從而形成障礙，影響解題的進行。指導學生做個簡便易行的生活化實驗是幫助學生順利實現思維跨越的最好辦法之一。

如圖2所示，一物塊在一個水平力F作用下沿斜面勻速運動，此力F的方向與斜面平行，某時刻將力F撤除，下列對撤除力F后物塊運動的描述正確的是（ ）。

A.物塊仍沿斜面勻速運動

B.物塊沿原方向減速運動

C.物塊將做勻變速曲線運動

D.物塊將做非勻變速曲線運動

解析：在撤去拉力F之前物塊勻速運動，說明物塊受到拉力F和重力沿斜面向下分力G1（=mgsinθ）的合力和滑動摩擦力大小相等、方向相反，見圖3，可知滑動摩擦力的方向指向左上方，由此可推知物體向右下方做勻速直線運動。當撤去拉力F之后，物體重力的分力G1（沿斜面向下）以及摩擦力f（與運動方向相反）所以合力為向左下方，如圖4所示，所以運動方向會改變，摩擦力方向也就隨之改變，重力向下的分力不變，所以合力也會改變方向，那么就會做非勻變速曲線運動。答案為D。

但有不少學生認為物塊可以沿F方向做勻速運動，因為此時沿斜面向上的靜摩擦力與G1平衡，F與水平方向的滑動摩擦力平衡，因此撤除力F后物塊仍沿水平方向減速運動。問題的癥結在于物塊是否能同時受到靜摩擦力和滑動摩擦力的作用呢？還是讓實驗來說話。

找一本大開本的厚書放在桌面上，一端墊高，構成一斜面，在書上放一塊橡皮，調整坡度使橡皮能靜止在斜面上。現用一支鉛筆沿水平方向推動橡皮，你會發現，橡皮不是沿著水平方向運動，而是斜向下方做曲線運動。實驗說明物體運動時，只受到滑動摩擦力作用，它的方向與相對運動的方向相反。

4.助長學生的智慧。

麥克斯韋說過：“一項演示實驗使用的器材越簡單，學生就越熟悉，就越想徹底地獲得所驗證的結果。”一個巧妙的實驗設計除了器材上的合理選用以外，還包含精確的實驗思想方法、實驗數據的處理、規律的發現等。在這個過程中，不僅能夠釋疑解難，而且能夠獲得解決問題所需的智慧，提高解決實際問題的能力。

學生對光沿直線傳播的認識是深刻的，而對于光導纖維傳播光的過程是模糊的，我們設計了這樣的實驗。如圖5所示，在可樂瓶的偏下部位打一小孔，置于平臺上，玩具激光筆固定在鐵架臺合適的高度，使紅色激光束能穿過可樂瓶正好從小孔穿出，射到對面的墻壁上，看到與激光筆等高的地方有一個紅色亮點，說明光沿直線傳播。用手堵住小孔，往瓶中裝滿清水，使光束對準小孔，放開手指，水從小孔流出來進入水槽，此時發現原來墻上的紅點不見了，而水流變成了紅色，水槽底部出現一紅色亮點，說明光沿水流（彎曲）方向傳播，呈現光導纖維導光現象。

生活化實驗可以實現在實驗選材或在結構方面進行某些獨創性的改進，呈現出有別于書本實驗的特點，給學生以創新、創造的啟示，能有效地開發學生的智力和發展良好的非智力因素。

實驗中往往需要動手自制儀器，改造或彌補自己實驗所需。這里介紹一個利用舊飲料瓶制作的簡易滴水計時器。

利用生活中的一些物品還可以演示一些奇特的物理現象，如磁屏蔽現象。如圖6所示，將磁鐵A用夾子固定在鐵架臺上。取1枚硬幣B和1根細線，用粘膠將細線一端固定在硬幣B的表面上，而將細線的另一端固定在鐵架臺的底座上。將B提起來置于磁鐵下端1cm左右處，此時硬幣能懸浮在空中。現將薄軟鐵皮C插入磁鐵A和硬幣B之間，結果硬幣落到了桌面上。

這是由于軟鐵皮具有良好的導磁作用，所以從磁鐵發出的磁感線大部分集中到軟鐵皮C上，而只有少量磁感線穿過軟鐵皮C，因此，在軟鐵皮C下面的磁感應強度減小，軟鐵皮C起到了磁屏蔽的作用。

還可以利用生活用品結合物理知識設計實驗進行有關物理量的測量。如測量硬幣與報紙之間動摩擦因數。

在生活和學習中，時刻做有心人，充分利用身邊的生活資源，善于觀察、善于思考、善于實踐，發揮聰明才智，常見的生活資源便可變廢為寶，成為實驗資源。這就需要我們平時努力做到：看見一個生活物品就想這個物品能做什么實驗，它有什么特殊的功能，與自己學習中做過的實驗發生聯想；對課本中或活動中的實驗，思考可以用什么日常生活資源進行實驗，能否可使實驗效果明顯、可見度大、具有奇異性、成功率高，或能否設計出另一個巧妙的方案等，逐步讓生活化實驗成為我們物理學習中的一種意識、一種習慣。

（作者系江蘇省特級教師、教授級高級教師，現為南京市中華中學教師）

物理中的問題解決需要分析復雜變化的物理過程，建立物理模型，找出對應的規律，對于一些復雜的物理現象比較難以描述清楚，致使學生在解題中對某些物理現象半信半疑，從而形成障礙，影響解題的進行。指導學生做個簡便易行的生活化實驗是幫助學生順利實現思維跨越的最好辦法之一。

如圖2所示，一物塊在一個水平力F作用下沿斜面勻速運動，此力F的方向與斜面平行，某時刻將力F撤除，下列對撤除力F后物塊運動的描述正確的是（ ）。

A.物塊仍沿斜面勻速運動

B.物塊沿原方向減速運動

C.物塊將做勻變速曲線運動

D.物塊將做非勻變速曲線運動

解析：在撤去拉力F之前物塊勻速運動，說明物塊受到拉力F和重力沿斜面向下分力G1（=mgsinθ）的合力和滑動摩擦力大小相等、方向相反，見圖3，可知滑動摩擦力的方向指向左上方，由此可推知物體向右下方做勻速直線運動。當撤去拉力F之后，物體重力的分力G1（沿斜面向下）以及摩擦力f（與運動方向相反）所以合力為向左下方，如圖4所示，所以運動方向會改變，摩擦力方向也就隨之改變，重力向下的分力不變，所以合力也會改變方向，那么就會做非勻變速曲線運動。答案為D。

但有不少學生認為物塊可以沿F方向做勻速運動，因為此時沿斜面向上的靜摩擦力與G1平衡，F與水平方向的滑動摩擦力平衡，因此撤除力F后物塊仍沿水平方向減速運動。問題的癥結在于物塊是否能同時受到靜摩擦力和滑動摩擦力的作用呢？還是讓實驗來說話。

找一本大開本的厚書放在桌面上，一端墊高，構成一斜面，在書上放一塊橡皮，調整坡度使橡皮能靜止在斜面上。現用一支鉛筆沿水平方向推動橡皮，你會發現，橡皮不是沿著水平方向運動，而是斜向下方做曲線運動。實驗說明物體運動時，只受到滑動摩擦力作用，它的方向與相對運動的方向相反。

4.助長學生的智慧。

麥克斯韋說過：“一項演示實驗使用的器材越簡單，學生就越熟悉，就越想徹底地獲得所驗證的結果。”一個巧妙的實驗設計除了器材上的合理選用以外，還包含精確的實驗思想方法、實驗數據的處理、規律的發現等。在這個過程中，不僅能夠釋疑解難，而且能夠獲得解決問題所需的智慧，提高解決實際問題的能力。

學生對光沿直線傳播的認識是深刻的，而對于光導纖維傳播光的過程是模糊的，我們設計了這樣的實驗。如圖5所示，在可樂瓶的偏下部位打一小孔，置于平臺上，玩具激光筆固定在鐵架臺合適的高度，使紅色激光束能穿過可樂瓶正好從小孔穿出，射到對面的墻壁上，看到與激光筆等高的地方有一個紅色亮點，說明光沿直線傳播。用手堵住小孔，往瓶中裝滿清水，使光束對準小孔，放開手指，水從小孔流出來進入水槽，此時發現原來墻上的紅點不見了，而水流變成了紅色，水槽底部出現一紅色亮點，說明光沿水流（彎曲）方向傳播，呈現光導纖維導光現象。

生活化實驗可以實現在實驗選材或在結構方面進行某些獨創性的改進，呈現出有別于書本實驗的特點，給學生以創新、創造的啟示，能有效地開發學生的智力和發展良好的非智力因素。

實驗中往往需要動手自制儀器，改造或彌補自己實驗所需。這里介紹一個利用舊飲料瓶制作的簡易滴水計時器。

利用生活中的一些物品還可以演示一些奇特的物理現象，如磁屏蔽現象。如圖6所示，將磁鐵A用夾子固定在鐵架臺上。取1枚硬幣B和1根細線，用粘膠將細線一端固定在硬幣B的表面上，而將細線的另一端固定在鐵架臺的底座上。將B提起來置于磁鐵下端1cm左右處，此時硬幣能懸浮在空中。現將薄軟鐵皮C插入磁鐵A和硬幣B之間，結果硬幣落到了桌面上。

這是由于軟鐵皮具有良好的導磁作用，所以從磁鐵發出的磁感線大部分集中到軟鐵皮C上，而只有少量磁感線穿過軟鐵皮C，因此，在軟鐵皮C下面的磁感應強度減小，軟鐵皮C起到了磁屏蔽的作用。

還可以利用生活用品結合物理知識設計實驗進行有關物理量的測量。如測量硬幣與報紙之間動摩擦因數。

在生活和學習中，時刻做有心人，充分利用身邊的生活資源，善于觀察、善于思考、善于實踐，發揮聰明才智，常見的生活資源便可變廢為寶，成為實驗資源。這就需要我們平時努力做到：看見一個生活物品就想這個物品能做什么實驗，它有什么特殊的功能，與自己學習中做過的實驗發生聯想；對課本中或活動中的實驗，思考可以用什么日常生活資源進行實驗，能否可使實驗效果明顯、可見度大、具有奇異性、成功率高，或能否設計出另一個巧妙的方案等，逐步讓生活化實驗成為我們物理學習中的一種意識、一種習慣。

（作者系江蘇省特級教師、教授級高級教師，現為南京市中華中學教師）