尋找相似點(diǎn) 巧設(shè)活動(dòng)單——淺談物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課的整合策略

陳 衛(wèi)

（江蘇省海門市三星初級(jí)中學(xué)，江蘇 海門 226112）

物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課既不是對(duì)原有實(shí)驗(yàn)的重復(fù)操作，也不是純實(shí)驗(yàn)題的簡(jiǎn)單筆試，應(yīng)該是物理知識(shí)脈絡(luò)得以生發(fā)、延續(xù)的增長(zhǎng)點(diǎn).能否處理好物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課，最終將影響物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科中的權(quán)重地位.

蘇教版物理教材呈現(xiàn)出的探究實(shí)驗(yàn)，通常圖文并茂，具有觀賞性，指導(dǎo)性，啟智性，實(shí)踐性，常給學(xué)生賞心悅目的視覺沖擊及躍躍欲試的動(dòng)手沖動(dòng).如果我們留意一下，就會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，書本內(nèi)有些實(shí)驗(yàn)圖文似曾相識(shí)，但探究的功能卻大相徑庭.如果教師在物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課中，把它們加以整理、區(qū)分、歸納，學(xué)生就能走出“眉毛胡子一把抓”的困境，使前后孤立的知識(shí)連貫起來，從而達(dá)到整體把握知識(shí)和鞏固知識(shí)的目的.這樣不僅能體現(xiàn)物理學(xué)科特點(diǎn)，而且起到“以一當(dāng)十”的復(fù)習(xí)效果.現(xiàn)以蘇教版物理教材為例，以初中物理各知識(shí)板塊為切入點(diǎn)，以活動(dòng)單為整合平臺(tái)，談?wù)勅绾瓮诰蚪滩馁Y源，尋找實(shí)驗(yàn)相似點(diǎn)，有效實(shí)施物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課的整合策略.

1 力學(xué)板塊相似實(shí)驗(yàn)的整合

力學(xué)是整個(gè)初中物理的重要板塊，所涉內(nèi)容：力、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、機(jī)械功與機(jī)械能等.力學(xué)實(shí)驗(yàn)常常借助實(shí)驗(yàn)器材，如：斜面、木塊、小球、小車等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.筆者對(duì)力學(xué)板塊諸多實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一下比對(duì)，發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、所用器材、探究方法上存在較多相似點(diǎn)，例如“探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”與“探究牛頓第一定律”兩實(shí)驗(yàn)，教師在復(fù)習(xí)中可進(jìn)行如下整合.

活動(dòng)單1：“探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，所需器材：斜面、木塊、小球，如圖1所示.

圖1

問題：（1）圖1甲、乙2組實(shí)驗(yàn)中采用的方法有哪些？（2）乙圖中讓不同質(zhì)量的2個(gè)小球從同一高度滾下的目的是什么？（3）要探究動(dòng)能與物體運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系應(yīng)選用哪張圖，選擇的理由是什么？要探究動(dòng)能與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用哪張圖，選擇的理由是什么？（4）甲、乙2組實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是什么？

活動(dòng)單2：增減實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究牛頓第一定律，并請(qǐng)學(xué)生畫出草圖（答案附圖2）.

圖2

問題：（1）實(shí)驗(yàn)中采用的方法有哪些？（2）小球在哪個(gè)物體表面滾動(dòng)的距離最遠(yuǎn)，為什么？（3）本實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是什么？

實(shí)驗(yàn)拓展：（1）利用活動(dòng)單1上的器材，能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)？ 依據(jù)是什么？（2）實(shí)驗(yàn)中采用的方法有哪些？（3）要探究重力勢(shì)能與物體的高度的關(guān)系應(yīng)選用哪張圖，選擇的理由是什么？要探究重力勢(shì)能與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用哪張圖，選擇的理由是什么？（4）兩組實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是什么？

評(píng)價(jià)：對(duì)實(shí)驗(yàn)拓展部分，教師只要稍加點(diǎn)撥學(xué)生就能想到：小球從斜面上滾下的過程，就是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過程，研究影響動(dòng)能的大小因素亦即研究影響重力勢(shì)能的大小因素.這樣替代了教材以“模擬打樁”的實(shí)驗(yàn)來研究重力勢(shì)能的影響因素，給人以別開生面，耳目一新之感.通過以上相似實(shí)驗(yàn)的整合、區(qū)分、歸納，使學(xué)生容易掌握力學(xué)板塊知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系與差異；也使學(xué)生感悟到實(shí)驗(yàn)所采用的方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法、推理法等在具體實(shí)驗(yàn)背景下的運(yùn)用；最終使實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課變得簡(jiǎn)單而充實(shí).

2 熱學(xué)板塊相似實(shí)驗(yàn)的整合

熱學(xué)在整個(gè)初中物理中占據(jù)的比重較小，所涉內(nèi)容：物態(tài)變化、微觀與宏觀、熱量、內(nèi)能、熱機(jī)等.熱學(xué)實(shí)驗(yàn)常需借助實(shí)驗(yàn)器材，如：鐵架臺(tái)、酒精燈、溫度計(jì)、燒杯、玻璃棒等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.筆者對(duì)教材進(jìn)行了一下統(tǒng)計(jì)，實(shí)驗(yàn)探究中也存在較為相似的地方，如“探究比較水與沙子的吸熱能力（比熱容）”與“探究比較煤油與菜籽油的熱值”兩實(shí)驗(yàn)，教師在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課中不妨進(jìn)行如下整合：

活動(dòng)單1：在“探究比較水與沙子的吸熱能力（比熱容）”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，所需器材：鐵架臺(tái)、溫度計(jì)、燒杯、酒精燈、秒表、沙子與水等，如圖3所示.

圖3

問題：（1）如何設(shè)計(jì)方案比較水與沙子的吸熱能力.（2）根據(jù)設(shè)計(jì)方案，畫出實(shí)驗(yàn)表格.（3）為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)控制2套裝置中相同的物理量有哪些？（4）分析數(shù)據(jù)，可得出哪些結(jié)論？

活動(dòng)單2：利用上述器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“探究比較煤油與菜籽油的熱值”？并請(qǐng)學(xué)生畫出草圖（答案附圖4）.

圖4

問題：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)方案，畫出實(shí)驗(yàn)表格.（2）為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)控制兩套裝置中相同的物理量有哪些？（3）分析數(shù)據(jù)，可得出哪些結(jié)論？

評(píng)價(jià)：當(dāng)然，活動(dòng)單1實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案可采取“相同時(shí)間比較上升的溫度”或“上升相同的溫度比較時(shí)間”都是可以的.通過兩圖的對(duì)比，目的在于使學(xué)生發(fā)現(xiàn)：控制的物理量將隨著研究對(duì)象的改變而改變.控制其他因素不變，通過改變被加熱物質(zhì)（水、沙子）或被燃燒物質(zhì)（煤油、菜籽油），巧妙地將物質(zhì)的比熱容與熱值兩大知識(shí)聯(lián)系在一起，學(xué)生在復(fù)習(xí)原有知識(shí)的同時(shí)，“求同存異”地思想也得到了長(zhǎng)足地發(fā)展.

3 電學(xué)板塊相似實(shí)驗(yàn)的整合

電學(xué)也是整個(gè)初中物理的重要板塊，所涉內(nèi)容：歐姆定律、電功與電熱、電功率等.電學(xué)實(shí)驗(yàn)常常借助實(shí)驗(yàn)器材，如電源、導(dǎo)線、小燈泡、電阻（電熱絲）、開關(guān)、電壓表、電流表等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.筆者對(duì)教材進(jìn)行了一下比對(duì)，發(fā)現(xiàn)完全相同的電路，可以有不同的探究功能，如探究“歐姆定律”實(shí)驗(yàn)所用的電路可以用作“伏安法測(cè)定值電阻”、“伏安法測(cè)小燈泡的額定功率”，或者可以探究“實(shí)際功率與小燈泡亮度的關(guān)系”等.又如有些相似的電路進(jìn)行一些改進(jìn)，可以達(dá)到不同的探究目的，例如探究“通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”與探究“影響電流做功的因素”兩實(shí)驗(yàn)，教師在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課中可進(jìn)行如下整合.

活動(dòng)單1：探究“通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，所需器材有：學(xué)生電源、電熱絲（阻值不同）、等質(zhì)量煤油、開關(guān)、電流表、溫度計(jì)、滑動(dòng)變阻器等，如圖5所示.

圖5

問題：（1）上述實(shí)驗(yàn)中采用的方法有哪些？（2）如何比較產(chǎn)生熱量的多少？（3）采用煤油代替水的原因？（4）要探究產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系，應(yīng)觀察什么？如何操作？（5）要探究產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系，應(yīng)觀察什么？如何操作？（6）要探究產(chǎn)生的熱量與時(shí)間大小的關(guān)系，應(yīng)觀察什么？如何操作？（7）本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是什么？

實(shí)驗(yàn)拓展：小明提議利用該裝置改做“比較水和煤油比熱容的大小”的實(shí)驗(yàn)，則他們應(yīng)將其中一燒瓶中的煤油換成質(zhì)量、溫度均相等的水，并使甲、乙兩燒瓶中金屬絲的電阻水和煤油吸熱的多少是通過來反映的（選填“溫度計(jì)示數(shù)”或“加熱時(shí)間”）；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水的溫度上升得慢，表明的比熱容比較小.

活動(dòng)單2：增減實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“影響電流做功的因素”.

（1）為了探究電功與電壓的關(guān)系，要保持電流相同，應(yīng)將兩個(gè)不同阻值的電熱絲（串／并）聯(lián)連接成電路，來控制通過兩燈的電流（相等／不相等），并用一個(gè)開關(guān)來控制通電時(shí)間.請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖（學(xué)生答案如圖6甲）.閉合開關(guān)，觀察兩個(gè)溫度計(jì)和兩個(gè)電壓表的示數(shù).

（2）為了探究電功與電流的關(guān)系，要保持電壓相同，將兩個(gè)不同阻值的電熱絲（串／并）聯(lián)連接成電路，來控制通過兩個(gè)不同阻值的電熱絲的電壓（相等／不相等），并用一個(gè)開關(guān)來控制.請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖（學(xué)生答案如圖6乙）.閉合開關(guān)，觀察兩個(gè)溫度計(jì)和兩個(gè)電流表的示數(shù).

圖6

評(píng)價(jià)：在活動(dòng)單2中，探究“影響電流做功的因素”的實(shí)驗(yàn)，所用甲、乙兩段阻值不同的電阻絲替代了教材上所用“規(guī)格不同的兩個(gè)小燈泡”；實(shí)驗(yàn)所用電熱絲加熱煤油，觀察溫度計(jì)示數(shù)變化的大小替代教材上通過“觀察燈泡亮暗程度”，這種利用轉(zhuǎn)換法反映電流做功大小的做法，較為學(xué)生理解、接受.運(yùn)用控制變量法，從而有目的地增減實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)探究電路，培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計(jì)電路的能力.通過活動(dòng)單1、2的展示，將電功與電熱巧妙地聯(lián)系起來，學(xué)生在鞏固原有知識(shí)的同時(shí)，創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步發(fā)展.

4 磁學(xué)板塊相似實(shí)驗(yàn)的整合

磁學(xué)在整個(gè)初中物理所占比重較小，很多知識(shí)屬于常識(shí)性了解.磁學(xué)實(shí)驗(yàn)常常借助的實(shí)驗(yàn)器材，如：磁體、鐵芯、電源、導(dǎo)線（線圈）、小燈泡、電阻、開關(guān)、電壓表、電流表等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.筆者發(fā)現(xiàn)在介紹電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)原理等時(shí)，學(xué)生分不清它們的差別，常常張冠李戴，錯(cuò)誤率極高.教師不妨抓住電磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課中進(jìn)行如下整合：

活動(dòng)單1：探究電磁聯(lián)系.

圖7

評(píng)價(jià)：從外部結(jié)構(gòu)來觀察，較難區(qū)分電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)兩個(gè)不同的模型，細(xì)微的差別在于：發(fā)電機(jī)是消耗機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所以在電路中接上1只小燈泡，用來檢驗(yàn)感應(yīng)電流的產(chǎn)生情況；而電動(dòng)機(jī)正好相反，消耗電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以在電路中接上提供電能的電源裝置.通過把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)放在一起對(duì)比，使學(xué)生深刻了解電磁之間的聯(lián)系，即電能生磁，磁亦能生電.這樣生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)整合相比空洞的說教，起到的復(fù)習(xí)效果肯定有效的多.

總之，物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課的有效整合，不僅能夠梳理已學(xué)物理知識(shí)，還能發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系.我們只有充分挖掘教材資源，通過實(shí)驗(yàn)相似點(diǎn)的歸類、整合、拓展等教學(xué)手段的組合使用，才能最終擺脫物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課僅僅是簡(jiǎn)單記憶和書面考核的局面，還物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課的本來面目.作為物理實(shí)驗(yàn)的輔助，物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課應(yīng)該上得風(fēng)生水起，事半功倍.