改進演示實驗效果的案例分析

張義勇

(江蘇省常州外國語學校,江蘇　常州　213000)

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改進演示實驗效果的案例分析

張義勇

(江蘇省常州外國語學校,江蘇常州213000)

摘要：基于教學實踐,筆者用教學實例總結了改進演示實驗的三類方法:借助信息技術展示真實的物理規律，用直觀的實驗現象體現隱性的原理，用更明顯的實驗現象震撼學生心靈.

關鍵詞：演示實驗;效果改進;教學實踐

物理學是建立在實驗基礎上的自然學科,演示實驗是物理教學必不可少的一部分.而演示實驗也存在下述困難:一是現實的物品結構復雜,難以直接演示;二是有些物理原理比較抽象,難以直接觀察;三是部分演示實驗效果不明顯,全班同學的可觀察度不高.如果克服了這些困難,演示實驗服務于物理教學的效益將大大提高.

1借助信息技術展示真實的物理規律

為了說明照相機鏡頭調節的規律,一些教師利用網上購買的照相機模型組織學生探究,但此模型調節能力有限,展示物距、像距變化的規律不理想.也有教師用凸透鏡、蠟燭(或“F”光源)和光屏進行模擬實驗,物距、像距的變化規律雖然明顯,但畢竟是“模擬”探究,可信度有限.既然如此,為何不用真正的照相機進行實驗演示呢？

如圖1所示,筆者用單反、外置攝像頭和幾個小物品,配合電腦進行實時投影,演示了照相機鏡頭調節的原理,教學效果較好.

圖1

筆者選用的是尼康50mm“定焦”鏡頭,配合尼康D7000的單反相機,借助Camera Control Pro軟件,就可以實時觀看照相機感光片上的內容.為了看清楚鏡頭的伸縮過程,再利用一個外置攝像頭對準照相機的鏡頭,借助攝像頭錄像軟件,又可以實時觀看鏡頭的伸縮過程.如圖2所示,以上兩個窗口通過電腦,投射在教室的大屏幕上,方便學生觀察.

如圖2內的右側窗口,教師可以用鼠標點擊實時取景框,選擇遠近不同的幾個物品,讓照相機自動對焦，左側窗口顯示鏡頭伸縮過程.同時觀察兩個窗口的內容并加以分析,很快就能總結出“物體靠近鏡頭,鏡頭需要向前伸,以增大鏡頭與感光片之間距離”的規律.

圖2

信息化的技術手段服務于物理教學,有利于增強物理演示實驗的可視性,提高演示實驗的可信度.善用信息技術,還能在信息采集、數據處理和分析等方面獲得更大的優勢.

2用直觀的實驗體現隱性的原理

“場”是物理學中較為抽象的一個概念,由于看不見、摸不著,我們只能通過場對其他物體的作用來認識它.如通過放入磁場的小磁針和鐵屑的變化來體現磁場.有沒有類似的實驗可以直觀地展現電場呢？

筆者利用輝光球、測電筆和靜電棒直觀地展示電場,讓學生印象深刻.如圖3所示,在通電的輝光球附近放置測電筆,

測電筆可以懸空放置(不接觸輝光球),其內部氖管能夠持續發光，這說明在氖管的兩側存在電勢差,進而說明輝光球周圍存在靜電場.

圖3

教師還可以改變測電筆擺放的位置和角度,觀察氖管亮度的變化,生成關于輝光球周圍靜電場的更多教學資源.

針對物理學上“隱性”的原理,單憑講授很難讓學生理解到位,而借助直觀的實驗,讓學生經過觀察和分析,自主認識其背后的物理原理,有助于提高學生的觀察能力和分析能力.

3用明顯的實驗現象震撼學生的心靈

在白光的色散與合成實驗中,常見的方法是用平行光源進行實驗.但由于燈泡的功率小、亮度弱,實驗效果不是十分理想.在蘇科版教師教學用書的啟發下,筆者利用幻燈機和三棱鏡進行實驗演示,效果十分明顯.

如圖4所示,筆者將兩本書貼近放置,遮住幻燈機上側的玻璃板,在教室的白墻上獲得一條水平白光帶.將三棱鏡放在平面鏡外側的適當區域,可以發現白墻上的白色光帶變成彩色光譜.實驗者調整平面鏡角度并適當旋轉三棱鏡,還能在白墻上得到彎曲程度相反、顏色排列也相反的另一條彩色光譜.

如圖5所示,改變課本放置的角度,在白墻上獲得一條豎直的白光帶,就可以利用兩只三棱鏡演示“白光的色散與合成”,實驗效果也很理想.

經過對比,筆者發現這樣的改進實驗有以下幾個明顯的優點:首先幻燈機的燈泡功率大,發光亮度高,實驗效果更好;其次是用兩本書的夾縫來制造一條光帶,簡便易行;再次是用白墻做光屏,顯示白光帶被分解成彩色光譜，再合成白光帶,方便全班同學觀察;第四是課堂可以生成的資源十分豐富.在圖4中可以顯示排列方式不同的彩色光譜帶,引導學生思考光線通過三棱鏡的色散規律;在圖5中白光色散又合成白光,但亮度減弱并且有一定的位置偏移,可以作為后續光能和折射的探究資源.

通過此類明顯的實驗現象,結合教師的教學組織,既震撼了學生的心靈，又生成了豐富的教學資源,真可謂收效頗豐.