高中物理演示實驗設計創新方法探討

胡承榮

【摘 要】高中物理演示實驗可以讓教材中的理論知識變得生動形象，直觀而易懂；可以讓學生們在親自動手的過程中提升觀察能力和理解能力。但演示實驗也要在教師的引導下不斷地推陳出新，才能發揮其作用。

【關鍵詞】高中 物理 演示實驗 設計創新

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.09.166

物理演示實驗對加強學生的理解能力至關重要，也是培養學生創新意識的最佳途徑，物理教學不能脫離開演示實驗這一重要的教學形式。那么，如何讓演示實驗切實有效地發揮它的作用呢？這就需要物理教師在實驗設計方面多下工夫，多結合生活中常見的問題，增加一些教材上學不到的內容，拓寬學生們的思路，才能進一步激發出來自于學生們的創新思維。因此只有教師先創新，才能帶動和引導學生們去創新。

一、加深演示實驗的知識層面

首先，高中生雖然已經開始學習較高難度的物理知識，但是相對于物理這門學科的深度和廣度而言，還是具有很強的片面性和局限性的；另外，物理教材在演示實驗方面也偏于單一和淺顯。從提升學生知識層面的角度來看，需要物理教師給學生開辟一條了解物理學科全貌的途徑，對實驗的內容進行拓展和填充，讓實驗的過程變得豐富起來，盡量讓學生能夠深層次、多角度、全方位的了解物理學知識。

比如，在以往的“超重和失重”這項實驗中，物理教師會拿一個易拉罐，然后在靠近其底部的側面做一個出水的小孔，然后用手指按住這個小孔，在易拉罐里面裝滿水；隨后將手指快速地移開，水則立即從小孔射出來。這時將拿著易拉罐的手松開，易拉罐就會變一個自由落體，在下落過程中，從小孔中射出的水也瞬間停止。這樣僅僅是讓學生們看到了一個無可厚非的事實而已，并沒有引發出太多的思考。為了加深實驗的知識層面，物理教師在實驗設計上進行了創新：在易拉罐的底部靠邊緣處制造一個小的出水孔，當罐中的水量較少時，沒有足夠的壓力讓水從小孔射出；這時給易拉罐一個向上的作用力，水則會立即從孔中噴出，這就是失重現象；然后，在另一個透明的塑料瓶里倒進半瓶水，再將瓶蓋擰嚴；將塑料瓶保持水平狀態時，瓶內上方是空氣，下方是水，水面是平靜的；隨即再給塑料瓶一個向上的作用力，就可以看到瓶中的空氣在水中形成了一個或幾個大小不同的圓形氣泡，這就是超重現象。創新之后的演示實驗過程變跌宕起伏，生動形象，涉及到的知識不局限于“超重和失重”層面，同時對學生們的創造力也是一個很好的啟迪。

二、將實驗形式從驗證式轉換為探索式

在以往的物理教學中，基本是教師將本次實驗的結論先告訴學生，然后再開始進行實驗操作，這個過程有點類似于驗證一件事情，目的性很強，導致實驗中用到的知識點很有局限。通過對演示實驗的進行設計創新以后，教師可以組織學生們進行探索式的實驗，讓學生們嘗試運用不同的實驗方法來解決問題。這種開放式的實驗就具有很強的思維發散性，在實驗中運用到的物理知識范圍自然大了很多，對學生們的物理知識掌握情況是一種真實有力的考察。

例如“探索式求合力的方法”實驗。如圖所示：第一次實驗，在水平的木板上放置一張白紙，把橡皮筋的一端固定在圖中P點的位置上，另一端用兩條繩子連接，通過繩子同時用兩個測力器互成角度地拉動橡皮筋，使橡皮筋與繩子的連結點到達圖中0的位置；再記下兩個測力器上讀數和它們各自拉動的方向；在白紙上按比例畫出兩個拉力的示意圖；在第二次實驗中只用一個測力器，仍然通過繩子將連結點拉到O的位置；記下測力器的讀數和拉力的方向，按同一比例畫出這個力的示意圖，觀察第二次實驗合力和第一次實驗合力的共同作用點O與這三個力圖示的箭頭端的位置，看它們構成了什么圖形，多次重復實驗，看看結論是否相同。

三、對演示實驗的條件進行創新

物理教師可以通過對實驗條件進行改進讓學生獲得更多的知識體驗。例如在“平拋運動規律”這一實驗中。采用塑料瓶和透明塑料瓶作為實驗的器材，先讓水從塑料管中流出形成一條弧形的拋物線，通過水的流動線條看平拋運動的軌跡，這時就可以定性、定量的研究平拋運動的規律。但在這個實驗的過程中會出現了一個必須解決的問題，就是隨著水位的下降水壓也會隨之減小，水線的射程自然也會變短，這就給研究帶來了很大的難度。于是，教師和學生們就需要共同努力想出一個辦法，讓水壓在一個時間段內保持恒定狀態，使得從塑料管中流出的水柱形狀不變。在經過一番討論之后，大家決定采用浮標來解決這一難題，就是將塑料管口與浮標相連，這樣就能保持水壓可以在一定時間內恒定不變了。解決了難題，學生們根據水流拋物線的形狀順利的計算出水柱的運動速度，進而收到好的實驗效果，這都是改進實驗條件的功勞。

四、通過創造情境使實驗生動化

例如在講授牛頓第一定律時，由于高中生的推理能力比較有限，讓他們理解抽象的物理規律存在很大的難度。這時，物理教師可以設計一個生動的演示實驗情境，讓學生們在情境中進行觀察：讓一輛小車分別從同一斜面上自由滾動到另外三種不同材質的平面上，第一次是滾到地毯上，第二次滾到水泥地面上，第三次滾到木板上，在小車三次滾動中觀察每次從滾動到靜止下來的距離并做好記錄。學生們通過觀察，發現小車一次比一次滾動的距離遠。此時，教師把握時機問道：為什么小車每次靜止的距離會有所不同？因為之前在課堂上講過摩擦力的作用，學生們馬上就想到了是摩擦力不同導致的這種結果。于是，教師又提出第二個問題，如果小車滾動到一個沒有摩擦力的平面上，結果會是怎樣呢？學生們經過一番討論之后得出結論：如果沒有摩擦力，小車永遠不會靜止下來。這個時候，再講授牛頓第一定律，學生們的接受能力就強大了很多。這種實驗方式，不僅得到了很好的教學效果，也為日后更進一步的創新思維提供了良好的基礎。

五、結束語

總之，高中物理因其教學特性，將始終與演示實驗相伴。如何讓學生們保持對演示實驗的新鮮感和興趣度是物理教師們需要努力思考的問題。如果在課堂上一提到要進行演示實驗，學生都興趣十足，那么，就說明物理教師的實驗設計是成功的，是確實在用心去做的。只有這樣，才能讓演示實驗成為物理課上一道亮麗的風景線，才能保證教學的良好成果，保持學生對學習物理的信心。