生活小實驗在物理教學中的應用

周和建

(浙江省臺州市第一中學,浙江 臺州 318000)

生活小實驗在物理教學中的應用

周和建

(浙江省臺州市第一中學,浙江 臺州 318000)

學生對物理實驗比較感興趣，但實驗器材的老舊以及教學課時的限制，對物理教學產(chǎn)生了較大的消極影響。為了彌補這一缺陷,教師應利用生活中的材料來自制實驗器材,滿足教學的需要。本文探討生活小實驗在物理教學中的應用,以深化新課程改革、多方開發(fā)課程資源，為教師提供參考。

生活小實驗;物理教學;自制教具

1 實驗教學的地位

物理學不僅涵蓋基本概念和原理,還包括了在構(gòu)建這種知識體系過程中發(fā)展出來的科學研究方法等,物理實驗教學可以起到全面提升學生科學素養(yǎng)的目的。戴爾的“經(jīng)驗之塔”告訴我們:學習間接經(jīng)驗,應該盡量從直接經(jīng)驗入手,慢慢走向抽象,防止從概念到概念的“言語主義”,而物理實驗就是最有效的直接經(jīng)驗，實驗類選修課程的開設有助于培養(yǎng)學生的探究思維和動手能力。

2 實驗教學的作用

在物理學的發(fā)展歷程中,許多物理知識都是以實驗為基礎構(gòu)建起來的。實驗是物理教學的基礎,是激發(fā)學生的學習興趣、促進學生有效掌握物理知識的重要手段。教師在物理教學中應以實驗為基礎,加強對物理實驗教學的研究,這些工作對促進物理教學改革有著深遠的影響。

3 實驗教學的現(xiàn)狀

當前,有部分學校功能教室還不健全,再加上實驗室投入經(jīng)費不足,實驗儀器過于陳舊、老化,導致學生能做的實驗非常少。有的老師即使能做,但是考慮到課時有限、進度吃緊,就不去做了,取而代之的是教師在屏幕上做實驗,利用多媒體技術(shù)以假代真,這與過去在黑板上做實驗完全類似,喪失了物理實驗的真實性。對于教學媒體，優(yōu)先選擇的采用次序應是:觀察實驗、播放視頻、電腦動畫、展示圖片、語言表達。有些實驗受環(huán)境、器材的局限,可視化程度不高,成功率不高,甚至無法動手操作或者就沒有可用的儀器。學生由于喪失了關于這些實驗現(xiàn)象和實驗過程的感性認知,對物理現(xiàn)象、原理的接受和理解就顯得尤為困難,如一些學生感覺電學部分非常的抽象,筆者認為原因在于他們在學習過程中實驗的缺失。

自制教具是實驗開發(fā)的永恒話題，條件再好的學校也很難滿足教學各個方面的需要,加之廠商生產(chǎn)的教具總有一定的滯后性,而生活中就有很多廢棄物品,建立自制教具實驗室,既可化廢為寶,又可拉近物理與生活的聯(lián)系,培養(yǎng)學生的實驗技能和創(chuàng)新能力。

4 生活小實驗在物理教學中的優(yōu)勢

生活小實驗具有其先天的優(yōu)勢:低成本的選材、高智慧的設計、深層次的探究。物理學家麥克斯韋曾說過:“一項演示實驗使用的材料越簡單,學生就越熟悉,就越想徹底地獲得所驗證的結(jié)果,這種實驗的教育價值往往與儀器復雜程度成反比。”

生活小實驗操作簡單,能較好地展示物理現(xiàn)象,更好地與課堂內(nèi)容相結(jié)合,吸引學生的注意力,在觀察和操作中積極思考問題,充分提高實驗技能,調(diào)動學習的積極性。比如,判斷靜摩擦力的方向比較困難,主要原因是學生在生活中缺乏這方面的感性認識,教師可以通過一些實驗幫助學生找到方法。在上課前布置學生帶鞋刷來上課,講解靜摩擦力時,讓每個同學跟著老師操作:將一只鞋刷刷毛向下放在桌面上,用手斜向下推鞋刷使之即將在桌面上運動,觀察一下刷毛向什么方向彎曲;也可以用兩只鞋刷,使刷毛相對地放在一起,推其中的一只鞋刷,在不產(chǎn)生相對滑動的情況下,觀察刷毛的形狀有什么變化。

5 生活小實驗在物理教學中的應用

家庭中的很多物品都可以拿來做小實驗。例如,可樂瓶具有透明、絕緣性好、牢固、易加工等特點,能用它來做許多小實驗，如“完全失重現(xiàn)象”“水流星表演”等。利用玩具手槍測量子彈射出時的速度,利用電視機的熒光屏做靜電實驗。

5.1 水滴自由下落運動的觀察

不管水滴做自由落體運動還是拋體運動,由于運動狀態(tài)變化迅速,無法觀察到細節(jié)和全過程,無法直觀地捕捉運動特點,受視覺暫留效應的影響,我們看見的就是一股線狀水流。若我們借助于數(shù)碼相機或手機,就可以消除上述的局限性。

如圖1所示,鐵架臺上的裝置為醫(yī)院打吊針所用的輸液裝置。輸液瓶內(nèi)裝滿水,做適當調(diào)節(jié),使水滴以不變速率一滴一滴下落。利用數(shù)碼相機進行拍攝，從圖片上可觀察到相等時間間隔下落的水滴的點跡。

圖1

5.2 微小形變實驗

5.2.1 把瓶捏扁

圖2

如圖2所示,取一只底面為橢圓的玻璃瓶,灌滿水,滴幾滴紅墨水,使液體成紅色以便觀察。取一根長為25-30厘米的玻璃管(也可取損壞了的溫度計中的一小段,甩掉其中的水銀),沖洗干凈,插入橡皮塞中,但中間不能留空隙。將橡皮塞緊緊地塞住玻璃瓶口，因為毛細現(xiàn)象,插入的玻璃管中有一段液體,液面高出橡皮塞。

如果用手擠壓玻璃瓶前后側(cè)面,瓶在外力作用下發(fā)生微小的形變，但肉眼不能觀察到,可觀察到管內(nèi)的液面明顯上升。這時候可以問學生:是什么原因?qū)е虏ＡЧ芤好嫔仙?學生或許會回答:熱脹冷縮。

為了排除這種影響,再用手捏住玻璃瓶的左右側(cè)面,管內(nèi)液面明顯下降。繼而,教師引導學生分析其主要因素是玻璃瓶的形變,因為橫截面為橢圓,容積增大,導致液面下降,而熱脹冷縮只是次要因素。

實驗表明:用玻璃管中液面的升降,能顯示玻璃瓶在外力作用下發(fā)生的微小形變。

5.2.2 自制激光筆實驗

在彈力這一節(jié)課中,筆者設計了一個小實驗來驗證桌面的微小形變,如圖3所示。采用的工具是:一支激光筆和一面小鏡子。桌面的微小形變用肉眼看不出來,必須通過放大來觀察。書本上的實驗需要一束光和兩個平面鏡。這種實驗方法屬于實驗室操作型的,不夠貼近我們的課堂教學,所以學生的興趣不會太高。上課時,需要一位學生配合,到后面的黑板上貼上一片平面鏡,反射激光筆發(fā)出的激光束,通過觀察前面黑板上的光斑運動情況,可知桌面發(fā)生了形變。學生對此極感興趣,課堂氣氛非常活躍。

圖3

5.3 噴氣艇

如圖4所示,取一個鴨蛋,在一端鑿一個小孔,讓蛋液流出,用水沖洗干凈。取一塊泡沫塑料,用刀做成一艘小艇,在艇上挖一坑,使其能容納盛酒精的膠木圓蓋。拿兩段鐵絲,彎曲套住蛋殼兩側(cè),將鐵絲插在小艇上,使得蛋殼距膠木蓋約0.5厘米。放一棉球于膠木蓋中,倒入少量酒精。蛋殼內(nèi)注入適量的水，將小艇浮于水池中,用火柴點燃酒精棉球。一會兒,火將蛋殼內(nèi)水燒開,產(chǎn)生大量水蒸氣,從小孔中噴出,小艇向前運動。

圖4

噴氣艇與噴氣式飛機、火箭的原理是類似的,都是反沖運動的實例,遵守我們學習的牛頓第三定律和動量守恒定律。

5.4 小水滴聚成大水滴

春雨的雨滴很小,雷雨的雨滴很大。小雨滴是如何變成大雨滴的呢?

圖5

如圖5所示,拿一根尖嘴的玻璃管(尖嘴半徑約0.6mm),另一端用橡皮管與水龍頭連接,尖嘴朝上固定在鐵架臺上。打開水龍頭,使尖嘴噴射出一股水流,調(diào)節(jié)噴泉高為30cm到40cm,落至盆內(nèi)的水聲如春雨般。拿一根玻璃棒,與絲綢摩擦,使它帶上正電荷,置于噴泉上方約40cm處,會觀察到一個奇特的現(xiàn)象:小水滴變成了大水滴,落至盆內(nèi)的水聲如雷陣雨般。

在電荷的作用下,因為靜電感應,在噴泉中的小水滴上感應出了電荷,這些小水滴彼此靠近,受相鄰異種電荷的吸引而聚集,小水滴就聚成了大水滴。

6 結(jié)語

物理是一門從生活中、實驗中觀察、歸納、總結(jié)出來的科學。教師提倡學生做課外小實驗,并鼓勵那些對實驗有興趣的學生選擇物理實驗類選修課程,完成實驗類課題,能逐步養(yǎng)成良好的思維方式和操作習慣。

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準(實驗)[S].北京:人民教育出版社,2003:10.

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[4] 趙力紅.低成本、高智慧、深探究(一)[J].教學儀器與實驗,2006,(2).

[5] 李汀萍，羅春.激光筆在高中物理實驗中的應用[J].中國教育技術(shù)裝備,2004,(7).