讓實(shí)驗(yàn)更適合課堂

陶悅

摘 要：實(shí)驗(yàn)對(duì)于教師教學(xué)的引入、學(xué)生學(xué)習(xí)的理解至關(guān)重要，在蘇科版物理教材中提供的實(shí)驗(yàn)都是比較適用的，但由于實(shí)驗(yàn)操作的不便或是實(shí)驗(yàn)器材的限制，有些實(shí)驗(yàn)的過程和現(xiàn)象不顯而易見。所以在不違背實(shí)驗(yàn)原理的情況下，適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)操作成為物理教師備課中一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文從實(shí)際教學(xué)入手，適當(dāng)改進(jìn)部分實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更易實(shí)現(xiàn)、更易操作，更能回避掉實(shí)驗(yàn)中的一些難點(diǎn)，更完美地展示實(shí)驗(yàn)效果。

關(guān)鍵詞：初中物理實(shí)驗(yàn)；水沸騰；覆杯實(shí)驗(yàn)；摩擦力；瓶吞吐雞蛋

現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)摒棄了老一代的“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)，講實(shí)驗(yàn)不如背實(shí)驗(yàn)”的思想，在課堂上留有更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)讓學(xué)生去體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)和探究，所以對(duì)于教師而言，在教學(xué)中怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)，以最簡(jiǎn)單的、最直觀、最巧妙地方式呈現(xiàn)給學(xué)生，是物理實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要的地方。從這幾年的教學(xué)來看，很多實(shí)驗(yàn)都能從實(shí)驗(yàn)室和生活中取材，在課堂上充分地展示出來，但有些實(shí)驗(yàn)因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)的方法上難于操作或?qū)嶒?yàn)條件的缺乏不易于操作，在某些課堂教學(xué)上留有遺憾。因此我在教學(xué)中不斷地搜集相關(guān)教學(xué)資源，借鑒前輩們的寶貴經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，讓有些在課堂上難于操作的實(shí)驗(yàn)或難以觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過一些手段巧妙地呈現(xiàn)出來。

實(shí)驗(yàn)一：瓶吞吐雞蛋實(shí)驗(yàn)

[原實(shí)驗(yàn)裝置]廣口瓶和雞蛋（或錐形瓶和鵪鶉蛋）

[原實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

該實(shí)驗(yàn)有多種方法，早期的瓶吞吐雞蛋是通過在瓶中燃燒紙等物品來控制瓶中的氣壓，實(shí)現(xiàn)瓶吞雞蛋；經(jīng)過改進(jìn)后，通過把瓶放進(jìn)冷水和熱水中來控制瓶內(nèi)的氣壓，從而控制雞蛋進(jìn)出，實(shí)現(xiàn)了瓶能吞雞蛋也能吐雞蛋。

[實(shí)驗(yàn)缺陷]

（1）該實(shí)驗(yàn)經(jīng)過不斷地改進(jìn)已經(jīng)很成熟，能夠很輕易地實(shí)現(xiàn)雞蛋的吞與吐，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也非常明顯。但該實(shí)驗(yàn)并不是十分的完美，實(shí)驗(yàn)中雞蛋的選取比較嚴(yán)格，雞蛋一定要比瓶口略大，雞蛋不能太嫩，否則在實(shí)驗(yàn)中容易破。另外雞蛋經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)后容易變形，不利于以后實(shí)驗(yàn)的反復(fù)操作。

（2）以上幾種方法雖然也是通過一些手段來控制作瓶內(nèi)的氣壓，但由于學(xué)生的知識(shí)水平還不足，不太容易明白通過燃燒紙或?qū)ζ考訜崤c冷卻是如何控制瓶內(nèi)氣壓的。

[新實(shí)驗(yàn)裝置]

氣球、吸濾瓶（如下圖）和兩用氣筒。

[改進(jìn)方案]

（1）把氣球放在瓶口，將吸濾瓶的支口通過膠管與兩用氣筒連接。

（2）當(dāng)氣筒向外抽氣時(shí)，氣球被吸進(jìn)瓶內(nèi)。

（3）當(dāng)氣筒向內(nèi)打氣時(shí)，氣球被壓出瓶外。

[改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)]

（1）用氣球代替雞蛋。由于氣球的大小可以控制，所以不受瓶口的限制。

（2）氣球彈性較大，不易破裂，可反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)。

（3）在實(shí)驗(yàn)室里，氣球比雞蛋取材更方便，也更易保存。

（4）用氣筒向內(nèi)打氣和向外抽氣來向瓶中加壓和減壓，學(xué)生很容易理解。

實(shí)驗(yàn)二：估測(cè)人對(duì)地面壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)

[原實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

（1）先利用體重計(jì)等測(cè)量工具測(cè)量出人的質(zhì)量，然后計(jì)算出重力，也就是人對(duì)地面的壓力。

（2）人站立在方格紙上，標(biāo)記下鞋在方格紙上留下的鞋印，然后通過數(shù)方格的方法計(jì)算出人與地面的接觸面積。

（3）通過p=FS，計(jì)算出人站立時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。

[原實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)]

（1）在上述操作第（2）步中，很難在紙上留下清晰的鞋印。

（2）數(shù)方格算面積時(shí)，學(xué)生很容易數(shù)錯(cuò)。

[改進(jìn)方案]

（1）要想在方格紙上留下清晰的鞋印，可以先把鞋在濕毛巾或濕海綿上踩一下，把鞋底潤濕，然后用力踩在紙上，即可留下清晰的鞋印。因?yàn)榧埳系乃舭l(fā)很快，要提醒學(xué)生用筆把紙上鞋的輪廓描繪出來。

（2）數(shù)方格時(shí)，要提醒學(xué)生半格的取舍，再依課時(shí)和時(shí)間的安排，可以適當(dāng)提醒學(xué)生用數(shù)學(xué)中“割補(bǔ)法”去數(shù)方格比較快，另外數(shù)過的方格最好作上標(biāo)記。

[改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)]

（1）用毛巾或濕海綿潤濕腳底，然后踩到紙上，可以在紙上留下清晰的腳印，而且紙又不會(huì)太濕。取材方便，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

也有人會(huì)用其他方法取鞋印。如把鞋直接踩在干泥土上，然后踩在紙上，這種方法留下的鞋印很模糊、不清晰，不利于描繪出鞋印輪廓；把鞋踩在濕泥土或在鞋底涂上墨汁，然后留下鞋印，這種方法腳印比較清晰，但弄臟了學(xué)生的鞋，也會(huì)影響教室的清潔衛(wèi)生；也有更簡(jiǎn)單的，把鞋底直接浸在水中，然后在留下鞋印，這種方法也可以得出清晰的鞋印，但容易把紙弄得太濕，不利于后續(xù)實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。

（2）數(shù)方格時(shí)很多學(xué)生都會(huì)一個(gè)一個(gè)直接數(shù)，這樣會(huì)耽誤時(shí)間，如果能提醒學(xué)生用“割補(bǔ)法”的應(yīng)該會(huì)提高速度。另外要提醒學(xué)生數(shù)過的空格要做好標(biāo)記，最好標(biāo)記上所對(duì)應(yīng)的方格數(shù)，這樣做可以避免數(shù)亂或數(shù)錯(cuò)。

實(shí)驗(yàn)三：測(cè)量滑動(dòng)摩擦力大小實(shí)驗(yàn)

[原實(shí)驗(yàn)裝置]如下圖。

[原實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

（1）將物體A置于物體B上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向緩慢拉動(dòng)物體A。

（2）當(dāng)物體A做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，記下此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的計(jì)數(shù)。

（3）由于物體A所受的摩擦力和彈簧測(cè)力計(jì)的拉力二力平衡，所以此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于物體A所受滑動(dòng)摩擦力的大小。

[原實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)]

此實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵是要讓物體A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而且在操作中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化較大，很難得出穩(wěn)定的示數(shù)。

[新實(shí)驗(yàn)裝置]如下圖

[改進(jìn)方案]

（1）將物體A置于物體B上，將彈簧測(cè)力計(jì)一端固定，另一端連接在物體A上。

（2）沿直線方向拉動(dòng)物體B，記下此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。

（3）由于物體A所受的摩擦力和彈簧測(cè)力計(jì)的拉力二力平衡，所以此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就等于物體A所受滑動(dòng)摩擦力的大小。endprint

[改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)]

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)只要拉動(dòng)物體B即可得出摩擦力的大小，有效地回避掉原實(shí)驗(yàn)中要求物體A做勻速直線的情況，也可以讀出穩(wěn)定的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，而且在實(shí)際操作中，根本不可能達(dá)到勻速直線運(yùn)動(dòng)的情況。

實(shí)驗(yàn)四：水沸騰實(shí)驗(yàn)

[原實(shí)驗(yàn)裝置]如下圖。

[原實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)]

通過酒精燈對(duì)盛有水的燒杯進(jìn)行加熱，用溫度計(jì)記錄燒杯內(nèi)水溫度變化，并觀察燒杯中水在沸騰前與沸騰時(shí)氣泡的變化和聲音的變化。

[原實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)]

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)間過長。用酒精燈對(duì)小燒杯中水進(jìn)行加熱時(shí)，因?yàn)樗谋葻岽蠛蜔崃可⑹П容^快，要達(dá)到沸點(diǎn)加熱時(shí)間過長，有部分老師在實(shí)驗(yàn)時(shí)用少量的、初溫較高的水來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但效果并不是非常的理想，也會(huì)影響課堂的效率。

（2）沸騰前后現(xiàn)象不夠明顯。由于實(shí)驗(yàn)中燒杯中水不能太多，所以觀察沸騰前后氣泡數(shù)量和大小的變化時(shí)并不明顯，而且沸騰前后聲音都比較小，無法進(jìn)行比較。這樣都導(dǎo)置了對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的不明顯。

（3）個(gè)別實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論不符。在水沸騰后撤去酒精燈，由于鐵圈和石棉網(wǎng)的余熱，水還要繼續(xù)沸騰一段時(shí)間，這與理論上的“停止加熱，沸騰停止”不符。

（4）溫度計(jì)的放置不易操作。由于燒杯中所加水較淺，燒杯也較小，因此在用溫度計(jì)測(cè)水溫時(shí)，很不方便，容易碰到容器底和容器壁。

[新實(shí)驗(yàn)裝置]如下圖

[改進(jìn)方案]

（1）將小燒杯換成試管作為加熱容器。

（2）用帶缺口的泡沫塑料塞子固定溫度計(jì)。

（3）在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行氣體液化的探究實(shí)驗(yàn)。

[改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)]

（1）實(shí)驗(yàn)用時(shí)縮短。與原先實(shí)驗(yàn)相比較，由于試管中的液體體積少，酒精燈的加熱比較集中，所以相對(duì)而言加熱時(shí)間比較短。

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。水沸騰前，在加熱過程中，水溫逐漸升高，有很明顯的響聲，氣泡由試管底部冒出向上運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象明顯；沸騰后溫度保持不變，有大量的氣泡冒出，汽化現(xiàn)象非常劇烈。

（3）解決原實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象與理論不符的問題。用試管進(jìn)行加熱，當(dāng)撤去酒精燈，試管中的水立刻停止沸騰，解決了原實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象與理論不符的難題。

（4）加固溫度計(jì)，使得實(shí)驗(yàn)器材的組裝更加簡(jiǎn)易。通過在試管口處加一個(gè)缺口的泡沫塑料塞，在保證試管與大氣相同氣壓的基礎(chǔ)上，固定溫度計(jì)，既避免溫度計(jì)碰到容器底和容器壁，也使得實(shí)驗(yàn)器材的組裝更加簡(jiǎn)易。

（5）通過對(duì)水沸騰實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行水蒸發(fā)液化的實(shí)驗(yàn)（如下圖）。充分利用現(xiàn)有器材，更高效率地完成相關(guān)知識(shí)。

以上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)通過適當(dāng)?shù)馗淖儗?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)裝置以及實(shí)驗(yàn)操作方法，讓實(shí)驗(yàn)更適合課堂的教學(xué)，更方便老師和學(xué)生的操作，更直觀和形象地展示其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生更多的關(guān)注，激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

在教學(xué)中，我們也應(yīng)該要放手學(xué)生，讓學(xué)生更多地去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探究規(guī)律、獲得知識(shí)，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的興趣不僅僅是現(xiàn)象，還有實(shí)驗(yàn)本身，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)不應(yīng)是神秘的和權(quán)威的，更應(yīng)是普通的、可重復(fù)操作的。只有這樣，才能讓學(xué)生真正的參與，并提高參與的廣度和深度，喚醒學(xué)生的主體意識(shí)，具有挑戰(zhàn)欲及主動(dòng)探究的熱情，增強(qiáng)知識(shí)的內(nèi)化和運(yùn)用，同時(shí)教師也不用苦口婆心的滔滔不絕，何樂而不為呢？給自己一次放手的機(jī)會(huì)，也就是給學(xué)生一次獲得成功的機(jī)會(huì)。

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