讓實驗更適合課堂

陶悅

摘 要：實驗對于教師教學的引入、學生學習的理解至關重要，在蘇科版物理教材中提供的實驗都是比較適用的，但由于實驗操作的不便或是實驗器材的限制，有些實驗的過程和現象不顯而易見。所以在不違背實驗原理的情況下，適當的改進實驗器材和實驗操作成為物理教師備課中一項重要內容。本文從實際教學入手，適當改進部分實驗，使實驗更易實現、更易操作，更能回避掉實驗中的一些難點，更完美地展示實驗效果。

關鍵詞：初中物理實驗；水沸騰；覆杯實驗；摩擦力；瓶吞吐雞蛋

現在的實驗教學已經摒棄了老一代的“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的思想，在課堂上留有更多的時間和機會讓學生去體驗實驗，讓學生在實驗中學習和探究，所以對于教師而言，在教學中怎樣設計一個好的實驗，以最簡單的、最直觀、最巧妙地方式呈現給學生，是物理實驗至關重要的地方。從這幾年的教學來看，很多實驗都能從實驗室和生活中取材，在課堂上充分地展示出來，但有些實驗因為其設計的方法上難于操作或實驗條件的缺乏不易于操作，在某些課堂教學上留有遺憾。因此我在教學中不斷地搜集相關教學資源，借鑒前輩們的寶貴經驗，改進實驗方法，讓有些在課堂上難于操作的實驗或難以觀察的實驗現象通過一些手段巧妙地呈現出來。

實驗一：瓶吞吐雞蛋實驗

[原實驗裝置]廣口瓶和雞蛋（或錐形瓶和鵪鶉蛋）

[原實驗要點]

該實驗有多種方法，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，實現瓶吞雞蛋；經過改進后，通過把瓶放進冷水和熱水中來控制瓶內的氣壓，從而控制雞蛋進出，實現了瓶能吞雞蛋也能吐雞蛋。

[實驗缺陷]

（1）該實驗經過不斷地改進已經很成熟，能夠很輕易地實現雞蛋的吞與吐，實驗現象也非常明顯。但該實驗并不是十分的完美，實驗中雞蛋的選取比較嚴格，雞蛋一定要比瓶口略大，雞蛋不能太嫩，否則在實驗中容易破。另外雞蛋經過多次實驗后容易變形，不利于以后實驗的反復操作。

（2）以上幾種方法雖然也是通過一些手段來控制作瓶內的氣壓，但由于學生的知識水平還不足，不太容易明白通過燃燒紙或對瓶加熱與冷卻是如何控制瓶內氣壓的。

[新實驗裝置]

氣球、吸濾瓶（如下圖）和兩用氣筒。

[改進方案]

（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）當氣筒向外抽氣時，氣球被吸進瓶內。

（3）當氣筒向內打氣時，氣球被壓出瓶外。

[改進優點]

（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，可反復多次實驗。

（3）在實驗室里，氣球比雞蛋取材更方便，也更易保存。

（4）用氣筒向內打氣和向外抽氣來向瓶中加壓和減壓，學生很容易理解。

實驗二：估測人對地面壓強實驗

[原實驗要點]

（1）先利用體重計等測量工具測量出人的質量，然后計算出重力，也就是人對地面的壓力。

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

（3）通過p=FS，計算出人站立時對地面的壓強。

[原實驗難點]

（1）在上述操作第（2）步中，很難在紙上留下清晰的鞋印。

（2）數方格算面積時，學生很容易數錯。

[改進方案]

（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。因為紙上的水蒸發很快，要提醒學生用筆把紙上鞋的輪廓描繪出來。

（2）數方格時，要提醒學生半格的取舍，再依課時和時間的安排，可以適當提醒學生用數學中“割補法”去數方格比較快，另外數過的方格最好作上標記。

[改進優點]

（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，而且紙又不會太濕。取材方便，操作簡單，易于實現。

也有人會用其他方法取鞋印。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，但弄臟了學生的鞋，也會影響教室的清潔衛生；也有更簡單的，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，不利于后續實驗繼續進行。

（2）數方格時很多學生都會一個一個直接數，這樣會耽誤時間，如果能提醒學生用“割補法”的應該會提高速度。另外要提醒學生數過的空格要做好標記，最好標記上所對應的方格數，這樣做可以避免數亂或數錯。

實驗三：測量滑動摩擦力大小實驗

[原實驗裝置]如下圖。

[原實驗要點]

（1）將物體A置于物體B上，用彈簧測力計沿水平方向緩慢拉動物體A。

（2）當物體A做勻速直線運動時，記下此時彈簧測力計的計數。

（3）由于物體A所受的摩擦力和彈簧測力計的拉力二力平衡，所以此時彈簧測力計的示數就等于物體A所受滑動摩擦力的大小。

[原實驗難點]

此實驗操作的關鍵是要讓物體A做勻速直線運動，而且在操作中彈簧測力計的示數變化較大，很難得出穩定的示數。

[新實驗裝置]如下圖

[改進方案]

（1）將物體A置于物體B上，將彈簧測力計一端固定，另一端連接在物體A上。

（2）沿直線方向拉動物體B，記下此時彈簧測力計的示數。

（3）由于物體A所受的摩擦力和彈簧測力計的拉力二力平衡，所以此時彈簧測力計的示數就等于物體A所受滑動摩擦力的大小。endprint

[改進優點]

改進后的實驗只要拉動物體B即可得出摩擦力的大小，有效地回避掉原實驗中要求物體A做勻速直線的情況，也可以讀出穩定的彈簧測力計的示數，而且在實際操作中，根本不可能達到勻速直線運動的情況。

實驗四：水沸騰實驗

[原實驗裝置]如下圖。

[原實驗要點]

通過酒精燈對盛有水的燒杯進行加熱，用溫度計記錄燒杯內水溫度變化，并觀察燒杯中水在沸騰前與沸騰時氣泡的變化和聲音的變化。

[原實驗缺點]

（1）實驗時間過長。用酒精燈對小燒杯中水進行加熱時，因為水的比熱大和熱量散失比較快，要達到沸點加熱時間過長，有部分老師在實驗時用少量的、初溫較高的水來進行實驗，但效果并不是非常的理想，也會影響課堂的效率。

（2）沸騰前后現象不夠明顯。由于實驗中燒杯中水不能太多，所以觀察沸騰前后氣泡數量和大小的變化時并不明顯，而且沸騰前后聲音都比較小，無法進行比較。這樣都導置了對實驗現象的不明顯。

（3）個別實驗現象與理論不符。在水沸騰后撤去酒精燈，由于鐵圈和石棉網的余熱，水還要繼續沸騰一段時間，這與理論上的“停止加熱，沸騰停止”不符。

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

[新實驗裝置]如下圖

[改進方案]

（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。

（3）在此基礎上可進行氣體液化的探究實驗。

[改進優點]

（1）實驗用時縮短。與原先實驗相比較，由于試管中的液體體積少，酒精燈的加熱比較集中，所以相對而言加熱時間比較短。

（2）實驗現象明顯。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動現象明顯；沸騰后溫度保持不變，有大量的氣泡冒出，汽化現象非常劇烈。

（3）解決原實驗中現象與理論不符的問題。用試管進行加熱，當撤去酒精燈，試管中的水立刻停止沸騰，解決了原實驗中出現的現象與理論不符的難題。

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

（5）通過對水沸騰實驗的改進，在此基礎上可進行水蒸發液化的實驗（如下圖）。充分利用現有器材，更高效率地完成相關知識。

以上幾個實驗通過適當地改變實驗器材、實驗裝置以及實驗操作方法，讓實驗更適合課堂的教學，更方便老師和學生的操作，更直觀和形象地展示其實驗現象，更能提高學生的學習興趣，引起學生更多的關注，激發起學生的學習動力。

在教學中，我們也應該要放手學生，讓學生更多地去設計實驗、探究規律、獲得知識，學生對于實驗的興趣不僅僅是現象，還有實驗本身，實驗的教學不應是神秘的和權威的，更應是普通的、可重復操作的。只有這樣，才能讓學生真正的參與，并提高參與的廣度和深度，喚醒學生的主體意識，具有挑戰欲及主動探究的熱情，增強知識的內化和運用，同時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會，也就是給學生一次獲得成功的機會。

參考文獻：

[1] 吳小兵，王秀玲.水沸騰實驗的改進[J].實驗教學與儀器，2009，（1）：15-17.

[2] 鄭海林.水沸騰實驗的改進[J].物理通報，2009，（3）：60-60.

[3] 洪靜.對測量滑動摩擦力實驗的改進[J].教學儀器與實驗，2002，（10）：20-21.

[4] 楊青海.對“測滑動摩擦力大小”實驗的改進[J].實驗教學與儀器，2010，（2）：22-22.endprint