初中階段關于低成本實驗教學的開展意義分析

張玉清

摘要：在物理課堂教學的過程中，實驗是學生認識物理規律的感性基礎，是學生加深對物理概念理解的重要環節。本文中筆者從低成本的初中物理實驗入手，淺談低成本物理實驗對于初中生的意義。

關鍵詞：低成本;初中物理;實驗;意義分析

中圖分類號：G633.7?????文獻標識碼：B????文章編號：1672-1578（2018）31-0194-02

新課標指出：物理實驗提倡使用身邊隨手可得的物品進行探究活動，這樣可以拉近物理與生活的距離，讓學生深切感受到科學的真實性，感受到科學和社會科學和日常生活的關系。另一方面這些物品本來的用途不是進行物理實驗，所以這種做法本身就是一種創新。還有利用身邊的物品進行實驗可以不受課堂時間和空間的限制，隨時隨地可做，從而體現了物理來源于生活的思想。

1.有利于學生創新能力的培養

在探究液體內部壓強規律的實驗中可將可樂瓶四周打幾個小孔，然后注入一些水，我們可以看到水從側壁噴出，從噴出的射程可以發現在同一深度射程相等，說明同一深度液體內部壓強相等，在不同深度處，小孔的水流隨深度的增加射程增加，.可得出液體的內部壓強隨深度的增加而增加。我們還可以換用鹽水注入此瓶觀察與水同一深度處鹽水的射程，可知液體內部的壓強還與液體的密度有關。再如用礦泉水瓶探究壓力的作用效果與壓力大小的關系，具體的做法是在兩個礦泉水瓶里注入不等量的水，然后分別放在同一海綿上，觀察兩瓶陷入的深度，從而可以得出壓力的作用效果與壓力的關系。除此以外小小的礦泉水瓶還可以完成實驗室現有實驗器材不能完成的實驗。如：探究浮力產生的原因，具體的方法是將礦泉水瓶減去底部口瓶口的截面直徑略小于乒乓的直徑口后倒置，把一只乒乓球放在瓶內，從上面倒入水，觀察到有少量的水從乒乓球與瓶縫隙中.流出，但乒乓球并不上浮，這是因為只受到水對它向下的壓力作用，然后用手堵住下部的瓶口處，可觀察到乒乓球浮起來了，這是因為水對乒乓球有向上的壓力，綜上現象同學們可得出浮力產生的原因：物體受到液體對它.向上和向下的壓力差。在以上的探究實驗中老師可以先引導學生提出問題，然后進行大膽的猜想，接著尋找解決問題的方法即設計實驗方案進行探究，這樣可以鍛煉學生解決實際問題的能力，同時培養了學生的創造思維。

2.有利于培養學生學習物理的興趣

如有這樣的一個問題：一只可樂瓶其側壁上有a、b、a在上b在下口兩個小孔并用塞子塞住，瓶內盛有一定質量的酒精，然后將可樂瓶放入水槽中，使瓶內外的液面相平，同時拔出a、b兩個孔的塞子，那么可樂瓶內外的液體如何流動？根據液體內部的壓強規律可知a、b兩孔有水流人，但有的同學還是半信半疑不得其解，為了解除這種疑惑，我們可以按照題意的要求進行驗證，很容易得出結論。還有我們學習大氣壓強時課后有一個想一想，議一議說將一試管灌滿水后，用手堵住瓶口倒立于水槽中，問試管中水的質量如何變化？由大氣壓可以支持10m高的水柱可知水不會減少。但初學者還有些不信，那么我們就用礦泉水瓶代試管進行檢驗吧。只有解除心中的疑惑才能相信科學的存在，才能保持對科學的探究興趣。

3.有利于節約實驗室資源

低成本物理實驗，材料易得，制作簡易。生活中的一切材料，各種物品，都具有物理屬性，在人為干預下均可顯現物理原理。所以教師要引導學生善于從廢舊器材、廢棄物品、兒童玩具、日常體驗等各個方面去開發設計低成本物理實驗。常見廢舊物品是物理實驗器材的豐富來源，如廢舊的紙盒、易拉罐、塑料瓶、舊彈簧、橡皮筋等，只要充分地利用他們，不僅可以變廢為寶，而且有利于培養學生的環保意識和勤儉節約的習慣。如利用飲料瓶做聲學實驗中探究聲音的音調：方法1：在幾個飲料瓶中盛入不同深度的水，將瓶口移至嘴邊吹氣，可以聽到不同音調的聲音產生。空氣柱越短的，音調越高，反之，空氣柱越長，音調越低。方法2：在飲料瓶中盛入小部分水，用手握住后，將飲料瓶口移到嘴邊、吹氣，學生會聽到一種音調的聲音。若一邊吹氣，一邊用手擠壓飲料瓶水面升高時，學生又會聽見不同音調的聲音。利用廢棄的塑料繩可以探究摩擦起電和同種電荷互相排斥物理現象。使用銅芯、鐵釘、鋼釘制作電磁鐵。收集各類廢舊電子產品中的電子元件，廢舊電話機、麥克風、揚聲器和廢舊家用小電器及有關設備，可以豐富電學教具使用。使用一次性塑料杯可以制作量筒，探究液體體積測量。利用酸酸乳飲料盒可以探究慣性現象、收集輸液管制作流體壓強與流速的關系，同時探究該實驗的材料還有：硬幣跨欄跳高，利用兩張紙平行豎放，從中間吹氣來探究等等。收集酸奶小瓶，制作探究浮力大小的小桶;在燒杯底一側墊支小木塊，可以當作溢水杯使用探究浮力大小。利用牙膏皮，制作探究輪船原理材料。在教育教學過程中，師生能夠收集、自制的實驗探究材料實在太多，不勝枚舉，一支鉛筆，一個注射器、一個廢燈泡、一個礦泉水瓶、一個易拉罐……在師生的巧思妙想中就可以成為預想不到的實驗儀器。這樣學生既能較快地掌握物理知識，又能提高實驗能力，同時學生的創新意識在實驗的過程中自然也得到了增強。

4.創設生動場景，激發學習動機

許多初中的低成本物理實驗的設計新穎、生動、驚險而富有懸念，有利于激發學生的學習興趣，產生強烈的求知欲。我們可以在學生剛剛開始學習物理時，或者作為章節的引入時，創設生動的實驗場景。激發學生的學習動機。經典的“覆杯”實驗：把裝有一定量水的塑料杯（航空杯效果較好）用硬紙板蓋住。倒轉后發現硬紙板沒有掉下來。這是較為普通的演示方法。可以在此基礎上進一步改進。讓學生嘗試在水杯下的硬紙板下方用吸盤懸掛鉤碼。比一比誰掛的鉤碼更多（圖1）。吸盤下長長的一串鉤碼把他們自己也驚呆了。這個實驗可以讓學生初步感知空氣的力量。同時也大大激發了他們探究大氣壓的欲望。為了證明確實是空氣的作用。還可以在杯子底部預先挖個小孔，老師可以裝腔作勢地喊“一、二、三，掉”，松開捂住小孔的手，讓硬紙板應聲而掉。從而有力地證明硬紙板沒有掉下來，不是因為被杯口粘住了。而確實是空氣的力量。

5.突出本質因素，提高建模能力

低成本物理實驗的目的是為了幫助學生通過生動的場景構建物理概念、認識物理規律，或者應用物理知識解決實際問題。其中至關重要的問題是要突出現象和過程的物理本質。建立科學圖景，提高學生的建模能力。低成本實驗裝置簡單明了，并且從現象到本質的認識途徑也直接便捷。不僅有利于避免分散學生的注意力。而且還有利于學生實現從感性認識到理性認識的飛躍。

比如在研究受迫振動和共振現象時，可以通過建立低成本的實驗裝置來完成，三條夾有小夾子的彈性薄片分別插在塑料泡沫底座上。演示時，首先撥動三條彈片，可以觀察到三條彈片的固有頻率不同。然后用手左右往復推動塑料泡沫。使其左右振動，會發現三條彈片也隨著振動起來。逐漸加大策動頻率，可以看到，首先是夾子在最上方的彈片振幅達到最大。然后依次是夾子在中間、下方的彈片振幅達到最大。該裝置一目了然，在學生的視線里只有策動振動的物體和受迫振動的物體。幾乎沒有任何其它干擾因素。兩物體之間的相互作用也是簡單明了，有利于學生對受迫振動和共振現象的理解。演示時還可以先用一條彈片，說明振動與受迫振動的概念。再改變夾子的上下位置，說明固有頻率和振動頻率的關系。在此基礎上再演示三條彈片的現象。有助于學生建立完整的共振圖景。提高建模能力。

為了驗證阿基米德定律，可以用圖2裝置。用細線把一只裝滿水的塑料袋系緊，用彈簧測力計測出袋里水的重力（塑料袋和細線重力忽略不計）。然后把水袋逐漸浸入水中，彈簧測力計的示數隨之減小。說明浮力的大小隨排開水的體積的增大而增大。當水袋完全浸入水中時，彈簧測力計的示數為零。說明水袋受到的浮力與這袋水的重力大小相等，這也說明了浸在水中的物體受到的浮力與它排開的水的重力大小相等。這種方法非常形象直觀，學生觀察后對

“排開”的含義心領神會。

6.開發實驗資源，增進科學素養

師生共同開發低成本物理實驗器材，可以增進學生的科學素養。低成本物理實驗器材的制作必須符合物理原理和科學理論。即，實驗器材必須既能反映出所要學習的物理現象，幫助學生理解所學的物理知識，而它的制作自身又必須遵循一定的科學理論。這就要求學生在自制教具的過程中把物理知識融會貫通地應用于實踐，然后再總結經驗，檢驗、檢查自制教具的合理性、科學性及不足。其制作過程也培育了學生的創造思維與創新意識。

結語

總而言之，在初中物理教學中，實驗教學對教學效果的改善有著舉足輕重的作用。但是，鑒于初中物理實驗教學的現狀，使用低成本實驗教學是大勢所趨。經過上文的分析，使用低成本實驗教學，其實驗器械都是學生日常生活中常見之物，使用這些物品完成實驗，不但節省了實驗成本，而且讓實驗結果變得更加有趣，實驗的結果更加清晰明了，教育效果更加理想。

參考文獻：

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