關于中學物理幾個演示實驗的改進研究

嵇杰

摘 要：在演示實驗的教學中，教師和學生是都是主體，但教師是主體中的主體。物理課的成功與否，跟實驗做得好壞有直接的關系。而演示實驗的教學在實驗教學中又扮演了重要角色。

關鍵詞：中學物理;演示實驗;改進

物理本身就是一門以實驗為基礎的科學，所以演示實驗在物理教學中的重要地位就不言而喻了。傳統的實驗只是簡單地解決問題，而在實際操作過程中會產生很多新穎的未解決的問題，這就需要我們對現有的實驗進行創新和改進，不斷優化[1][2]。

為什么要對現有的實驗進行改進呢？這并不是為了求新而創新，是由實驗遇到的新的問題和不足而引發的不斷改進和優化，從而提高教學效果。

作為一名物理教學的一線工作者，我深知現在的中學生在物理學習過程中，普遍存在興趣不濃、動力不足等許多現實問題。用傳統的方法進行基礎理論教學，實驗教學環節還很薄弱，創新改進意識淡薄，實驗則依附于理論課，對培養學生科學思維能力并無幫助。教師在施教的過程中，因太看重分數與成績排名，很多時候直接將結論拋給學生，學生沒有經歷科學探究的過程，只知道用用公式做題目。高效率的課堂要求我們對現有的實驗進行改進、優化甚至是創新。本文針對幾個中學物理的演示實驗做出了些改進，僅供大家參考。

一、浮力產生原因的演示

浮力是初中物理八年級的學習內容。由于八年級學生的平均年齡在十三歲或者十四歲，他們對身邊的事物充滿新奇感，教師應該充分利用初中生的心理特點，滿足學生的學習需求，用實驗調動起學生的興趣，再輔以物理知識的講解，逐步培養學生從生活中發現物理，運用所學解釋生活。但是“浮力產生的原因”這一知識點卻沒有相應的實驗教具來輔助教學，筆者設計了如下的小實驗。

1、器材

小口徑玻璃瓶，食用醋，蘇打粉，天平，氣球，細線。

2、實驗設計及演示方法

在玻璃瓶內部裝適量的醋，將氣球套在瓶口上方。氣球的開口處與瓶口的連接處用細線扎好，使之密封。事先在氣球內放入適量蘇打粉，且不讓蘇打粉進入到玻璃瓶中。接著，將整個裝置放在天平左邊的托盤上，調節天平至平衡[3]。然后將氣球內的蘇打粉倒入玻璃瓶中，因為化學反應會產生氣體[3]。于是，氣球會膨脹，體積變大，此時天平失去平衡，左邊托盤翹起[3]。實驗裝置如圖1所示。

3、實驗現象解釋

實驗現象中，盛有砝碼的托盤下沉，盛有玻璃瓶的托盤上翹，蘇打粉與醋酸進行化學反應產生二氧化碳氣體，氣體是氣球膨脹。再根據質量守恒定律，反應過程中，左邊托盤上的總質量滅有發生變化，所以，可以說明玻璃瓶受到了浮力作用。

4、小結

由于物體在空氣中受到的浮力很小，所以學生對氣體的浮力作用的認識會出現偏差。利用這個裝置，將氣體的浮力作用可視化，通過半定量的方法加深理解。在蘇打粉沒有倒入玻璃瓶之前，可通過天平讀出總質量;倒入后，讀數變小，可以讓學生定量地感受到空氣浮力的大小[3]。

二、聲音的傳播實驗

1、原實驗原理和方法

蘇教版八年級物理第一章第1節“聲音是什么”中有這樣一幅圖，如圖2所示。

教材中設計這樣一個實驗是為了證明聲音可以在液體中傳播。可否再優化呢？

通過多次實驗發現，鈴鐺在水中搖晃不易聽到鈴鐺振動的聲音，甚至由于鈴鐺里的小錘受到水的阻力，無法撞擊鈴鐺壁，鈴鐺根本無法發聲。如果劇烈搖動，水和手之間拍擊發出的聲音遠遠大于鈴鐺發出的聲音，所以該實驗是無法完成的。如果教師不假思索地在課堂上演示這個實驗，很容易造成課堂效果差，學生迷茫的后果。由此可見，課本上的實驗裝置未必合理，教師不能照本宣科，在課前應認真備課，把課堂上要做的實驗先做一遍，以保獲得良好的教學效果。

2、改進方法

那么怎樣才能很好地驗證聲音可以在液體中傳播呢？我們可以把音樂賀卡里的發聲器取出，打開開關放入系有細繩的小塑料瓶中，并在小瓶中加入適量的重物，密封好，再將其放入水中，使小瓶處于懸浮狀態。發聲器發出的音樂聲證明了聲音是可以在水中傳播的。同時，用賀卡的發生器和塑料瓶這樣生活中常見的物品來做實驗器材，讓學生有改進課本中實驗的意識，更可以培養其創新思維[4]。源于生活的現象對學生而言更容易理解和接受。

三、雞蛋懸浮的演示

1、教材分析

雞蛋懸浮實驗是滬教版初中物理八年級下冊第九章第三節中的實驗。該實驗的操作步驟是先把雞蛋放入清水中，雞蛋會沉在水底，然后慢慢向清水中加入食鹽，隨著濃度的增加，水中的雞蛋會慢慢地浮起來，當雞蛋懸浮在水中央的時候就停止加入食鹽。但是，雞蛋的重力和浮力絕對相等，是很難做到的，靠每隔幾秒鐘向水中添加少許食鹽來調節水的濃度，很難實現和維持雞蛋的懸浮[5]。通過這個實驗，我們可以很直接地體會到，物理實驗不是一定要許多高大上的實驗器材，我們應該就利用手邊的材料，滲透“生活處處皆物理”的觀念。但很少有教師能成功做出這個實驗，基本都是倒入了一整袋鹽也達不到想要的效果，浪費了寶貴的課堂時間。我在實習的時候，也遇到過類似的情況。課后反思時，我便想，為何不反其道而行之呢？

2、改進

其實，我們可以逆向思考試試。在這個實驗當中，假如我們事先調配好足以讓雞蛋懸浮的濃鹽水，再緩緩加入清水，這樣一來，稀釋的是上層鹽水，雞蛋所受浮力隨即減小，于是下沉。雞蛋在沉入下層更濃的鹽水的過程中，容易得到一個平衡點[5]。

3、啟示

在實驗教學中，我們要善于從各個方面分析實驗，對需要改進的實驗進行分析與評價，盡量把它存在的問題都找出來，逐個分析，從列舉的缺點中鑒別出關鍵，并作為改進創新設計的目標。在明確需要克服的缺點之后，就要有的放矢地發揮創造性思維，以獲得較完善的方案，最終得到更加合理、更加有效的實驗。

在實際教學中，很多教師都有過這樣的經歷：能感覺到某些實驗的不足之處，也有要改進創新的念頭，可卻不知從何下手，最后只能放棄。其實越是出現問題，越能反映問題。我們在平時操作時出現的問題，往往也是出題者常會考的問題，所以說面對這樣的問題，我們更應該針對出現的問題，設計可行的改進方案 [6]。

四、結語

在強調核心素養教育的今天，物理實驗教學的地位在不斷上升。但是據了解，教師迫于各方面的壓力，對于實驗教學的執行力很低。一線教師應該著眼于此。要實現這一目標，教師必須從思想上重視演示實驗教學，平時也要多動手做實驗。

參考文獻：

[1]陶洪.物理實驗論[M].廣西教育出版社，1996年版

[2]郝冠軍.利用初中物理實驗激發學生學習興趣.新課程（中學），2014（6）：43

[3] 萬東升.天平為什么會失去平衡.《物理通報期刊》.2006年

[4] 沈俊妮，周延懷.美國高中物理教材的學生實驗分析與借鑒.《學科教育期刊》.2004 年

[5] 楊繼誠.初中物理教學中一些實驗的可行性改進.《學周刊》.2013年

[6] 吳同華.從尋找“不足”中進行實驗創新——缺點列舉法在實驗創新中的運用探析.《物理教師》.2013年

（江蘇省木瀆高級中學）