“小實驗”在物理課堂教學中的“大作用”

呂婷

物理作為高中教學中的重要教學科目之一，是學生為未來發展打好基礎的重要學科，對學生未來的學習與發展有著重要影響，而實驗則是物理教學中的重要教學方法之一，教師應當重視小實驗在高中物理教學中的作用，掌握有效的應用策略，使學生掌握并能夠靈活運用物理知識，有效提升高中物理教學質量。

物理課堂是實驗的課堂，物理課離不開實驗，往往一些很簡單的小實驗就能起到大作用。這里介紹一些簡易的，容易從身邊和生活中得到教具并實現實驗過程的小實驗。

1 《勻速圓周運動快慢的描述》中的小實驗

本節課是一節概念課，本是枯燥無味，卻可以由幾個小實驗而使課堂大放光彩。

1.1分組實驗：設計齒輪組，可讓小輪帶動大輪

教具是樂高積木中的一大一小兩齒輪及一些小插件。實驗目的，讓學生觀察大輪小輪的運動快慢。發現小輪轉了好幾圈，大輪才能轉一圈。可以引出描述圓周運動的快慢的物理量——線速度。推導線速度公式時也可以直觀的看出線速度等于弧長除以時間。并且在后面講解“共線線速度相同，同軸角速度相同”時，讓學生能更直觀的理解。學生在學習知識點的同時又能鍛煉動腦思考、動手搭建的能力。而樂高積木本身就能激起學生的學習興趣，讓學生在快樂中學習。可以說這個小小分組實驗雖小，但作用很大。

1.2學生參與圓周運動，感受線速度和角速度

利用班級教室里的旗桿，教師拿住其中一端，讓幾位同學來抓住旗桿，教師以自己為軸讓旗桿在水平面內做緩慢的圓周運動，幾位同學隨著旗桿一起做圓周運動。這個演示實驗一做，馬上引起全部學生的共鳴，立刻調節了課堂氣氛。讓全班同學注意觀察，幾位做圓周運動的同學的線速度和角速度大小是否相同。發現：①在相同時間內幾位同學轉過的角度相同，則他們的角速度相同。②在相同時間內幾位同學走過的弧長不同，則他們的線速度不同，且越靠外的同學走過的弧長越長，線速度越大。這些都能直觀的看出來，且讓幾位做圓周運動的同學更加印象深刻。可以說是一個信手拈來的小實驗，卻發揮了大作用。

2 《磁場及其描述》中的小實驗

這節課原也是概念課，可用到的實驗不多，一般上課教師就是給學生看看條形磁鐵、題型磁鐵、小磁針、磁感線演示儀等等，然而使用一些有趣的自制小實驗卻可以點亮課堂！

2.1“高溫”消磁

教師用火燒刀片上所吸引的磁鐵，發現不久后磁鐵從刀片上掉落，也就是所謂的“高溫”消磁。利用這個實驗作為新課的引入，馬上吸引了全班學生的眼球，引起學生的學習興趣。該實驗本來只是教材中的一句話，“可用高溫來消磁”。而當我們把它真正搬到課堂上演示出來，那直觀的視覺效果比起課本上那微不足道的一句話更能引起學生的注意。這也足以體現教師的智慧和實踐動手能力。我們不需要很高的溫度，只要日常的打火機，當然按正規我們可以使用酒精燈，其溫度就足夠了。一小塊磁鐵、一把刀片或別的小金屬片、一個打火機或一盞酒精燈，這些都是生活中很容易實現的。就看我們教師愿不愿去收集去動手。

2.2模擬地磁場

教師利用廢紙皮剪一個圓模擬地球，在圓形紙皮后面粘一塊條形磁鐵用來模擬地磁場，然后用小磁針繞著模擬地球一周，讓學生觀察小磁針的偏轉情況。紙皮、條形磁鐵、小磁針，利用這些簡單教具做出的看似簡單的小實驗卻能說明一些大道理。第一，讓學生更直觀的了解指南針為什么會指南北;第二，讓學生直觀的看到在南北極以及赤道正上方時小磁針的指向;第三，為后面學生解決一些有關地磁場的題目建立起地磁場的物理模型;第四，對學生接下來理解磁感線的特點（磁場中某點磁場方向為該點小磁針靜止時N極指向）幫助很大。這個實驗看上去、做起來都很簡單，但是要想到這么做真是不容易，充分的體現出我們物理教師的教學智慧！

3 《機械波的形成與描述》中的小實驗

3.1改進后的“人波”

在講機械波的傳播特點時，物理教師常會演示人波來模擬繩波，進而來說明機械波在傳播的過程中的特點：前一個點帶后一個點，后一個點學前一個點，后一個點晚前一個點，各質點在各自的平衡位置附近做受迫振動，各質點的起振方向與波源的相同。教師往往按書上說的來做，即一列同學按一前一后的站成一列，各自做蹲下站起的動作，讓別的同學來觀察這列模擬的繩波上各個質點的運動。書上的做法有個缺點，就是各個同學是獨立分開的，同學與同學之間并沒有聯系，這樣就無法說明“前一個點帶后一個點”及“各質點做受迫振動”則無法說明為什么“各質點的起振方向與波源的相同”。

為了可以看出前面幾個特點，教師將該實驗做了一點小小的改進。讓各位同學手牽著手，面向同一個方向站成一列，第一位同學做波源。實驗時，各位同學將眼睛閉上，由做“波源”的同學慢慢的做蹲下站起的動作，其他同學則憑手上的感覺判斷自己要蹲下還是站起。一開始可能會有點亂，可以讓同學們多做幾次就能形成比較漂亮的波形了。

改進后的實驗，各“質點”間有了聯系，其他同學很容易就可以看出“前一個點帶后一個點”及“各質點做受迫振動”。并且可以讓做質點的同學來說說出自己的感受——做受迫振動。通過學生的觀察及感受，很直觀形象的“看到了”波傳播的特點，將抽象的知識具體化，有助于學生對知識的理解和應用。

3.2“磁鐵”質點區分波形曲線和振動曲線

機械波的描述中，最容易混淆的就是波形曲線和振動曲線。波形曲線表示的是某一時刻不同質點的位移情況，波形曲線是實際的波形圖，其橫坐標是波傳播方向上的位移。而振動曲線表示的是某一個質點在不同時刻的位移情況，振動曲線并不是實際的運動軌跡，其橫坐標是時間。因為兩個圖像都是正余弦圖像，所以學生容易混淆，且不易理解兩個圖的意義，不懂得應用。

教師將圓形小磁鐵（兒童玩具），涂上不同的顏色來代表不同的質點（可以是9個或更多），貼在黑板上畫好的波形圖中，讓學生將其看成各質點的“集體照片”。再用同一種顏色的質點代表振動圖像中同一個點在不同時刻的“頻閃照片”：先模擬一個質點邊振動邊拍“頻閃照片”，將同種顏色的磁鐵貼在振動圖像縱軸的不同位置，接著將這些“頻閃照片”沿著時間軸平鋪開來形成振動圖像。

這樣一來，再一次將抽象的知識形象化具體化，學生很容易就理解了兩個圖像的意義，對之后兩個圖像的應用非常有幫助。這里用的小磁鐵只是小小的兒童玩具，教師利用自己的智慧，將幾個涂上顏色的小磁鐵發揮了大作用。物理教具——只有想不到，沒有做不到。

3.3充分利用的“繩波”

繩波在機械波的形成與描述中是一個很重要的波，它貫穿了整節課。在機械波的形成時會用到，看機械波的傳播特點時會用到，畫波形曲線時還會用到，講波長時就是以繩波為原型。所以繩波的演示很重要，繩波看似簡單，想要做出漂亮的波形卻沒有那么容易。如課本上說的一端系在墻上一端用手抖動，很難形成同一個內振動的繩波。

為了克服這一難點，讓繩波發揮大作用，首先，教師將繩子放在地上抖動，這樣就能形成比較理想的波形。其次，教師拿學生八字跳繩用的長麻繩，放在學生組與組間的過道地面上來演示，并在繩上系了條紅繩做為標記，代表繩上的某一質點。實驗時，請一位同學在后面踩住繩子，教師在前面抖動，左右兩邊的過道各演示一次。并且在實驗之前先給學生提出三個問題，讓學生帶著問題去觀察實驗。（1）繩上的每一個質點為什么會動？（2）繩上質點會不會隨著繩波向前遷移？（3）繩子上的質點在做什么運動？第一個問題的回答——繩上的質點的振動是由于教師的抖動，可以引出機械波的概念，機械振動在介質中的傳播。第二個問題的回答可以讓學生自己看出機械波傳播的特點之一，質點不會隨波遷移。第三個問題的回答可以讓學生看出機械波傳播的另一個特點，質點在平衡位置附近做機械振動。接著，拍下實驗時繩波的視頻，播放給學生看，地上瓷磚的縫隙正好可以構成橫軸坐標，再將視頻截屏成圖片，利用課件用紅線畫出橫縱軸，從而就成功引出了波形圖像。

4 結語

就這樣，簡簡單單的一個繩波演示實驗，貫徹了整節課，發揮了大作用。看來，小實驗要發揮大作用，不但要會做實驗，還要會用實驗。物理課堂是智慧的課堂，等待我們去發掘，去實踐！讓我們用我們智慧的火花帶領學生們領略神奇的物理課堂！

（作者單位：永安三中）