實驗在物理課堂中的妙處

張紅卷

在新課程的教學(xué)背景下，有了新的教學(xué)理念、手段及方法，當(dāng)然最具體、最生動、最有吸引力的還是實驗。物理實驗不應(yīng)再被看作是課堂教學(xué)中可有可無的活動，而應(yīng)成為培養(yǎng)學(xué)生動手能力和探究精神的一個有效手段。但現(xiàn)行的課堂實驗教學(xué)現(xiàn)狀大部分是不太令人滿意的。課堂實驗教學(xué)中存在的問題導(dǎo)致的因素是多方面的，有高考指揮棒的問題、教師教學(xué)觀念問題、學(xué)生認(rèn)識問題、實驗教學(xué)手段問題、實驗教學(xué)方式問題等等，學(xué)生在實驗中所反映出的問題，一定程度上是由于教師在教學(xué)中忽略了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的自主建構(gòu)過程，更多采用的是偏重記憶理解、接受式的教學(xué)方式，從而導(dǎo)致學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中有重結(jié)果、輕過程的傾向，輕視科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成。故提高實驗的被重視呈度，使實驗教學(xué)充分發(fā)揮其在物理課堂的特殊作用已成當(dāng)務(wù)之急。

一、實驗可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

課堂實驗具有真實、形象、生動的特點，極易喚起學(xué)生的直覺興趣。生動有趣的實驗現(xiàn)象可以使他們的注意力高度集中;出乎意外的實驗現(xiàn)象可以使他們疑惑和好奇;科學(xué)合理的解釋可以滿足他們的求知欲。對于物理課堂教學(xué)能否成功，新課的成功引入是非常重要的環(huán)節(jié)，所以新課導(dǎo)入是課堂教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。用實驗作為新課引入，不失為一種非常優(yōu)秀的手段之一。例如在講授《自由落體運(yùn)動》時，先引導(dǎo)學(xué)生做一個小實驗：測反應(yīng)時間。教師先提出問題：同學(xué)們的反應(yīng)一定很快，想知道你們的反應(yīng)時間是多少嗎？我這里有一把能夠測量反應(yīng)快慢的尺子（尺子事先在背面貼上位移對應(yīng)的時間），哪位同學(xué)愿意上來測量一下？接著介紹規(guī)則：請一位同學(xué)把手放在尺的下部10cm處，做好捏住它的準(zhǔn)備，眼睛盯住老師的手，當(dāng)看到老師松手的動作后，立即用手指捏，越快越好（如圖1）。并記下捏住的刻度。然后請告訴大家你捏住的刻度，是多少？教師結(jié)合尺的背面的時間刻度宣布：實驗者的反應(yīng)時間是——？學(xué)生很驚奇，想知道其中的奧秘。教師乘機(jī)說，今天我們來共同研究尺子下落的運(yùn)動----自由落體運(yùn)動。這樣增強(qiáng)了求知欲，又順利地引出了新課。

二、完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)

物理學(xué)是理論聯(lián)系實際的科學(xué)，實驗是物理學(xué)中重要的組成部分。物理課堂實驗為學(xué)生學(xué)習(xí)物理提供了符合認(rèn)識規(guī)律的環(huán)境，它能夠豐富學(xué)生的感性認(rèn)識。在物理課堂實驗中，學(xué)生經(jīng)常可以發(fā)現(xiàn)預(yù)料之外的現(xiàn)象。這些預(yù)料之外的現(xiàn)象都是有科學(xué)原因的，追索這些原因能學(xué)到許多書本上沒有的知識，使學(xué)生對于物理知識的認(rèn)識得到深化。更重要的還在于打破學(xué)生死記硬背的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使學(xué)生體驗到物理學(xué)研究中的多種方法，并培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維。例如在講授《自由落體運(yùn)動》時，為了建立正確的自由落體模型，我設(shè)計了以下對比實驗。先從同一高度由靜止同時釋放一個鐵球和一張紙片，結(jié)果鐵球下落快。學(xué)生結(jié)合日常生活的經(jīng)驗就大膽認(rèn)為，重物下落快。教師追問，這個結(jié)論是否具有普遍性呢？接著做實驗，取兩張相同的紙片，將其中一張用剪刀剪去一半，剩下的一半揉成紙團(tuán)，再次從同一高度由靜止同時釋放紙團(tuán)和紙片，結(jié)果觀察到紙團(tuán)下落快。學(xué)生仿照前一個實驗的分析，得出結(jié)論：輕物下落快。教師進(jìn)而提出：“兩個實驗為什么會得出相反的結(jié)論呢？”。學(xué)生思考后回答，物體下落的快慢與輕重?zé)o關(guān)，糾正了“重物下落快”的錯誤認(rèn)識。教師引導(dǎo)：是什么共同的原因使紙片比鐵球和紙團(tuán)都下落得慢呢？學(xué)生想到：紙片受到空氣的阻力作用比較大.然后再過渡到另一組對比實驗，分別取三個相同深度的量筒A、B、C，并排放在水平桌面上，量筒B和C分別裝上清水和洗潔精配制的溶液，將三個相同鐵球同時同高度釋放，觀察到鋼球運(yùn)動的快慢不同，這說明阻力對物體的運(yùn)動有影響，且阻力越大，對運(yùn)動的影響越大。接著在量筒C里面再做實驗，取形狀和體積完全相同的鐵球和塑料球，同時同高度釋放，結(jié)果鐵球運(yùn)動快。從而得到阻力相對重力越小，對運(yùn)動的影響就越小。教師再引導(dǎo)，如果沒有阻力，物體下落的情況回怎樣？自然地引出“牛頓管”實驗，用抽氣機(jī)抽走牛頓管中的大部分空氣，里面近似認(rèn)為是真空狀態(tài)。將管中的羽毛和鐵片同時同高度釋放，結(jié)果觀察到下落一樣快。最后得出關(guān)鍵性的結(jié)論：沒有阻力，物體只受重力由靜止開始下落的運(yùn)動的快慢都是相同的，物理上就把這種運(yùn)動叫自由落體運(yùn)動。

三、培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力

實驗由學(xué)生直接參與，讓學(xué)生有一種身臨其境的體驗，獲得的知識也來自于他的直接經(jīng)驗，這樣不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力，發(fā)揮學(xué)生的潛能和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，同時還能對學(xué)生進(jìn)行物理思想與方法的教育和培養(yǎng)，將直接影響教學(xué)效果。例如在講授《力的分解》時，教師先做一個小實驗。如圖2，用一根細(xì)線穿過重錘的鉤子，可以把重錘懸掛起來，先將細(xì)線的兩端點合攏，然后慢慢分開，當(dāng)兩線分開到某一夾角時，只聽“轟”的一聲，重錘落到桌面上。此時教師向?qū)W生提問：在兩細(xì)線的夾角逐漸增大過程中，為什么細(xì)線會斷裂呢？為了解決這個問題，本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)的新的知識---力的分解，從而引出新課。這樣學(xué)生將帶著疑問來學(xué)習(xí)探究新課。

四、運(yùn)用小實驗，驗證應(yīng)用，掌握物理知識

為了讓學(xué)生理解知識、掌握知識，最終能靈活應(yīng)用知識。雖然在物理知識很多來自于生活實際，但高于生活，尤其是有些知識又非常抽象，單憑學(xué)生自己的生活經(jīng)驗以及現(xiàn)有的知識很難理解，而教師則可以通過精心設(shè)計一些小實驗，增加學(xué)生對知識的感性認(rèn)識，從而使知識變得容易理解和掌握。

例如：在講《機(jī)械能守恒定律》內(nèi)容結(jié)束時，設(shè)計了一個小實驗來結(jié)束新課：取一只小水捅，內(nèi)裝半桶水，用尼龍絹懸掛在天花板上如圖3所示。請一個學(xué)生緊貼墻壁站好，雙手捧起水桶。讓它距學(xué)生的鼻子1cm。然后將水桶輕輕釋放，讓水桶來回擺動。水桶經(jīng)過一個擺動周期，又會向?qū)W生的鼻子撞來。這可不是看立體電影，而是一個貸真價實的運(yùn)動著的水捅。學(xué)生若沒膽過，肯定會逃走。倘若學(xué)生相信機(jī)械能守恒原理的話，一定會坦然地站在原位置上上，并深信水桶絕不會碰上你的鼻子。問題就看學(xué)生敢不敢做這個實驗，看看誰“真正相信（學(xué)會）了剛才學(xué)習(xí)的知識”。

這個小實驗使同學(xué)們的積極性大大提高，既動手又動腦，鞏固了所學(xué)的知識，達(dá)到了很好的教學(xué)效果。

總之，在物理教學(xué)中，教師要多設(shè)計演示實驗，讓學(xué)生動手、動腦、動口，多觀察實驗現(xiàn)象。對同一問題，教師應(yīng)要求學(xué)生善于全方位、廣角度、多途徑去分析思考，從而發(fā)展學(xué)生的形象思維與求異思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生逐步實現(xiàn)由學(xué)會到會學(xué)的轉(zhuǎn)變，使高中物理實驗教學(xué)向著有效性的方向發(fā)展。