初中物理實驗的分類及教學

沈龍云

(貴州省金沙縣平壩鎮初級中學 貴州 金沙 551800)

引言

這種模式在我們的日常生活、工業生產和科學研究中屢見不鮮，對我們的生活和生產都有很大的幫助。物理研究問題具有非常突出的特點，如生命情景，物理規律具有復雜多樣的特點。因此，在初中物理教學中，需要運用建立模型的方法，對物理問題所包含的情境和規律進行簡化和具體化，使學生更容易理解和接受客觀現象所包含的復雜規律。

物理模型的建立是物理學習和物理教學的重要手段。在教學中，可以對物理問題涉及的因素進行分類，建立有效的物理模型。理想的實驗模式是一種強調主要因素，合理忽略次要因素，簡化復雜過程，簡化問題的教學方法。在物理教學中正確運用這一思想，將大大提高教學效率。理想的實驗模式在初中物理教學中得到了廣泛的應用。根據分類的功能和目的不同，大致可以分為以下幾類。

一、實驗形象化、場景化

例如，研究磁場時引入磁感應線，研究光的傳播時引入光。把小磁針放在磁鐵的磁場中。小磁針受到磁場的影響。當它靜止時，它的兩個階段指向某個方向。在磁場的不同點上，小磁針靜止時的方向不一定相同。這表明磁場是定向的。在光的傳播過程中，我們無法用肉眼看到光的路徑，磁場和光的概念相對復雜和抽象。因此，利用所建立的磁感應線和光的模型，可以用箭頭的方向來表示磁場和光的傳播方向，給出一個直觀的場景，突出重點，使抽象的問題變得生動具體，這有助于學生在熟悉概念的基礎上。

二、實驗生活化、具體化

例如盧瑟福的核結構模型。原子的內部結構是如此微小和精確，以至于肉眼無法直接觀察到它。對于原子的內部結構，湯姆遜首先提出了一個日期蛋糕模型，將電子與日期、蛋糕基與原子核進行比較，然后盧瑟福提出了一個行星模型，即電子圍繞原子核的旋轉與行星圍繞太陽的旋轉進行比較。不僅可以體現旋轉的概念，還可以強調原子核與太陽的對應關系、電子與行星的對應關系、粒子之間的尺寸關系。它有助于學生了解原子的結構和電子與原子核的關系。

三、實驗突出重點、省略次要

例如，實驗探索了兩種力平衡的條件。如果選擇小車作為觀測對象，對原小車的力、重力和支承力平衡進行分析，垂直方向上不會影響實驗，而水平方向上不會影響小車的摩擦力，從而得出兩種力平衡條件。

因此，水平方向的摩擦力是本實驗需要考慮的主要矛盾。選用小卡片代替小車，既能避免摩擦力的影響，又能盡量減小重力對本實驗的影響。

實驗中，只有將等重物體掛在卡片的左右兩側，才能使卡片保持平衡，這說明兩個相等的力是要滿足的條件。以一定角度旋轉卡片不會保持平衡，這意味著共線是一個條件，而將重量懸掛在卡片的一側不會保持平衡，這意味著兩個力的相反方向是一個條件。如果你切牌，你不能保持平衡，這意味著同一個受力物體是一個條件。從而總結出兩種力平衡的條件：同倫、等價、反轉、共線。以上兩種實驗裝置可以看作是一種理想的實驗模型。共同點是把握實驗目的，考慮實驗的主要影響因素，完成教學目的。

四、實驗為輔、理論結合

例如，探索聲音的傳播條件，用抽氣筒逐漸抽取密閉玻璃容器中的空氣，比較容器中音樂卡產生的聲音體積的變化，得出聲音不能在真空中傳播的結論。實際上，在實際操作中，由于抽氣機我們不能完全抽出空氣，只能聽到逐漸變輕的聲音。根據對“空氣越少，我們聽到的聲音越少”現象的科學推理，如果沒有空氣，即真空，我們就聽不到聲音，所以我們不能斷定聲音不能在真實的空氣中傳播。另一個例子是伽利略的理想斜率實驗。讓小球從從一斜坡滾到另一個斜坡。這個小球能比原來的小球卷起一個較低的位置。使斜坡表面光滑，小球的高度要高一點。因此，如果沒有摩擦力，小球在啟動時會滾動到相同的高度。利用實驗中觀察到的現象，可以進行科學的推斷，總結出正確的規律。

牛頓第一運動定律：所有物體在沒有外力的情況下總是靜止或以恒定速度直線運動。對于前者，物體不受外力的禁止，便于學生理解。很難理解的是，當后者不受外力影響時，物體會以恒定速度直線運動。小車從同一高度、同一坡度、同一角度滑落到三個不同的接觸面，即毛巾面、棉布面、木面。記錄車輛通過不同平面的距離，并將數據記錄在表中。通過對表中數據的分析，發現接觸面越光滑，通過距離越長，從移動到停止的時間越長，即速度變化越慢。由此我們可以推斷，如果汽車以較小的摩擦力滑到玻璃上，它經過的距離會更長，從行駛到停車所需的時間也會更長。如果汽車在平滑的水平面上滑行，那么汽車通過的距離是無窮大的，速度變化是無窮小的，也就是說，汽車會作勻速直線運動，從而得出所有運動物體在沒有外力的情況下都會作勻速直線運動的結論。

這四種理想的實驗模式在我國初中物理教學中經常遇到。選擇合適的教學方法可以激發學生的形象思維能力和分析推理能力。這些能力的培養對學生今后的學習非常重要。