提高高中物理實驗現象可見度的有效策略

周拱照

摘 要：高中物理很多分組實驗或者演示實驗都存在實驗現象可見度低的問題，不能很好地達到預期的實驗效果。本文結合具體案例闡述了提高高中物理實驗現象可見度的幾種方法，即實驗現象放大法、利用“化動為靜法”、“化無形為有形”的方法、合理使用對比實驗的方法、學生親身體會實驗現象的方法等，不斷提高實驗現象的可見度，完善提高實驗教學的有效性。

關鍵詞：高中物理實驗;實驗現象;可見度

隨著全國新課程改革的推進，對學科教學創新的要求越來越高，而物理有著自己的學科特點，很多物理規律的發現以及理論的建立都是在實驗的基礎之上，或者必須得用嚴格的實驗加以論證。因此通過引導學生觀察實驗或者動手做實驗，能很好地讓學生體會物理規律的發現過程，獲得本質的成型材料，扎實地掌握物理理論。但是很多實驗中存在著一些缺陷，其中一個很常見的問題就是可見度低，學生觀察起來現象不明顯，自然體會就不會那么深刻，所以通過實驗創新，增大實驗的可見度顯得尤為重要。以下介紹幾種提高實驗可見度的方法。

一、實驗現象放大法

在物理實驗教學中，常常會碰到要演示一些很微小現象的實驗，常規方法可能難以觀察出來，所以通常會采用放大的手段。例如：教材里有觀察微小形變的方法，手用力壓桌子，如果單純用肉眼難以觀察出桌子的形變，此時用平面鏡反射激光，最后投影到天花板上，利用光點反射放大的方法來清楚地觀察到實驗現象，如圖1;細管液面升降放大顯示瓶體形變，如圖2。前兩者分別用到了光學放大和機械放大，還經常用到累積放大和電信號放大。累積放大如“用單擺測定重力加速度”實驗中，通過測量n次全振動的時間t，從而算出周期T。或者在測亮條紋間距時，我們也是測出n條亮條紋距離a，再求出相鄰的亮條紋間距。這些都是利用放大法提高實驗現象的可見度。

二、“化動為靜”的方法

在物理實驗中，有很多現象是瞬間變化、動態的，根本無法用肉眼觀察，而學生的認知規律都是表象—抽象—知識的過程，如果連表象都無法獲取，肯定會影響到后面知識的獲取。所以在這種條件下，教師想辦法讓學生觀察到實驗現象尤為重要。這種情況建議教師可以采用現代教學手段“化動為靜”。例如：在研究平拋運動時，對比平拋運動和自由落體運動在豎直方向上的相同點，我們要觀察平拋運動演示儀，如圖3。由于自由落體和平拋運動時間都非常短暫，根本無法用肉眼觀察出平拋運動在豎直方向上等效為自由落體運動。此時我們可以先把實驗過程拍成錄像，然后在多媒體中緩慢播放、暫停播放等，就能彌補常規實驗的缺陷，完成良好的實驗效果。

三、“化無形為有形”的方法

物理涉及了自然界的力、熱、電、光、原子等規律，其中有很多物理現象是沒辦法直接用肉眼觀察出的，特別是電學和磁學部分的，在日常教學中的應用就受到很大的限制，所以要善于利用一些其他輔助儀器或者對實驗加以改造，把實驗現象形象明顯地展現出來，提高實驗教學的有效性。

例如：在探究磁通量變化與感應電流方向的關系時，教材用到的實驗原理圖，如圖4。

此實驗之前先通過電池判斷電流方向與電流表指針偏轉方向的關系。進行實驗時，磁鐵插入與拔出螺線管時觀察指針的偏轉方向，再結合螺線管導線的繞向，得到楞次定律的結論。這個實驗最大的不足就是感應電流的方向不能直接看出，而是通過電流表指針偏轉方向間接得到。這部分知識原本就是高中知識的重點與難點，無法直接獲得感應電流的方向又大大增加了學生探究實驗、理解知識的難度。如果我們能借助發光二極管的單向導電性對實驗加以改造，把“無形”的電流變成“有形”的光，那么實驗就變得更加直觀、有效，改造后的實驗如圖5所示，兩個反接的發光二極管反向并聯代替電流表的功能，其與螺線管串聯。當條形磁鐵插入與拔出時，如果上面燈亮說明感應電流是向左通過二極管，如果下面燈亮說明感應電流是向右通過二極管。此時，通過觀察二極管的發光情況，直接判斷出感應電流的方向，從而提高了實驗的可見度，降低學生理解實驗、掌握知識的難度，達到了有效的實驗教學。

四、合理使用對比實驗

現代認知理論認為：物理概念、規律的建立首先是對客觀世界的感知，同時，知覺在思維活動的參與下內化為表象，進而通過思維活動的反復作用才構建起物理概念與規律。有很多物理規律所依賴的感性材料，高中生在現實生活中很少感知過，或者所感知的是錯誤的。筆者習慣利用學生實驗或者演示實驗的方法引導學生洞察實驗現象獲得正確感知，再利用對比實驗增大可見度，從而突破教學難點。

例如：在講解《力的合成與分解》一課時，在引入課程時會采用對比實驗。提問學生：分別用一條細繩吊起砝碼和兩條細繩吊起砝碼，哪一次繩子會斷掉？學生可能會覺得用一條繩子吊起容易斷。實驗時，先用一條繩子吊起砝碼，繩子不斷。再次用兩條繩子吊起砝碼，緩慢增大繩子夾角，到一定程度時繩子斷掉。學生會覺得不可思議，用這種方法不但增大了可見度，也調動了學生的好奇心。又如，筆者講到《渦流》這節時，自制渦流演示儀，讓一個小的強磁鐵通過一根長鋁管，強磁鐵下落會變慢，但如果只有這個實驗，現象不太明顯，此時我會多加一個對比實驗，讓同樣的小磁鐵通過一個同樣長度的塑料管。有這么一個對比實驗，實驗的可見度就更高了。

五、學生親身體會實驗現象

聽到不如看到，看到不如親身體驗。實驗現象最明顯的莫過于自己親身體驗，教師應該習慣在教學中結合教材的需要，設計合適的實驗，讓學生多動手，讓學生多親身體驗，從而達到理解的目的，是我們教學中急需解決的問題。

例如：筆者講到《自感》這節時，課本上的實驗電路圖如圖6，當開關斷開時，燈泡并沒有立刻熄滅，而是閃亮一下再熄滅。由于實驗的視覺效果差，學生感受并不深，為了增大可見度，增強實驗效果和學生的印象，將斷開實驗電路中的電燈換成若干個學生手牽手串聯，修改后電路如圖7。在閉合電路時學生沒感覺，可是當斷開開關時，學生都有很明顯觸電的感覺。此時用到的電源只有兩節干電池，學生都有很強的欲望要搞清楚兩節干電池可以讓人有觸電感的原因，這樣自然就起到了很好的課堂效果，并且經過這么一個體驗，也會使學生對知識的記憶更加深刻。

結束語

物理實驗是把抽象、枯燥的物理知識具體化、生動化的有效途徑，增大實驗現象的可見度顯得尤為重要。實驗現象的可見度越高，越能刺激學生視覺，激發學生探索科學的思維，培養學生學習的積極性，更能起到良好的教學效果。因此，我們平常在進行教學活動的時候，一定要不斷地進行探索創新，不斷提高實驗的可見度，以達到更好的教學效果。

參考文獻

[1]陳愛國.芻議高中物理課堂演示實驗的有效性[J].中學物理教學參考，2013，（1-2）：49.

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