創新實驗教學 提煉實驗精華

宗彥斌

【摘要】物理源于生活，物理學是一門以實驗為基礎的科學，很多物理知識都是通過觀察和實驗，再經過認真地思考總結出來的。上好物理實驗課，必須具備與時俱進的創新意識，要不斷改進實驗方法、不斷提煉實驗精華，以多變的形式、新穎的風格，多角度、深層次地呈現每一個物理實驗包含的物理知識，從而達到既學得輕松，又簡潔高效的目的。本文將從跳出教材、聚焦詮釋、奇思妙想、動畫演示、歸納口訣五個方面就開展物理實驗教學談一些自己粗淺的看法。

【關鍵詞】創新實驗提煉

【中圖分類號】G633.7 ? ?【文獻標識碼】A??? 【文章編號】2095-3089（2021）11-0144-03

實驗是物理教學的基礎，離開實驗，物理教學將失去靈魂。為更好地落實素質教育，不斷加深同學們對物理知識的理解與應用，就必須重視物理實驗教學。初中生剛剛接觸物理學科，由于受學科知識和理解能力的限制，在學習很多物理知識時均存在一定的困難，比如理解不透徹、記憶有困難、運用不靈活等等。如何突破，方法有很多種，以實驗教學為切入點，不斷創新實驗教學、持續提煉實驗精華是解決這一問題的有效途徑。

一、跳出教材，另辟蹊徑

實驗所包含的物理知識，只有在實驗探究過程中通過實驗現象及實驗數據的分析，才能夠被學生認知與理解。一般情況下，緊扣教材中的實驗設計或通過實驗目的，自己設計實驗過程，再逐步進行實驗探究是最基本的實驗教學方法。但一味地拘泥于教材，按部就班，未必會收到理想的效果。跳出教材，另辟蹊徑，結合實際，就地取材，用新穎獨特、淺顯易懂的方法開展實驗教學，既是對教材實驗設計的有效補充，也是對物理源于生活的有效拓展。

在“探究浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗中，如果按教材設計的實驗過程有序探究，由于受彈簧測力計量程等實驗器材的限制，所選擇的測量物體不可能過大，一般都選擇小石塊等僅有幾克的物體，這樣通過分步實驗，讀取實驗數據，主要是彈簧測力計的示數，雖然能夠得出實驗結論，但由于所測的力太小，實驗過程中學生很難十分明顯地感覺到浮力的存在及浮力大小的變化，對于理解實驗結論有很大的影響。為此，筆者設計了如下更加簡單、更加生活化的實驗，有效地解決了這一問題。

準備2000ml空塑料飲料瓶一個，家庭打水用水桶一個，要求水桶盛水深度應大于飲料瓶的高度。首先，將空飲料瓶用力緩慢壓入水中，直至完全浸沒。在此過程中，由于是飲料瓶體積大，排開水的體積大，學生會特別明顯地感覺到浮力的存在。同時，在飲料瓶壓入水中的過程中，排開水的體積的變化量大，手感覺到浮力變大的現象會非常明顯。其次，當飲料瓶完全浸沒水下，繼續下壓時，學生能夠明顯地感覺到手施加的壓力不再變化。通過以上探究過程，大家均能夠輕松地歸納出“浮力的大小跟哪些因素有關”的實驗結論。

二、聚焦詮釋，撥云見日

良好的實驗效果離不開精細的實驗設計，更離不開精彩的實驗現象，但不是所有的實驗僅僅憑精彩的實驗現象就能夠讓學生深刻準確地理解實驗所包含的物理知識。對實驗現象的精準詮釋，也是決定實驗效果的因素之一。

“慣性”是初中物理一個很抽象的概念，要準確理解“慣性”，對很多同學都存在一定困難，甚至部分同學在高中階段也對其理解不夠透徹。為準確理解“慣性”，教材中設計了“小球的慣性”這一演示實驗，該實驗過程簡單，現象明顯，重點是實驗現象的詮釋。

教材中對實驗現象給出如下解釋，即“金屬片被彈出時，上面的金屬球由于慣性要保持原來的靜止狀態，所以不會隨金屬片飛出。”筆者認為該解釋沒有明確回答小球在水平方向“動沒動”的問題，搞清楚“動沒動”對理解實驗又至關重要，否則，學生很難理解慣性的本質，甚至會從觀察的角度出發錯誤地認為小球在水平方向始終沒動。

“一切物體都具有保持原來運動狀態不變的性質叫慣性。”慣性的本質是力與物體運動的關系，力的作用是改變物體的運動狀態，而不是維持物體的運動狀態。由此可知，一個物體的運動狀態是否改變，不是由物體自身決定，而是由他所受的力決定。如果沒有力的作用，靜止的物體將永遠靜止，想動也動不了;運動的物體將永遠做勻速直線運動，想停也停不下來。

在做“小球的慣性”演示實驗時，在金屬片快速飛出的過程中，金屬球與金屬片之間有相對的運動，在水平方向存在摩擦力。金屬球受到摩擦力的方向與金屬片運動方向相同。若不計空氣阻力，金屬球在水平方向只受一個摩擦力，運動狀態一定會改變，并且與金屬片同向運動。但由于摩擦力較小且作用時間太短，金屬球運動狀態改變不明顯，運動距離變化憑肉眼很難辨別。這是導致金屬球看似落在原處保持靜止狀態的根本原因。解釋清楚了小球“動沒動”的問題，才能夠讓學生徹底理解“慣性”的本質以及“小球的慣性”演示實驗所看到的現象。

三、奇思妙想，寓教于樂

在實驗教學中，融入奇思妙想的趣味性元素無疑會增加實驗的操作性及觀賞性，極大地調動學生的學習興趣，這對于理解實驗、掌握實驗有很大的幫助。

在學習“流體壓強與流速的關系”一節內容時，教材中所羅列的相關實驗均淺顯易懂，完全可以得出實驗結論。但是從實驗的觀賞性、趣味性方面看，有一定的不足。在進行本節課演示實驗教學時，我特意增加了兩個實驗。

一是吹乒乓球實驗。準備一支約10cm長的細玻璃管，一個乒乓球，約1m長的一段橡膠軟管。實驗時將玻璃管插在橡膠軟管的一端，用嘴在軟管的另一端用力吹氣，此時將乒乓球放在玻璃管的管口附近并放手，只要吹氣的力度適當，會看到乒乓球不會下落，總是圍繞玻璃管管口來回運動。更奇妙的現象是，當玻璃管移動時，乒乓球也會跟著一起運動，即使向下吹乒乓球，也會看到同樣的現象。這是由于玻璃管管口處的空氣流速大，壓強小，大氣壓始終把乒乓球壓向玻璃管管口的原因。

二是甩水管實驗。準備一段約2m長的細橡膠軟管，一個盛有水的臉盆。實驗時，只需將管子的一端浸入水中，手抓在管子的中間位置，然后用力旋轉甩動管子，讓管子的另一端在空氣中連續快速轉動，由于旋轉速度越快，管口端空氣流速越大，根據流體壓強與流速的關系，管口端大氣壓強越小，當管口端壓強小于一定值時，在大氣壓的作用下，臉盆中的水就會通過水管從另一端噴出。

通過這樣的實驗設計，將趣味性、觀賞性融入實驗當中，形象直觀地把“流體壓強與流速的關系”呈現給學生，達到了寓教于樂、持久鞏固的效果。同時，如果在實驗中能夠選取幾名同學一起參與實驗，親歷將水甩出管口的過程，將會進一步強化實驗教學效果，這種效果絕非枯燥簡單的講解能夠達到。

四、動畫演示，取長補短

實驗教學可以幫助學生更好地理解實驗原理、掌握實驗操作過程、提高實驗技能，在物理教學中是不可或缺的。但是，對有些實驗而言，僅憑實驗操作過程，要讓學生很好地得出實驗結論，并且能夠達到融匯貫通、靈活運用的目的，仍然有其不足之處。

在“探究凸透鏡成像的規律”實驗中，為了有效地得出物距、像距以及物像大小間的變化關系，實驗中要求學生利用“一倍焦距點”和“二倍焦距點”，把整個物距分成五部分，然后把蠟燭依次放在不同的物距范圍內，通過移動光屏的位置，觀察光屏上的成像特點。按物距依次完成以上五步實驗操作，才能概要地歸納總結出凸透鏡的成像規律。在實際教學過程中，由于以上各步操作都是獨立的，且僅僅通過五次實驗現象得出實驗結論，顯然對于同學們理解“探究凸透鏡成像的規律”有很大的限制，更難達到靈活運用的效果。為更好地得出實驗結論，在本節實驗教學中我引入了多媒體動畫輔助教學，很好地解決了這一難題。

一是選擇恰當的動畫資源。在搜索下載動畫軟件時，一定要精益求精，畢竟網絡資源非常繁雜，選錯了，反而影響實驗的教學效果。實驗中，我選擇的動畫資源具有五方面的功能，即通過鼠標能夠連續移動蠟燭的位置;能夠連續呈現像的大小變化;能夠顯示物距與像距的數值;能夠連續顯示成像的光路圖;蠟燭的燭焰呈現動態的點燃的畫面。

二是巧妙地演示動畫資源。在演示過程中，我利用鼠標由慢到快多次多方向移動蠟燭，同時讓同學們同步觀察成像特點，并總結物距與像距的變化關系、像的大小變化、像與物的大小關系、像的正倒等各方面與凸透鏡成像規律相關的知識。由于軟件易于操作、成像過程連續、成像特點形象直觀，且很容易實現反復快速操作。在演示過程中，絕大多數學生均能夠在短時間內輕松得出成像規律，少數同學也能夠在多次操作、反復觀察的過程中熟練掌握凸透鏡成像的規律，并達到融會貫通、學習致用的效果。

由此可見，利用好動畫資源輔助實驗教學，能夠有效彌補課堂實驗教學的不足，更好地調動學生的積極性，從而取得錦上添花的效果，在物理實驗教學中，值得每一位實驗教師合理借鑒。

五、歸納口訣，提綱挈領

熟練掌握實驗所涉及的物理知識是實驗教學的基本目標，對于實驗內容較多的實驗，怎樣牢固記憶這些知識，并達到靈活運用的目的，也是實驗教學必須有效解決的一個問題。提煉言簡意賅的記憶口訣，緊扣實驗原理，是我在實驗教學中常常使用的一種方法。

一是“練習使用電流表”實驗。該實驗在初中物理實驗教學中十分重要，做好這個實驗，才能進一步更好地探究串、并聯電路電流的規律等其他電學實驗。“練習使用電流表”涉及物理知識較多，如果不能熟練掌握，就很難達到靈活運用的目的。在本節實驗中，我把電流表的使用方法歸納成以下口訣，取得了很好的效果。即“先調零，再串聯，正柱進，不能變;選量程，有方法，能用小，不用大;接兩極，有危險，易燒壞，要避免。讀數前，看量程，寫公式，再計算。”

如何解讀該口訣呢？首先，電流表使用之前，應將指針調到零刻度線上。電流表應該與被測用電器串聯，并且電流一定要從正接線柱流入，從負接線柱流出，否則，電流表指針會反向偏轉，嚴重時會損壞電流表。其次，為提高電流表讀數的準確度，必須選擇合適的量程。怎樣選擇量程，應遵循“能夠用小量程，就不用大量程”的原則。再次，由于電流表內阻小，不能直接接在電源兩極，否則會燒壞電流表，這是本實驗教學的重點知識，一定要讓學生熟練掌握。最后，電流表讀數時，為防止粗心大意，做到萬無一失，應先看清楚選擇的量程，計算電流表的分度值，再乘以總偏轉小格數。

二是“練習使用滑動變阻器”實驗。滑動變阻器是初中物理電學實驗最常用的實驗器材之一，它的原理是“通過改變滑片的位置，改變接入電路中電阻絲的長度，從而改變接入電路中電阻的大小”。在實驗中主要作用有“限流”和“分壓”兩個方面。九年級學生，剛剛接觸到電學，由于涉及的實驗器材種類較多，尤其是小燈泡、電流表、電壓表等儀器，在實驗過程中，都對通過的電流有嚴格的要求，否則很容易損壞。所以，正確使用滑動變阻器，是順利開展電學實驗的必備技能。如何快速高效地掌握滑動變阻器的使用方法，結合多年的物理教學實踐，我歸納了以下口訣：“用儀表，要限流，串變阻，有要求;接線柱，選上下，閉合前，調最大;怎樣調，看下面，滑片動，另一端;觀銘牌，最值有，一電阻，二電流。”

口訣包括哪些信息呢？一是在使用電流表和電壓表的實驗中，為防止儀表因電流過大被燒壞，都要通過接入滑動變阻器限流，確保儀表的安全。二是滑動變阻器一般有四個接線柱，上面的金屬桿兩端各有一個，下面電阻絲兩端各一個。實驗中，必須上下各選擇一個接線柱，才能將滑動變阻器正確接入電路。為了達到限流的作用，在實驗電路閉合前，必須把滑片移動到滑動變阻器接入電路阻值最大的一端。三是觀看下面的接線柱，若左端接線柱接入電路，在開關閉合前，滑片必須移動到右端，反之，則相反。四是根據實驗要求，在選擇合適的滑動變阻器時，一定要看清楚銘牌上面的“最大電阻”和“電大電流”兩個參數，即滑動變阻器能夠接入電路的最大電阻和通過滑動變阻器電阻絲的最大電流。把握好這四個方面的信息，再通過簡潔明了的口訣，對學生幫助很大，既節約時間，又提高效率，可謂一舉兩得。

總之，物理教學離不開實驗，如何設計好實驗，讓學生在輕松愉悅的環境中探究實驗、享受過程、獲取知識，是每一位物理老師永恒的追求。在多年的物理教學實踐中，我深刻地體會到，只有敢于創新，勤于提煉，才能不斷地獲取更好的實驗方法、積累更多的實驗素材，讓實驗教學妙趣橫生，精彩不斷，從而更好地提升課堂實驗教學質量。