利用自制教具，突破初中物理教學難點

蔡碧云

【摘要】熱傳遞和做功是改變物體內能的兩種方式。但是“熱傳遞是如何改變物體的內能的”及“如何直觀有效地證明做功改變了物體的內能”這兩個問題，一直是內能教學的難點。本文以“改變物體內能的方式與實質”為例，闡述自制教具在突破初中物理教學難點中的作用。

【關鍵詞】熱傳遞;做功;內能的改變;自制教具

根據教學需要，自制合適的教具是教師為學生創造實驗條件，提高教學效果的有效途徑。自制教具是指利用生活中廢棄或低廉的物品，制作成簡單、方便、可見度高的實驗教具。自制教具有它自身的一些特點，教師若能巧妙地自制教具，不僅利于激發學生的求知欲，還有利于教學重難點的突破。因此，自制在物理教學中能起到舉足輕重的作用。本文以“內能”為例，闡述自制教具在突破初中物理教學中難點的作用。

一、教學難點的確定

課程標準對“內能”的要求是了解內能，知道內能的利用在人類社會發展史上的重要意義?！皟饶堋边@一內容包含“內能”和“物體內能的改變”兩個知識點，其中“內能”這一知識點包括“內能的概念”和“影響物體內能的因素”兩方面;“內能”這一概念雖然抽象，但是學生具有了物體動能和勢能的概念和分子動理論的基礎。此外學生具有本節涉及的物理知識的相關生活經驗。因此，可以通過利用類比、分析、總結的方法讓學生清楚知道什么是內能。而物體內能的改變有熱傳遞和做功兩種方式，對于這兩種方式是如何改變物體的內能，它們的實質是什么，學生不易理解。所以它是本節內容的重難點。這就要求教師設計相關活動有效地突破這個難點。但由于有些學校實驗室中沒有相關的實驗器材，我們不妨利用生活中容易獲得的物品制作實驗教具，幫助學生有效突破難點。

二、實驗教學流程設計

在學生掌握“內能”的概念以及影響物體內能的因素是溫度、質量、物態之后，讓學生了解改變物體內能的方式有兩種：一是熱傳遞;二是做功。進而進入“物體內能的改變”的教學環節。教師可設計圖1所示實驗教學流程突破這一教學難點。

三、在突破教學重難點中的應用

實驗一：自制熱傳導演示教具（演示實驗）

熱傳導是如何改變物體的內能的。老師可用如圖2所示的演示熱傳導教具，在兩個銅條的小孔上添加平常使用的平安膏，使火柴能夠固定在上面。平安膏室溫下是蠟態的，熔點低。當溫度高于40℃度的時候會溶解。當點燃酒精燈5min后，熄滅酒精燈。平安膏被熔化，火柴由外而內掉落。熄滅后，銅條的熱端往銅條冷端傳遞熱量，平安膏由里往外逐漸被熔化，火柴脫落。在這個過程中銅條熱端向冷端放熱，溫度降低，內能減少;銅條冷端向熱端吸熱，溫度升高，內能增大。

實驗二：自制對流演示教具

對流是如何改變物體的內能？老師可利用如圖3這里有一演示教具，玻璃杯里裝有冷水，把裝有熱墨水的“小瓶子”放進冷水中，觀察到紅墨水往清水中流動，清水變紅。由于紅墨水與冷水之間存在溫差，紅墨水往冷水中流動。紅墨水對外放熱，溫度降低，內能減少;冷水吸熱，溫度升高，內能增大這就是“對流”這種熱傳遞方式改變物體內能的機制。

實驗三：自制輻射演示教具

那輻射是如何改變物體內能的？如圖4是輻射演示教具，它們是由紙箱做成，兩紙箱靠近的兩側是分別由黑白紙張圍成的。一個白色紙箱里有100W燈泡，通電一段時間后，它是微微發燙的。在這兩個紙箱的紙張上貼魚缸溫度紙貼。不同的溫度下，它的顏色會變化。根據溫度貼表面顏色和對應的溫度示數的變化來識別兩個箱子的溫度變化。光源照射后的白色箱子的溫度下降4度，黑色箱子的溫度上升1度。這是由于熱光源對外輻射，放出熱量，溫度降低，內能減少。黑箱子吸收熱量，溫度升高，內能增大。

這三個教具現象很明顯。經過此過程，在教師的引導下，總結三個演示實驗的相同點，學生很容易理解熱傳導的方向是由溫度高的地方往溫度低的地方傳遞;發生的條件是存在溫差，規律是吸熱內能增加，放熱內能減少;實質是內能的轉移。

實驗四：自制數顯熱功互換器

做功是如何改變物體的內能？教師可自制“數顯熱功互換器”是打氣筒、數顯溫度計、帶活塞的葫蘆玻璃瓶及橡膠管做成，制作的過程中注意氣密性要好。教師可先引出一個實驗設計的問題情境：怎樣變“不可見”為 “可見”？壓縮點火演示實驗是學生用自制教具 “數顯熱功互換器”。進行學生實驗的延伸，這深刻理解外界對物體做功，物體內能增大。培養學生通過觀察，描述觀察結果的能力，知道了做功改變內能的實質是內能與其他形式的能之間的轉化。這與熱傳遞改變物體的內能是等效的，這樣便突破了本節教學難點。

結語：在制作教具時，必須要熟悉課程標準，吃透教材，明確教學重難點。巧妙地利用身邊的物品，開發出各種低成本的趣味實驗，并把它們融入教學中去，對物理過程進行重現，不僅能使學生對物理知識理解更加透徹，還能有效地突破教學的重難點。

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