初中物理低成本實驗的開發與應用

鐘曉萍

【摘要】初中物理是實踐性非常強的學可以鍛煉學生的動手操作能力及科學實踐能力.因在初中物理課堂教學中，應加強重視實驗的開發與應用，以此提高學生的學習效率.然而在實際教學中中物理實驗研究存在成本過高、操作難度較大等問無法在課堂中順利開展.再加上大多物理實驗科學性比較強，缺少趣味性，以至于學生在物理課堂中的參與度不高，學習效率普遍偏低.如何在初中物理課堂中充分發揮物理實驗的應用價值，調動學生學習的積極性和主動性，讓學生在掌握知識的基礎上完成素質能力的鍛煉，是物理教師務必重視的問題.本文對核心素養背景下的初中物理低成本實驗的開發與應用展開了研究與探討.

【關鍵詞】核心素養;初中物理;低成本實驗

1引言

取材方便、成本低廉是低成本物理實驗最顯著的優勢.在我們日常生活中，可用作低成本物理實驗器材的物品非常多，然而這些物品經常被學生直接忽略，不論是生活用品，還是各種廢棄物，只要肯多加留意，這些在人們眼中一文不值的物品都有可能成為寶貴的實驗資源.盡管低成本物理實驗制作簡單，成本低廉，但是擁有著非常高的實驗價值，蘊含著豐富的物理知識點，并且獲得的實驗現象一點也不比專業的實驗器材獲得的現象差.基于此，物理教師應充分認識到低成本物理實驗的應用價值，加大對低成本物理實驗的開發與應用，在物理課堂教學中最大化地發揮其應用價值.

2充分挖掘生活中低成本的物理實驗器材

對于初中物理教學而言，實驗教學是其中重要組成部分，通過趣味性的物理實驗可以將物理現象進行直觀地展示，激發學生的物理學習思維，提高學生對物理學科的學習興趣，幫助學生更好地掌握相關物理概念的認知和理解.如何有效開發低成本的物理實驗器材，為初中物理教學提供便利，是物理教師必須高度重視的問題.

例如在學習"壓強"這一物理概念時，由于這一物理概念具有較強的抽象性，單一的口頭講授，難以讓學生更好地理解什么是壓力，什么是壓強，什么是受力面積.這時物理教師可借助多媒體，為學生播放人躺釘板的視頻，并設置疑問："人體為什么沒有被鐵釘穿破皮膚呢？"接下來便是物理實驗的操作，具體步驟為：首先取兩塊木板，其中一塊木板上釘有3-4顆釘子，另一塊木板上面釘滿了釘子.之后將兩個盛有水的紙杯分別放在兩個釘板上，引導學生觀察.通過實驗觀察，學生們發現，釘有3-4顆釘子的木板上的紙杯很快就被刺破了，而釘滿釘子的木板上的紙杯卻完好無損.這時引導學生思考一個問題，為什么會出現這樣的情況？通過聯系之前的視頻內容，結合課本知識，學生得出結論，在壓力一定的情況下，增加受力面積可以減少壓強，從而加深了對"壓強"這一物理概念的理解和掌握.此外，還可以在物理課堂教學中開展低成本的游戲實驗.

3變廢為寶，化抽象為直觀

由于初中物理課程中蘊含著難以理解的抽象性概念，借助直觀的物理實驗，讓學生在科學探究中掌握了相關的物理知識.雖然高大上的信息化實驗為初中物理教學錦上添花，但是其較高的成本和技術難度，難以在初中物理教學中實現廣泛應用.與之相比，低成本物理實驗將成本低、大智慧的優點展現得淋漓盡致.所謂低成本實驗器材是指利用生活中廢棄的、低廉的材料制作成用于實驗探究的實驗器具，加深學生對物理知識的理解和掌握.

例如在學習"凸透鏡成像的規律"時，教材利用固體凸透鏡對眼球的晶狀體進行模擬，然而在探究眼球視物的原理時，由于實驗室配備的都是固定焦距的凸透鏡，難以對人眼變焦調節的作用進行真實模擬.部分物理教師為了展示這一現象，采用兩個不同焦距的凸透鏡，演示遠處的光經凸透鏡折射后，會聚距離不同.這種實驗的缺陷在于無法實現連續變焦;還有部分物理教師采用裝有半瓶礦泉水的透明水瓶，通過擠壓實現變焦，這種實驗的缺陷在于成像模糊且難以收集.那么，該如何模擬正常眼睛視物呢？低成本物理實驗具體步驟為：準備一個透明的可樂瓶將透明塑料片加以固定，之后采用美工刀取下長16厘米、寬3厘米的長方形透明塑料片，對折，采用502膠水將頭尾定型成凸起程度可變的形似凸透鏡的兩端開口的容器.鋪放一張彈性好的薄膜做底，用膠水將這兩者加以固定，采用美工刀剪去多余的薄膜.將三線平行光照到水鏡上，通過拉伸使水透鏡凸起程度變小，三線平行光會聚于"視網膜，上，模擬正常眼看遠處的物體.將三線光調成微發散光擠壓，使水透鏡凸起程度變大，觀察光線會聚于"視網膜，上，模擬正常眼看近處物體觀察光線會聚于"視網膜，上，模擬正常眼看近處物體.通過實驗可以得出結論：當凸透鏡曲率變大時，對光的會聚能力則會變強;當焦距變短時，適合觀看近處;反之，當凸透鏡曲率變小時，對光的會聚能力則會變弱;當焦距變長時，則適合觀看遠處;

例如大多學生存在不良的用眼習慣，如長時間看電視、看手機、看書籍等，這種情況下，晶狀體會長時間處于凸起狀態，觀看遠處的事物時，對遠處的光線會聚能力強，焦距短，導致成像在視網膜前，無法看清遠處的事物，這就是我們常說的近視眼.遠處平行光束經睫狀體調節放松的晶狀體折射后，成像于會聚視網膜的后面的一種屈光狀態，被人們稱為遠視眼.當晶狀體的折射率較弱或其眼軸長度太差時，就會形成遠視.遠視眼疾病患者可通過一定的調節讓平行光會聚處適當往前靠近到視網膜上，以便獲得相對清晰的長距離視力，不過看近處時，它要付出更大的視力調節度，確切地說遠視眼遠近都是看不清的，觀看遠處所要付出的調節量較小，這也是為什么大多遠視眼疾病患者覺得看近處更加舒適的原因.由于屈光度不夠，近處光無法會聚成像在視網膜上.教師通過與學生制作變焦液體透鏡，利用它模仿近視時的晶狀體屈光力太強，也可以說明遠視患者屈光力不足致使成像在視網膜后，通過低成本物理實驗教學，不僅加深學生對相關物理知識的理解和掌握，還可在實驗過程中培養學生善于發現問題能力、提出問題能力以及團結協作能力.此外，在初中物理教學中應用低成本實驗教學，可有效消除學生畏難心理，為其自主思考提供廣闊空間，充分釋放學生的物理思維，不僅可以讓學生真正理解科學探究的精髓，還有助于培養學生的問題意識和探究能力.

4低成本實驗可有效彌補傳統實驗的不足

實驗對提高初中物理課堂教學效率發揮著非常重要的作用，不僅可以活躍課堂氛圍，還可以讓學生在愉悅的氛圍中輕松地掌握相關物理知識.雖然新版物理教材是眾多專業教育者智慧的結晶，每一項實驗都經過了千挑萬選，具有較強的代表性，但也不可避免地存在一些不足，尤其是一些偏遠地區，由于實驗室條件簡陋，實驗器材極度缺失，以至于無法在物理課堂中進行教材上的實驗.不僅如此，教學中安排的實驗，在實際操作中具有一定的難度，且實驗現象不太明顯，僅憑教師口述難以具體地表達出來.而這些傳統實驗遺留下來的問題，均可以借助低成本實驗加以解決.低成本實驗統統來自實際生活，只需經過簡單的重組及合理的設計，就可以組成有效的實驗器材，在展現物理現象這方面發揮著明顯優勢.同時低成本實驗易于操作，有著較高的成功率，在一定程度上彌補了傳統實驗的不足.開發低成本實驗非常簡單，只要多加留意，生活中的各種物品都可以成為物理實驗器材，如礦泉水瓶、橡皮筆、啤酒瓶等.對于學生而言，對低成本實驗物品比較熟悉，且形式新穎、內容有趣，可充分激發學生在物理學習中的積極性和主動性，以此提高學生的物理學習效率.