高中物理課堂演示實驗的教學探索

魏鵬祥

摘要：在高中物理課堂上，運用演示實驗講解物理知識的方法，既能引起學生的興趣，又能使學生的思維能力得到充分發展，從而取得較好的教學效果.因此，本文試圖從多個角度對高中物理演示實驗教學進行探討與研究.

關鍵詞：高中物理；演示實驗；教學探索

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2023）15-0110-03

物理學是一門基于實驗的自然科學.在課堂上，一個好的演示實驗既可以激趣，又可以讓學生深度學習逐漸發生.演示實驗不但能清晰地向學生呈現所要學習的物理知識，而且能指導學生進行觀看、思考，與課堂教學相結合，讓學生了解物理的基本原理與法則，取得“事半功倍”的教學效果.

1 創設演示實驗問題情境

在物理課堂教學中，創設合適情境有利于學生邏輯思維培養和高中物理課堂教學順利開展.而實際教學實踐中，有的教師經常采用“口述+板演”的方式來上課，想要使課堂效果更好.事實上，再怎么形象地描繪一個物理現象，也比不上讓學生去觀察這個現象本身.好的演示實驗，可以讓學生對事物的本質特點有一個準確地認知，進而自然而然地投入到物理的學習中去.

例如：在講授“電感和電容對交變電流的影響”時采用兩個比較實驗進行教學，收到了良好的教學效果.第一步，教師可以在電路中設置電感、電燈泡、電容，如圖1.實驗正式開始，學生能看出：閉合電鍵，L1發光，L3逐漸變亮，L2不發光.學生用所學的內容進行解釋：電容無法“通直流”，因而沒有電流流過L2；當開關閉合時，感應線圈產生自感電動勢，從而阻止原電流增大，因此，L3逐漸變亮.接著，將一個正弦交流電通過一個低頻率信號產生器，如圖2，并且有的學生能發現：L1發光快速，L2和L3也能發光，但卻不如L1亮.這時，學生會產生疑問：L2為什么也能發光？這一幕立刻在學生的腦海中制造出一種“興奮劑”，讓學生的思想活躍起來，好奇心從內部被喚醒.經過深入的研究，學生明白了容抗Xc=12πfC與感抗XL=2πfL分別反應電容和感應線圈對直流電流的阻礙效應，從而建立一個更為完整的知識體系.

又例如，“電能的輸送”的教學是對學生綜合知識的整合，目的是解決實際的問題.一般的教學方法都是先告訴學生線路上有沒有電阻值，然后通過分析損耗功率的表達式，研究如何減少線路的損耗.在物理教學中要根據實際來生成問題，因此，教師進行了一個模擬實驗：利用學生電源，輸出4 V-6 V的交變電流，用兩條鎳鉻金屬線作為輸入線路，通過導線將小燈泡接入電路.讓學生從電流的入口處沿著導線將絕緣夾慢慢地滑到另外一頭，并注意到燈的亮度.學生觀察到電燈泡在不斷地變暗，并對其進行解析，從而得到了電力的損耗，提出減少傳輸損耗的建議.

2 展示物理演示實驗過程

解決物理學問題的困難在于了解物理過程，并能根據各種物理過程應用相關的物理學定律來解決問題.現代認知理論認為，物質的觀念和法則是基于對物質的理解而形成的，這種意識是通過思想的介入而形成的.在經過不斷地思考，形成物理概念和規律.但是有些物理問題所涉及的物理過程是很抽象的，教師可以通過設計一個具體的演示實驗來展示這個過程，這樣就可以把整個物理過程呈現給學生，讓學生易于理解.

例如：同樣是“電能的輸送”一節，其中核心問題是電壓、電流和功率之間的關系，僅靠理論解析，很難讓學生理解和把握.教師講授時，首先從理論上進行剖析：輸電線路上損耗的功率為：P損=I2R，設輸電電壓為U，當輸送P不變時，按照P=UI，可以得到以增加傳輸電壓來減小傳輸電流，從而減少電力損耗.利用自制的“高壓輸電演示器”，如（圖3），進行一次常規電壓和高電壓傳輸的比較：將輸電電阻換成20 Ω的固定電阻器，然后在兩個電阻體上涂上一層牛油.把常壓傳輸線（上述支路）和高壓傳輸線（以下支路）連接起來，給相同的燈泡L1和L2供電.可以清楚地看出，經過高壓傳輸的燈，要比正常情況下的燈要明亮得多，而且在常壓下，電線上的牛油會因為加熱而冒煙，而在高壓電線上并不明顯.這一實驗結果表明，與常規電壓相比，高壓傳輸的損耗較小，用戶能得到的電力更多.怎樣做好理論上的解析？首先來看看高壓輸電支路，燈泡L1兩端的電壓UL1=U1-I1R；再看高壓輸電支路，UL2=n2n1U1，I2=n1n2I1，U3=U2-I2R，燈泡L2兩端的電壓UL2=U4=n4n3U3.實驗中，當選用同一類變壓器，選擇線圈匝數.n1n2=n4n3=18，由以上公式得：UL2=n2n1×n4n3U1-n1n2×n4n3I1R=U1-164I1R.可見，UL2>UL1，則L2比L1亮.

3 借助演示實驗突破教學重難點

高中物理學的每一章都有很多難點，這些難點阻礙了學生的思維發展.如何破解這些難題，恰恰反映了教師的教學水平.教師可以對某些抽象的教學內容進行演示實驗，使學生能夠更好地理解知識的本質.

例如：在學習“楞次定律”時遇到這樣一個習題：“當長直線導線（環形表面與導線相垂直，而長直線導線穿過環形的中央）通入電流，可以確定生成的電流是多少”有一個選項，學生有很大的可能會犯錯誤.“維持電流不變，讓導線環繞圓環的垂直方向轉動.”此部分太過抽象，學生容易出錯.教師用一個帶有把手的圓鋁片和一個圓的硬質紙板來示范，如圖4所示.圖4

用一個與鋁片相垂直的直桿作為導電的金屬絲，在鋁片上畫幾個同心圓來代表磁感線.沿著直徑在硬紙片上切出一條線，把鋁板插進去.以直徑為圓心旋轉鋁板，可以看到無論怎么旋轉，穿過紙板的磁通量和穿出的磁通量都是一樣的，磁通量始終是0.

在高中物理教學中，優秀的演示教學既可以體現物理學的美感，又可以促進學生對物理學的認識，從而使學生的綜合素質得到全面的提升.可以說，一個好的演示實驗就像美妙的琴弦撩撥著學生的心靈，給學生彈奏出悅耳的物理樂章.因此.教師要在教學時進行相關的演示教學以幫助學生理解和掌握物理知識.

參考文獻：

［1］?蔣康紅.通過創新教學策略構建高效高中物理課堂[J].天天愛科學（教學研究），2019（08）：135.

[2] 許文龍.新課程理念下高中物理演示實驗教學研究[D].金華：浙江師范大學，2009.

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