初中物理課外實踐活動設(shè)計

徐繼迎

［摘 要］實驗在物理教學中有著重要的地位，是開展教學活動的有力支撐。文章通過探究趣味靜電實驗，完成該實驗在課外實踐活動中的設(shè)計，并借此探索趣味靜電實驗的發(fā)展新方向，以培養(yǎng)初中學生的發(fā)散思維能力和動手能力。

［關(guān)鍵詞］靜電實驗；課外實踐；活動設(shè)計

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）17-0045-04

《義務(wù)教育物理課程標準（2022年版）》明確指出：義務(wù)教育物理課程以發(fā)展學生為本，以提高全體學生核心素養(yǎng)為宗旨。義務(wù)教育物理課程不僅應(yīng)注重科學知識和技能的傳授，而且應(yīng)注重對學生學習興趣、探究能力、創(chuàng)新意識以及科學態(tài)度、科學精神等方面的培養(yǎng)。隨著初中物理課程改革的深化，初中物理實踐活動顯得尤為重要。

一、課外實踐活動的要點

（1）課題選取

在選擇初中物理課外實踐活動課題時，要基于初中學生的年齡特點和所處的實際環(huán)境，考慮學生課外時間的安排，以及教材涉及的知識，再加上實踐活動本身生活化、趣味性、與課堂教學關(guān)聯(lián)性的要求，選擇的題材應(yīng)該可以設(shè)計多種實驗，便于學生上手操作，尤其是實驗材料要易于獲取，實驗現(xiàn)象要明顯以便于觀察，要能有效激發(fā)學生的學習興趣。

（2）實施策略

課外實踐活動要求從實際出發(fā)，確保學生能利用已經(jīng)掌握的知識，或雖然未知但學生通過自學能夠掌握的或在教師的指導下易于接受和掌握的知識解決問題。課外實踐活動的開展形式有很多種，在《中學物理教學概論》第十一章《中學物理實踐活動》中定義：中學物理實踐活動是指有目的、有計劃、有組織地安排各種學生親身實踐的物理教學活動。實踐活動的形式主要有以下幾種：①參觀與課外觀察；②家庭實驗與室外實驗；③物理科學宮與物理游藝晚會；④物理綜合小組；⑤物理教具制作小組；⑥物理演講會或物理墻報；⑦物理競賽。

本文以靜電實驗為例設(shè)計實踐活動，提供②④⑤⑥四種形式的課外實踐活動設(shè)計案例供讀者參考。初中學生對生活中常見的靜電現(xiàn)象很熟悉，靜電實驗本身涉及的物理知識并不復雜，可以基于課堂教學中獲得的知識，結(jié)合日常生活經(jīng)歷，用生活中常見材料作為實驗器材，如塑料飯盒、氣球、PVC管、毛巾等物品。

（3）注意事項

在設(shè)計課外實踐活動時，方案應(yīng)該具有可操作性，且可以重復，具有一定的靈活性及拓展性，鼓勵學生在實踐探究過程中發(fā)現(xiàn)問題、創(chuàng)新實驗，進而有效激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)造性，同時注重幫助學生在實踐中掌握知識和物理思維方法。在實踐活動中，教師應(yīng)提醒學生重視實驗記錄的完整性和準確性，將實驗記錄作為評估學生實踐成果的依據(jù)。在課外實踐活動中，教師一定要注意活動的安全性，確保不會對學生造成傷害。

二、實驗原理

物理靜電實驗主要分為兩類：利用摩擦起電和高壓靜電開展實驗。根據(jù)本課題研究目的，采取摩擦起電的方式獲得電荷。摩擦起電的原理是通過摩擦使物體上一些電子脫離原子核的束縛，轉(zhuǎn)移到另外的物體上，從而導致一個物體失去電子帶正電，另一個物體得到電子帶負電。摩擦起電的本質(zhì)就是通過摩擦使電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上。由于本課題所列舉的實驗常通過摩擦使PVC管帶電，因此這里特地解釋摩擦起電的原理。

感應(yīng)起電也包含在其中。感應(yīng)起電是當一個帶電體靠近導體時，由于同性相斥、異性相吸的電荷原則，導體中的電子會產(chǎn)生趨向或遠離帶電體的運動，導致靠近帶電體一端的導體所帶的電荷與帶電體的電荷相反，遠離的一端帶相同電荷。

三、具體實驗

（1）吸引紙屑

器材：毛巾、塑料飯盒、紙屑。

操作：將被毛巾摩擦過的塑料飯盒靠近紙屑。

現(xiàn)象：紙屑被塑料飯盒吸引，有些紙屑相互連接（如圖1）。

原理：用毛巾摩擦塑料飯盒，由于摩擦起電，會讓飯盒成為帶電體。帶電體可以吸引輕小物體，而吸引輕小物體的本質(zhì)原因是小紙屑靠近帶電體——塑料飯盒，其一側(cè)帶與飯盒相反的電荷，另一側(cè)帶與飯盒相同的電荷。異種電荷相互吸引，所以紙屑被飯盒吸引。

（2）旋轉(zhuǎn)吸管

器材：吸管、毛巾、玻璃球。

操作：用毛巾摩擦吸管后，將其放在玻璃球上使其靜止，然后將兩只手分別放在吸管的兩端的異側(cè)，讓手靠近吸管。

現(xiàn)象：當手靠近吸管時，吸管向著手的方向開始旋轉(zhuǎn)，好像手掌吸引著吸管。

原理：當用毛巾摩擦過吸管后，吸管會帶上電荷，而人體是一個輕微帶電體，所以兩個帶電體會相互吸引。

（3）滾動的易拉罐

器材：毛衣、空易拉罐、PVC管。

操作：將PVC管和身上毛衣相互摩擦，然后用PVC管吸引桌上空易拉罐。

現(xiàn)象：易拉罐隨PVC管的移動而移動。

原理：通過用毛衣摩擦PVC管，使PVC管帶電，由于感應(yīng)起電，易拉罐靠近PVC管的一側(cè)后，會帶與PVC管相反種類的電荷，由于異種電荷相互吸引，易拉罐會隨PVC管的移動而移動。

（4）彎曲的水流

器材：塑料杯、水、臉盆、PVC管、毛衣。

操作：在空塑料杯的底部扎一個可以讓水流出的小孔，在毛衣上摩擦PVC管，將塑料杯注滿水，用PVC管吸引杯中流出的細小水流，并用臉盆接水。

現(xiàn)象：PVC管靠近水流時，水流向PVC管方向偏轉(zhuǎn)。

原理：因為靜電感應(yīng)，導致線狀水流一側(cè)感應(yīng)帶上相反電荷，由于異種電荷相吸，因此水流發(fā)生偏轉(zhuǎn)。同時由于帶同種電荷互相排斥，因此水流會向四周散開來。

（5）驗電器

器材：玻璃瓶、木塞、鐵絲、鋁箔片、老虎鉗、PVC管、毛衣、吸管。

操作：將玻璃瓶清洗干凈，用電鉆事先在木塞上鉆一小孔，將一小截吸管塞進小孔中。然后將鐵絲上端彎成螺旋狀，下端穿過吸管，再用老虎鉗將下端彎曲成勾，將兩片鋁箔掛在下端，接下來將木塞塞在玻璃瓶口（塞緊）。在毛衣上摩擦PVC管后，將其靠近鐵絲。

現(xiàn)象：PVC管靠近鐵絲，兩片鋁箔張開成一定角度。遠離鐵絲，鋁箔片閉合恢復原狀。

原理：毛巾摩擦PVC管，可使PVC管帶電，當PVC管接觸驗電器頂端的鐵絲時，自身所帶的電荷會傳到玻璃瓶內(nèi)的鋁箔片上。鋁箔片帶同種電荷，會因相互排斥而自動分開，張成一定角度。根據(jù)兩箔片張角的大小，可估計物體帶電量的大小。

（6）日光燈發(fā)光

器材：輝光球、三根30 ㎝長日光燈管。

操作：將三根日光燈管繞輝光球圍成三角形，首尾相接，給輝光球通電。

現(xiàn)象：三根日光燈管發(fā)光。

原理：在日光燈管的兩極間加上足夠高的電壓時，或者周圍加上高頻電場，導致管內(nèi)的稀薄氣體產(chǎn)生輝光放電。當日光燈靠近時，其自身充當了一個接地的電極，球內(nèi)的高壓電子被吸引過來擊穿日光燈管內(nèi)的氣體使日光燈點亮。

四、課外實踐活動設(shè)計案例

（一）家庭實驗——“彎曲的水流”實驗的設(shè)計

［地點］家里。

［課標相關(guān)內(nèi)容］探究摩擦起電，以及帶電體可以吸引輕小物體。

［活動主題］彎曲的水流。

［目的］（1）了解摩擦起電的原理；（2）觀察帶電體可以吸引輕小物體的現(xiàn)象；（3）培養(yǎng)學生動手實驗的能力。

［活動過程］

準備器材：水、塑料杯、PVC管、毛巾、臉盆。

指導：1.實驗準備。教師展示該實驗的圖片，講解實驗操作方法。

2.學生在家中與父母配合進行實驗，拍攝視頻。利用課本知識對實驗現(xiàn)象進行解釋，撰寫一篇百字小短文，其中包括實驗原理分析、實驗中遇到的困難、對實驗進行改進的想法。

3.全班匯總，展示實驗視頻，交流討論實驗心得。

點評：本課題的實驗現(xiàn)象明顯，學生在實踐過程中體驗了如下流程：初步了解—動手實驗—理論分析—得出結(jié)論—撰寫報告并交流。在課題研究過程中，從學生實驗到成果獲得，全程都是以學生為主體的。實驗都是由教師和學生、家長共同完成，有效培養(yǎng)了學生分析實驗現(xiàn)象及設(shè)計創(chuàng)新實驗的能力。

（二）物理教具制作小組——“驗電器”實驗的設(shè)計

［地點］課外。

［課標相關(guān)內(nèi)容］探究驗電器的構(gòu)造以及靜電感應(yīng)。

［活動主題］驗電器。

［目的］（1）了解驗電器的本質(zhì)；（2）理解靜電感應(yīng)的原理；（3）培養(yǎng)學生自制實驗教具的能力。

［活動過程］

指導：1.教師展示驗電器的模型并介紹其使用方法，提供一種自制驗電器的方案，并展示材料和成品。如利用玻璃瓶、木塞、鐵絲、鋁箔片、老虎鉗、PVC管、毛衣、吸管等。提示學生可改進實驗，如改進實驗材料等。

2.確定研究目的后將學生分組。學生組內(nèi)討論分工，準備實驗器材。

3.小組合作制作驗電器，檢驗器材的實驗效果，思考實驗失敗的原因及解決遇到的困難。

4.小組代表全班展示，交流心得。

點評：本課題重在培養(yǎng)學生的動手實驗?zāi)芰Γ瑢W生不僅通過實驗運用課堂所學知識，還對課堂教具的本質(zhì)構(gòu)造有了更深刻的了解。

（三）物理綜合小組——“移動的易拉罐”實驗的設(shè)計

［地點］課外。

［課標相關(guān)內(nèi)容］嘗試使PVC管帶電并吸引易拉罐。

［活動主題］移動的易拉罐。

［目的］（1）了解摩擦起電的原理；（2）觀察實驗現(xiàn)象，思考本質(zhì)原因。

［活動過程］

指導：1.學生分組，布置實驗課題，展示實驗示意圖。小組討論實驗所需器材，并思考是否可以對實驗進行改進。

2.學生帶材料進課堂，按照小組動手實驗，教師巡視指導。

3.實驗完成后，小組交流匯報，探討開發(fā)實驗的新方向。

點評：本課題重在培養(yǎng)學生的實驗開發(fā)能力，能否從已有的實驗中找到可以開發(fā)的新方向。本實驗過程中，學生自主性較強，教師應(yīng)盡量少干預，只給相應(yīng)的基礎(chǔ)指導，讓學生有更大的探究空間。

（四）物理演講會——“旋轉(zhuǎn)吸管”實驗的設(shè)計

［地點］課外或家里。

［課標相關(guān)內(nèi)容］探究人手吸引吸管的原因。

［活動主題］旋轉(zhuǎn)吸管。

［目的］（1）了解人體是一個輕微帶電體；（2）探究人體吸引吸管的原因；（3）培養(yǎng)學生的動手實驗?zāi)芰Α?/p>

［活動過程］

指導：1.學生分組，教師展示實驗器材，向?qū)W生演示實驗現(xiàn)象。

2.學生動手操作，討論實驗原理。

3.學生借助學校或家中電腦查閱有關(guān)資料，了解人體吸引吸管的真實原因。撰寫一篇演講稿，在課堂上進行演講討論。

點評：本課題不同于以往的實驗探究，它是向?qū)W生直接展示實驗，思考該實驗的原理并撰寫論文，意在考查學生的文獻搜索能力和語言組織能力。對演講稿中不明確的物理問題，教師可及時給予指導，指出學生模糊的概念。

五、小結(jié)

筆者完成了有關(guān)靜電實驗的探索和一系列趣味靜電實驗在課外實踐活動中的設(shè)計，具體結(jié)論如下：

（1）可以幫助中學生理解靜電知識。本文圍繞中學教材中的靜電知識開展靜電實驗，靜電實驗的形式千變?nèi)f化，現(xiàn)象也豐富多樣，能夠充分吸引學生的注意力，激發(fā)學生的探究興趣。同時也能通過小組討論，采用“頭腦風暴”的形式，提出更多新穎的想法，在原有實驗的基礎(chǔ)上進行改進。可以利用相同的器材做多種實驗，或者一個實驗利用不同材料，進行多次開發(fā)。對實驗涉及的知識，學生可以理解得更加透徹，學生在模仿實驗和改進實驗的過程中可以加深對靜電知識的理解。

（2）可以培養(yǎng)學生動手實驗的能力。由于課堂上資源有限，無法每次都保證開展分組實驗，有時只能請幾個學生上臺分組實驗，其余學生無法親身經(jīng)歷感受實驗，長此以往，會導致沒有參與的學生對物理的學習興趣降低。對課堂上產(chǎn)生無法解決的問題，或是學生的其他猜想，可以在課外進行補充，鼓勵學生動手實驗，在實踐中驗證自己的猜想，進而培養(yǎng)學生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

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