初中物理實驗教學方法的創新思路探究

摘 要：有效推行物理實驗教學一直是物理教師需要關注的問題，為此，教師可以采用探究式學習、啟發式教學和互動式教學等策略來提高教學效果.這些策略可以激發學生的興趣，調動學生學習的主動性，同時提高學生的實驗技能和科學思維能力，促進學生之間的合作學習和創新能力的發展.

關鍵詞：初中物理；實驗教學；創新

中圖分類號：G632"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1008-0333（2024）23-0106-03

收稿日期：2024-05-15

作者簡介：劉登龍（1981.1—），男，安徽省淮南人，本科，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

物理實驗教學是物理學習中必不可少的部分.實驗過程可以幫助學生更深入地理解物理原理，提高實驗操作和思維能力.文章結合探究式學習、啟發式教學和互動式教學等策略，探討提升物理實驗教學效果的方法.

1 基于探究式學習的物理實驗教學策略

探究式學習是一種基于任務驅動的學習方式，旨在通過自主探究物理現象，讓學生發現和解決問題，并分享思考.采用探究式學習策略，可以激發學生的學習興趣和探究精神，提高實驗技能和科學思維能力，促進學生合作學習和創新能力的提升［1］.

例1 在學習電阻一節知識后，某同學想探究液體對電流的阻礙作用，于是選用鹽水并設計了如圖1（甲）所示的電路來探究液體導電性能的影響因素，其中a、b是完全相同的兩個碳棒.

（1）在連接電路時，開關應______；

（2）若某同學想探究液體導電性能和液體濃度的關系，則應該將碳棒按圖1（乙）中______兩種方式插入鹽水中.若將碳棒按圖1（乙）中2、4兩種方式插入鹽水中，他想要探究的問題是______；（根據解析意思，需要改變4中兩個碳棒之間的距離，這樣才會與2中形成對比，需要修改圖示 編輯請注意）

（3）在交流時老師指出某同學設計的電路中有一處不合理的地方，該不合理的地方是______；

（4）為驗證實驗結論是否具有普遍性，應采取的做法是.

解析 （1）為了保護電路，連接電路時，開關必須處于斷開狀態.

（2）根據圖乙可知，影響液體導電性能的因素可能有：液體濃度、液體體積、兩個碳棒間的距離，要想探究液體導電性能和液體濃度的關系，應控制液體體積、兩個碳棒間的距離保持不變，只改變液體濃度，所以應將碳棒按圖1乙中1、2兩種方式插入鹽水中；若將碳棒按圖1乙中2、4兩種方式插入鹽水中，鹽水濃度和液體體積均相同，而兩個碳棒間的距離不同，所以探究的是液體導電性能和兩個碳棒間距離的關系.

（3）當電路中液體電阻過小時，會導致電路電流過大，有可能超過電流表量程，從而損壞電流表.

（4）為了驗證結論的普遍性，需要換用不同液體進行多次實驗，得出普遍規律.

點評 在探究液體導電性能與哪些因素有關的實驗中，控制變量法是一種科學的研究方法，它通過在實驗過程中保持除研究對象外的其他條件不變，以便更準確地觀察和分析研究對象的變化.在本題中，我們需要認真分析實驗條件，包括液體的種類、濃度、溫度、離子種類等因素，以及實驗中所使用的電極、電路和測量儀器等，通過控制這些變量，我們可以更準確地探究液體導電性能與各個因素之間的關系，從而得出科學的結論［2］.

2 基于啟發式教學的物理實驗教學策略

啟發式教學是一種以啟發思路、引導思考為主，讓學生在實驗中主動思考、自主發現問題的學習方式，從而提高學生的實驗技能和創新能力.

例2 為了探究影響電熱的具體因素，某同學設計了如圖2所示的電路.已知燒瓶中盛有質量和初溫均相等的煤油，且R2gt;R1.

（1）在該實驗中，想要探究煤油吸熱的多少，應該通過______（選填“溫度計升高的示數”或“加熱時間”）來測量，該同學為了在較短的時間測量出明顯的效果，選用了煤油而不是水，這是因為煤油具有______特點.

（2）選擇阻值不同的電熱絲串聯，其目的是控制通電時間和______相等.

（3）通電一定時間后，該同學發現乙燒瓶中的溫度計示數升高更快，因此，該實驗的結論為______.

（4）如果該同學想要在此電路中繼續探究電熱和電流之間的關系，那么他接下來需要______.

解析 （1）相同質量的煤油吸熱的多少是通過溫度計升高的示數來反映的；為了在較短的時間測量出明顯的效果，選用了煤油而不是水，這是因為煤油的比熱容小，在吸收相同熱量的條件下，煤油比水的溫度變化更加明顯.

（2）當研究導體產生的熱量與導體電阻的關系時，應選擇阻值不同的電熱絲串聯，其目的是控制導體中的電流、通電時間相同.

（3）甲、乙燒瓶比較，已知通過兩段電熱絲的電流和通電時間都相同，由于R2gt;R1，乙燒瓶中的溫度計示數升得快，所以可得結論是：當電流和通電時間相同時，電阻越大，產生的熱量越多.

（4）要研究電熱與電流的關系，必須移動滑動變阻器滑片，比較通電時間相同時，甲、乙燒瓶中溫度計的示數變化.

點評 在啟發式教學背景下，本題通過焦耳定律的實驗培養學生分析實驗現象得出結論的能力.啟發式教學強調引導學生探索和發現知識，題目通過層層設問，讓學生自己發現問題，進而探究總結規律.在這個過程中，學生需要運用控制變量法來確保只有研究的因素發生變化，其他因素保持不變，這樣才能準確地分析出變量間的因果關系.學生在不同條件下重復實驗，觀察結果的變化，從而加深對焦耳定律的理解.通過這種教學策略，學生不僅學會了如何進行物理實驗，還學會了如何設計實驗、收集數據、分析結果并得出科學結論［3］.

3 基于互動式教學的物理實驗教學策略

互動式教學側重于互動與交流，能夠促進師生之間的互動和學生之間的交流.通過互動式教學，學生可以更積極地參與實驗過程，體驗科學探究的樂趣，培養團隊合作能力和創新意識.

例3 某個研究團隊對兩根長度相同但直徑不同的橡皮筋A、B進行了探究，并將其改造成了簡易的測力計.實驗中，他們將橡皮筋的一端牢固地綁在固定點上，如圖3（甲）所示，然后在橡皮筋的另一端懸掛不同重量的鉤碼，以產生不同的拉力.實驗記錄了橡皮筋所承受的拉力F以及由此引起的橡皮筋伸長量Δx.基于收集到的數據，他們繪制了如圖3（乙）所示的圖表.

（1）若在兩根橡皮筋上同時懸掛重為8 N的小物塊，則橡皮筋A的伸長量為______cm，橡皮筋B的伸長量為______cm.

（2）若使用這兩根橡皮筋來制作測力計以取代彈簧秤，那么由橡皮筋______制作的測力計將擁有更大的測量范圍，而由橡皮筋______制作的測力計在進行力測量時將提供更高的準確度.（均選填“A”或“B”）

（3）將與本實驗中相同的兩根A細橡皮筋并聯起來代替彈簧測力計，能夠測量力的最大值為______N.

解析 （1）由圖3（乙）可知，A橡皮筋在受到的拉力不大于10 N的情況下，B橡皮筋在受到的拉力不大于15 N的情況下，橡皮筋伸長量Δx與橡皮筋受到的拉力大小F變化呈直線，說明橡皮筋的伸長量△x與受到拉力F成正比例函數的關系，FA=kA△xA，FB=kB△xB；由圖3（乙）知，當FA=5 N時△xA=10 cm，FB=10 N時△XB=10 cm，將上面的數據分別代入FA=kA△xA、FB=kB△xB，得kA=0.5 N/cm、kB=1 N/cm，因此FA=0.5△xA，FB=△xB.所以，當在兩根橡皮筋上懸掛重力為8 N的物體時，橡皮筋A的伸長量為△xA=80.5 cm=16 cm，橡皮筋B的伸長量為△xB=81 cm=8 cm.

（2）測力計是根據橡皮筋的伸長與受到的拉力成正比的原理制成的，由圖3（乙）知，A的量程為0－10 N，B的量程為0－15 N，則用橡皮筋B制成的測力計量程大；由圖3（乙）可知，在測量范圍內，如F=5 N時，用橡皮筋A制成的測力計伸長10 cm，而用橡皮筋B制成的測力計伸長5 cm，所以，用橡皮筋A制成的測力計測量的精確程度高.

（3）將本實驗中兩根相同的A橡皮筋并聯起來代替彈簧測力計使用時，由圖3（乙）可知，每根A橡皮筋所承受的最大拉力為10 N，根據二力合成可得兩根相同的A橡皮筋并聯能夠測量的最大拉力為10 N+10 N=20 N.

點評 本題考查彈簧測力計的原理、測力范圍、測量準確程度、合力的知識，體現了數學知識在物理中的應用.在彈簧測力實驗教學中，首先，教師應該簡要介紹彈簧測力計的原理和結構，讓學生了解彈簧測力計的作用和使用方法；其次，教師可以將學生分成小組，進行實驗操作，每個小組可以使用不同的拉力進行實驗，通過手動拉伸彈簧，記錄拉伸量和彈簧彈力的關系，并繪制出相應的圖表；接著，教師可以讓學生相互對比實驗結果，討論實驗結果的差異和原因，通過討論，學生可以深入理解彈簧測力計的測量原理和誤差控制方法；最后，教師可以讓學生進行思考，探討彈簧測力計的應用場景和實際意義，通過思考，學生可以將實驗結果與實際生活相聯系，加深對物理學知識的理解和應用.

4 結束語

綜上所述，基于創新思路的物理實驗教學是高效、有趣、生動的，能夠提高學生的實驗能力和創新能力，促進學生對物理知識的深入理解和科學思維能力的提升.在實際的教學中，教師應該根據學生的實際情況和需求，靈活運用這種教學策略，讓學生從實驗中獲取知識，從交流中增長見識，從創新中獲得成就感.

參考文獻：

［1］ 袁國平.初中物理實驗教學的實踐與思考［J］.名師在線，2023（15）：45-47.

［2］ 葉強.初中物理實驗中創新思維訓練研究［J］.文理導航（中旬），2023（6）：4-6.

［3］ 周強.初中物理實驗試題分類探析［J］.數理天地（初中版），2023（10）：49-51.

［責任編輯：李 璟］