对物理实验创新的思考

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  摘要:创新是一个民族进步的灵魂。笔者对初中阶段的物理常规实验进行了改进,并对改进的方法进行了归类:并列呈现、一体多样、一量多求、就地取材和局部出新。通过这些创新,既利于学生知识的融会贯通,又利于学生的思维发展,较好地拓展了实验效果。

  关键词:教学、物理、实验、创新、方法

  物理是以观察和实验为基础的学科,实验具有形象生动、真实有趣的特点,能为学生物理概念的形成、物理规律的探索和验证创设情境,搭建平台。对原有的物理实验进行改进和创新,不但可以实现用一套器材探索或验证多个知识点,还可以加强对某个知识点的理解深度,同时对培养学生的发散思维和创新能力大有裨益。以下是笔者结合自己的教学经验总结出来的一些实例。

  一、并列呈现

  课本上的有些实验都是一个一个呈现的,消弱了实验的对比度,如果能让研究某一因素的几个实验同时呈现,为学生营造了强烈的视觉冲击,学生马上就会得出正确结论且经久不忘。

  在探究“牛顿第一定律”实验中,原实验是让小车从斜面顶端滑下三次,分别滑到毛巾、棉布和光木板上,改进后实验是把三个斜面竖直叠放到一起,三辆小车都放到斜面顶端,用电磁铁控制着,三个斜面对应的平木板上从上到下依次铺毛巾、棉布和什么也不铺。电磁铁断电后,三辆小车同时从斜面顶端滑下,学生一下子就可以得出“平面越光滑,小车前进的距离越远”。

  在探究“阿基米德原理”的实验中,我对课本上的实验进行了改进,把两个一样的弹簧测力计,分别挂在两个等高的铁架台上,第一个弹簧测力计测了物块在空气中的重后,往物块下放一自制溢水杯(大号废弃的饮料瓶,侧壁上插一根弯曲玻璃管),第二个弹簧测力计下挂一个轻质塑料袋,让弯曲玻璃管插入塑料袋中,向下移动第一个铁架台的支架,让弹簧测力计下的物块慢慢浸入溢水杯中,直至浸没,溢出来的水会流入塑料袋中,这样学生很方便的就计算出F浮= G排。

  在研究“物体浮沉条件”时,我准备了三个一模一样的乒乓球,讲课时用夹子一个一个的夹住浸没入大量筒的水中,松开夹子,结果学生们看到第一个球上浮,最终漂浮;第二个球下沉;第三个球悬浮,激发了学生的学习兴趣。其实我在准备实验时,下沉和悬浮的乒乓球中装入了不同质量的食盐造成的。

  在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,我直接用三块海绵、四块砖把三个情景同时呈现:情景一是一块砖平放在海绵上;情景二是两块砖叠放在第二块海绵上;情景三是一块砖竖放在第三块海绵上。

  二、一体多样

  同样一个实验,在不改变器材的情况下,只是把实验过程改一改,给学生一个惊奇,从而加深对知识的理解。

  在演示“杠杆平衡条件”实验中,教师在杠杆尺左边挂两个钩码、右边挂三个钩码,杠杆平衡。这时,教师可以问如果左右各去掉一个钩码,杠杆哪端下沉?让学生先猜想,教师再做给他们看。还可以在杠杆尺左右两端分别挂好几串钩码,平衡后,让学生找其中的规律,会加深学生对这一知识点的理解。

  在讲解用托盘天平称质量时,教师先左盘放物体右盘放砝码进行实验,让学生操作熟练正确读数后,然后改为左盘放砝码右盘放物体,并移动游码使天平平衡,让学生思考物体的质量为多少,最后再左物右码的测量来验证结果;还可以制作一个不等臂天平,让学生用它测质量。学生通过思考、讨论、动手操作后,会得出“左边=右边+游码”的万能公式和不等臂天平所测物体的真实质量等于两次所测质量乘积开方。

  在杠杆的应用实例“木棒撬大石头”实验中,以小石头为支点的向下压木棒来撬石头和以地面为支点向上推木棒撬石头,可以示范并向学生提问:“哪一种方法更省力?两种方法还各有哪些优点和缺点?”来活化思维。

  在演示声音在固体中传播时,可以自制一个土电话,一根长棉线穿在两个一次性纸杯的底部,当线绷紧时,一个人对着纸杯轻声说话,另一个人会通过另一个纸杯听到清晰的说话声。现在教师用手把棉线用手指指甲盖掐住,让学生感受能否听到声音,把棉线松弛,还能不能听到声音?在棉线上再系一根棉线和纸杯,两根线均绷紧后,看一下第三位同学能否“窃听”到信息?这个实验经过这样改造,会变得更加丰富有趣,吸引着学生进一步探索并树立学以致用的思想。

  在做“真空不能传声”实验时,提前在玻璃罩内放入一些泡沫塑料颗粒。抽气机把玻璃罩的空气抽的越来越少,这是学生会听的铃声越来越弱。停止抽气,打开玻璃罩底部的进气阀,随着外界空气的进入,这些泡沫颗粒会飞舞起来,很直观的反应出来玻璃罩内部在吸入空气,同时学生们会听到铃声变得越来越大,真切感受到了真空不能传声。用塑料袋裹住正在发声的电铃,放入盛有水的水槽中,仍然能听到铃声,说明液体也可以传声。

  三、一量多求

  一个待测物理量,运用多种测量方法去测量,加强了知识间的联系,同时培养了学生的发散思维。

  测物体在液体中受到的浮力可以归纳为四种方法:1、二次称重法。用弹簧测力计测一下物体在空气中的重力G,再把物体浸没在液体中,记下弹簧测力计的示数F/(物体在液体中的重)则物体此时在这种液体中收到的浮力为F浮=G—F/。2、压力差法。根据浮力产生的原因,物体浸在液体中受到的浮力等于物体受到的液体向上和向下的压力差,即浮力等于物体下表面受到的液体向上的压力减去物体上表面受到的液体向下的压力。3、利用阿基米德原理进行计算求解。4、根据物体浮沉条件进行求解。

  测物块(密度大于水)密度八种方法:(一)分门别类法。即分别测出物块的质量和体积,再进行组合。测物块的质量方法:1、用天平测质量;2、用弹簧测力计测物块的重力,在根据m=G/g算出质量。测体积的方法:1、对于规则的固体,可以用刻度尺测出它的长宽高,三者的乘积即为它的体积。2、用排水法测出物块的体积;3、用排沙法测出物块的体积。进行排列组合之后,可得出六种方法。(二)“二次称重法”测物块的密度。用弹簧测力计在空气中称一下物块重G,细线拴物块没入水中,再称一下它在水中的重G/,则ρ=Gρ水/(G-G/)。(三)“三次称质量法”测物块密度。先用天平称出物块的质量m1,再用天平称出空烧杯的质量m2,然后用细线拴物块,浸没在溢水杯中,用烧杯收集溢出来的水后,再用天平称一下此时烧杯的质量m3,则物块的密度为ρ=m1ρ水/(m3-m2)。

  四、就地取材

  我们身边有许多材料,如:矿泉水瓶、食用油壶、一次性使用输液带、一次性使用注射器、药瓶等等,对他们进行妥善利用,可以拉近物理学与生活的距离,让学生深切的感受到科学的真实性。

  在讲光的直线传播时,可以制作小孔成像仪。取两个牙膏包装盒或节能灯包装盒,大小相差不多。把小牙膏盒两端开口,其中一端蒙上一层一次性白色塑料袋,双面胶固定,大牙膏盒一端开口,一端封闭,封闭端用针扎一小孔。把小盒套入大盒中,眼睛透过小盒开口看点燃的蜡烛的烛焰,会看到倒立烛焰的像。像变大变小可以通过推拉小牙膏盒实现。

  在讲物体的浮沉条件时,可以制作一个浮沉子来引入新课。矿泉水瓶中灌水,离瓶口留大约四厘米的空隙,取一个空玻璃小药瓶,内灌适量水,倒扣在矿泉水瓶的水中,通过调节药瓶的装水量使其漂浮(只使其很小一部分露出水面即可),拧上矿泉水瓶瓶盖,挤压瓶子,小玻璃瓶会随之上浮或下沉。

  在讲浮力的应用这个知识点时,可以自制潜水艇。拿一个玻璃小药瓶,把一次性输液器的三通管插在药瓶橡胶塞上,塞外的一根管上接上一次性注射器,向外拉注射器的活塞,水会进入药瓶中,瓶下沉;向里压活塞,瓶内水会排出来,瓶上浮。

  五、局部出新

  对一个物理实验的局部进行改进,可简化计算或者使测量更精确。可达到“手术小,花费少,效果好”的效果。

  在凸透镜成像实验中,凸透镜的光具座前侧有一把刻度尺,刻度从左到右为0——90cm,做实验过程中物距、像距读取时得进行加减,不太方便。如果把刻度尺改造成中间为零刻度线,两边各45cm,就可以直接读出物距和像距。

  凸透镜成像时,蜡烛火焰在光屏所成的像与烛焰进行比较,到底是缩小、放大或等大的,临界点时不太明显。如果把蜡烛换成画有小方格的光屏,光屏正面连有三个发光二极管组成的三角形,同时承接像的光屏上也画上小方格,做实验时一下子就可以比较出来成放大、缩小还是等大像。

  在证明大气压的存在时,可以用“灯泡里的喷泉”来加深学生的印象。把一个废旧灯泡去掉金属头,灯口处浸入水中,拿尖嘴钳夹破灯口处,会看到染成红色的水喷涌而入,证明了大气压的存在。

  在演示大气压强的存在实验中,“瓶口吞鸡蛋”实验比较麻烦,一是鸡蛋要煮熟,二是鸡蛋只能比瓶口略大。用充气的气球替换掉鸡蛋,既简单效果还明显。具体做法:先将气球充气至直径比广口瓶直径略大,并用丝线将气球口扎紧,不使之漏气。在广口瓶底部铺细沙,讲一小块点燃的脱脂棉迅速放入瓶中,待脱脂棉燃烧完后,立即将充气气球紧放在广口瓶上,就会看到气球逐渐变形,慢慢被吞入瓶中。

  总之,同样的实验现象可以通过不同的方法来实现。只要我们经常带着物理的眼光去看日常事物,做一个生活的有心人。在模仿的基础上比较,在比较的基础上改进,在改进的基础上创新,就能够发现奇妙,化腐朽为神奇,使我们的物理课堂焕发出迷人的光彩。

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