隨手可做的物理實(shí)驗(yàn)

1 實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的地位和作用

觀察和實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，引起學(xué)生興趣，具有不可代替的重要作用，可見(jiàn)沒(méi)有物理實(shí)驗(yàn)，很難達(dá)到物理教學(xué)目的。

回顧物理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程，可以看出物理實(shí)驗(yàn)自始至終都占有極其重要的地位。所有的物理知識(shí)，都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的基本手段，有其特殊的教學(xué)功能：

（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以使物理教學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際，引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘問(wèn)題，激發(fā)其求知欲望，從而調(diào)動(dòng)他們學(xué)好物理的主動(dòng)性和積極性，引導(dǎo)他們熱愛(ài)科學(xué)。

（2）通過(guò)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，不僅可以使學(xué)生具備一定的感性認(rèn)識(shí)，更重要的是使學(xué)生進(jìn)一步理解物理概念和定律是怎樣在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，從而有效地幫助學(xué)生形成概念，導(dǎo)出規(guī)律，掌握理論，正確而深刻地領(lǐng)會(huì)物理知識(shí)。

（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、自學(xué)能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)方法以及基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步培養(yǎng)他們的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力。

（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究應(yīng)當(dāng)具備的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，科學(xué)的思維方法，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，逐步學(xué)會(huì)物理研究中基本的科學(xué)方法。

鑒于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地位和作用，教師不僅應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)，而且應(yīng)該在教學(xué)中認(rèn)真貫徹以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的原則。

高中生普遍感到物理難學(xué)：課堂教學(xué)過(guò)于教條，教學(xué)與生活中的事物相脫節(jié)，學(xué)生不能融入物理情景中，很大程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。教師應(yīng)有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且許多物理實(shí)驗(yàn)用身邊現(xiàn)有的物品，例如一個(gè)瓶子、一根繩子、一根木棍甚至一個(gè)拖把都可以成為好的演示實(shí)驗(yàn)器材，從而為學(xué)生提供最有效的方式，使其能迅速融入物理情境中。

2 實(shí)驗(yàn)選材要點(diǎn)

安全、隨手可得、貼近生活；現(xiàn)象明顯、對(duì)比度強(qiáng)、可重復(fù)再現(xiàn)；交代清楚實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，抓住主要矛盾。

3 實(shí)驗(yàn)列舉

實(shí)驗(yàn)1 觀測(cè)完全失重現(xiàn)象

選材：空礦泉水瓶、自來(lái)水、小刀

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：對(duì)比戳了孔的水瓶中的水，在瓶子分別處于靜止?fàn)顟B(tài)和沿任意方向拋出后，瓶中的水是否流出。

如圖1所示實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①用小刀在礦泉水瓶上距離底部5 cm處戳一個(gè)直徑0.5 cm的洞；②用手指堵住漏洞，注滿清水，松開(kāi)手指，水飛流而下；③自由釋放；④沿任意方向拋出，請(qǐng)學(xué)生預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

原理講解：瓶子和瓶中的水都只受重力，都具有相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，接觸而無(wú)彈力，所以水不會(huì)流出。

拓展：為什么把兩本書(shū)疊放在一起自由釋放，兩本書(shū)之間接觸而無(wú)彈力？

實(shí)驗(yàn)2 圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件

選材：一根包裝用細(xì)繩、裝有半瓶清水的礦泉水瓶、拖把一把（一根木棍）

（1）繩子約束實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

選材：半瓶礦泉水、繩子一根

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：觀察瓶子（用繩子拴?。┮圆煌乃俾适欠衲芡ㄟ^(guò)最高點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①以較大的速率V1轉(zhuǎn)動(dòng)瓶子，可以通過(guò)最高點(diǎn)（軌跡A）；②以較小的速率V2轉(zhuǎn)動(dòng)瓶子，不能通過(guò)最高點(diǎn)（軌跡B），在到達(dá)最高點(diǎn)之前開(kāi)始做斜拋運(yùn)動(dòng)；③以適當(dāng)速率V3（V2＜V3＜V1）轉(zhuǎn)動(dòng)瓶子，恰好能通過(guò)最高點(diǎn)。

原理講解：原因在于繩子只能提供拉力而不能提供支持力，繩子約束時(shí)，物體要做圓周運(yùn)動(dòng)，速率必須大于某一臨界速度。如圖3所示，

拓展：軌道約束也具有相同的特點(diǎn)。

應(yīng)用：翻滾過(guò)山車(chē)。

（2）桿約束

選材：拖把或綁上一塊抹布的木棒。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：讓桿以不同的速率v轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)最高點(diǎn)。

如圖4所示實(shí)驗(yàn)過(guò)程：①以較大的速率V1轉(zhuǎn)動(dòng)桿，可以通過(guò)最高點(diǎn)；②以較小的速率V2轉(zhuǎn)動(dòng)桿，仍能通過(guò)最高點(diǎn)；③以接近零的速率V3轉(zhuǎn)動(dòng)桿，同樣能通過(guò)最高點(diǎn)。

引導(dǎo)學(xué)生得出桿約束情況下，通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速率沒(méi)有限制。還可以深入探討以不同的速率v通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)物體受到桿給它的彈力。

拓展：光滑管子的約束也具有相同的特點(diǎn)。利用簡(jiǎn)單的物品創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，在教師的啟發(fā)下，通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)獲取最典型的感性認(rèn)識(shí)，通過(guò)最簡(jiǎn)捷的思維活動(dòng)建立概念，總結(jié)規(guī)律，并把理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐，這無(wú)疑是一種有效的學(xué)習(xí)方法，也是教師培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)，提高教育教學(xué)質(zhì)量的有效途徑之一。