根據教學難點設計演示實驗

李江虹

摘要：根據高中物理教材中一些教學難點，利用簡單的實驗儀器和廢棄物自制實驗儀器設計，演示實驗，采用對比性實驗，針對性實驗和矛盾性實驗，使學生獲得與物理概念、規律有關的具體直觀的感性認識，以提高教學質量。

關鍵詞：設計演示實驗突破難點

物理學是以實驗為基礎的科學。實驗始終是研究物理學的重要方法。正如楊振寧所說的：“物理本身是現象而不是推演。”在中學物理教學過程中，實驗是重要的教學方法，課堂演示實驗是應用較多的方式。教學大綱和教材中規定的演示實驗，大多數是結合概念的引出和規律的驗證而進行設計的。依據以上兩點設計演示實驗是完全必要的，通過演示實驗可以指導學生觀察和分析物理現象，獲得生動的感性認識，從而更好的理解和掌握物理概念和定律。

一、用對比性實驗，突破教學難點

物理規律或結論是物理現象的本質，是從大量的物理事實中概括出來的。俗話說：“有比較才有鑒別。”運用對比性實驗，通過改變實驗條件，把所研究的物理現象各個方面的特征揭示出來，或通過不同的實驗把兩個事物進行比較，使學生看到現象的本質，從而達到對概念規律的正確認識。

在必修一中講“超重”和“失重”現象時，往往舉坐電梯的例子。學生對這例子有親身體會能夠理解。但講到物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力等于零的這種狀態，叫做“完全失重”狀態，學生不易理解，成為教學的難點。這時可用一個簡單的對比性實驗突破教學難點。用兩塊磚夾住兩段紙條，靜止在講桌上，請兩位同學上臺來，要求他們在不搬動磚的條件下，分別將紙條從兩磚間拉出來。結果，兩人都將紙條拉斷。分析：當人用力向外拉紙條時，紙條正壓力的大小等于上面磚的重力，紙條有向里的靜摩擦力。在人的拉力和靜摩擦力對紙條的共同作用下，紙條被拉斷。接下來，教師用左手托住磚頭，右手拉住右邊剩下的紙條頭，在磚頭向下做自由落體運動的同時，用右手將紙條輕松拉出。調換右手托住磚頭，左手將左邊的紙條拉出。再請剛剛拉斷過紙條的兩位同學重做教師的演示。通過兩次實驗對比，再對實驗進行解釋：當兩塊磚夾住紙條相向做自由落體運動時他們之間的正壓力為零，處于完全失重狀態，磚與紙條間的摩擦力為零，故紙條在人的拉力作用下被拉出，紙條不會被拉斷。這樣，學生很快就理解了完全失重現象。

二、用針對性實驗，突破教學難點

對中學生來講，來自于日常生活的經歷以及對事物和現象的認識不夠全面，難以達成對事物的理性認識。那么，有針對性的設計一些實驗就非常有必要。做到有的放矢。

電阻率是導體的重要特性。高中物理教材指出：“各種材料的電阻率都隨溫度而變化。金屬電阻率隨溫度升高而增大，因此金屬導體的電阻也隨溫度升高而增大。”學生對此缺乏感性認識，針對這一論述，可以設計一個展示電阻率隨溫度變化的演示實驗，材料選鐵和鎢，因為它們的電阻率溫度系數較大(鐵α=0.0062／度，鎢α=0.0051／度，銅α=0.0043／度)。方法如下，用萬用表測電阻，直接顯示加熱時電阻的變化。取一段直徑為0.5毫米，長為0.5米左右的細鐵絲，密繞成螺線管狀，固定在一個絕緣支架上。用萬用表檔R*I測其阻值，約為0.5Ω，酒精燈加熱鐵絲可達1000℃，其阻值增加到原來的幾倍，表針明顯向左偏轉，說明鐵的電阻率隨溫度升高而增大。

也可用金屬鎢(白熾燈絲)等來做這個實驗，效果會更好。取一只“220V，100W”的白熾燈泡，用玻璃刀的棱角在其根部敲一個小洞，充入空氣后，在沿根部用玻璃刀劃圈后取下玻璃泡。留下螺口、支架及完好的燈絲(注：若直接敲碎玻璃泡，則爆炸時的燈絲極易斷裂)。將取下的燈絲連同螺口旋入準備好的燈座上，用萬用表檔R*10測其電阻阻值約為50Ω。用酒精燈加熱燈絲至“白熾”狀態，阻值約為125Ω。如此簡單的針對性實驗，使學生獲得了感性認識，再結合理論知識，幫助學生全面的認識事物。

三、用矛盾性實驗，突破教學難點

在教學中恰當的設計一些與學生頭腦中前科學概念相矛盾的實驗，對糾正錯誤觀念，建立正確的物理概念起著重要的作用。在平日里，同學們總是認為：只要是同一物體在沒有外力作用的時候，在任何地方對地面的壓力都相等，卻沒有分析它的運動狀態。那么，物體在做圓周運動時對地面的壓力是什么樣的呢?提出這個閫題后用自制的“凸凹橋演示儀”進行演示。當小球靜止的放在凸點時，小球能掉下來，但讓小球從最高點滾到此處卻能順利通過。這說明小球以一定的速度通過凸點時對凸點的壓力比靜止時小。當小球靜止的放在凹點時，能夠安然無恙，但讓小球從最高點滾到此處卻掉下來了。這說明小球以一定的速度通過凹點時對凹點的壓力比靜止時大。學生從看到的結果中得到了答案，但與自己的想法發生了矛盾，這時再結合課本中所講的實例對其進行分析使學生清楚地認識到：物體的受力情況與它的運動狀態有關。還可以根據演示儀給出一些參數，讓學生根據所學的圓周運動的知識求出凸點和凹點的壓力的大小。這樣既解決了學生思想上的矛盾也鞏固了曲線運動的規律。

在實際過程中要遵守曲線運動的規律，要滿足R=2／3h，如果設定h=150mm,那么R=100mm，但這是理想狀態，實際中存在著一定摩擦力。所以，在設計時為使小球能到凸點。設小球下落高度為150mm，凸點的半徑為70mm，凹點的半徑為100mm。在制作過程中，鐵絲一定要平滑，在折彎的時候兩條鐵絲要一齊進行，以保持其一致。