物理教學“妙筆生花”

夏　軍

物理是一門以實驗為基礎的學科,作為實驗教學的重要組成部分,演示實驗有著不可替代的重要作用。物理演示實驗教學,可以激發學生對物理學習的興趣,培養學生的物理觀察能力、思維能力和物理實驗操作能力。作為物理教師,應該重視演示實驗,做好演示實驗,切實提高課堂教學效率。

筆是學生手中必不可少的文具之一,在實際的物理課堂教學中,筆不僅僅是學生書寫的工具,如果我們開動腦筋,更可以讓它變成非常好的演示實驗器材。通過巧妙、有效地使用手中的筆,學生可以更好地把握一些物理概念,形成清晰的物理思維。在實際教學過程中,筆者把筆作為一種重要的演示實驗器材,對物理教學中筆的使用作了一定的思考,取得了較好的教學效果。

一、巧用“筆”,變演示實驗為學生實驗

1.作為演示實驗器材,必須直觀明了,簡單易懂,原理清晰,易于把握。

“筆”作為書寫工具,是每個學生手中都具有的,課堂上無需介紹,每個學生都可以完成,也不存在后排同學看不清的問題。例如,課本中振動曲線的畫法,我們可以用筆來前后移動,模擬質點的振動,另一位同學在垂直于振動方向上勻速拉動一條白紙帶,這樣筆尖就在紙帶上會出一條振動曲線(圖1)。

2.演示實驗往往是一人演示,眾人觀察,所以現象必須明顯,用筆作為實驗器材,可以讓每個學生自己親自動手,對實驗現象有最深切的感受,對于用筆所研究的問題有著較好的把握,因為它就真實地出現在自己身邊。

例如,在講解牛頓第一定律(慣性定律)中,講到慣性的時候,可以將一支鋼筆的筆套拔出一些,使鋼筆從一定高度處落下(筆頭向上),則在鋼筆落到桌面以后,就會發現鋼筆的套被套緊了(圖2)。這個實驗既簡單,又明了,很能說明問題,由于是自己親手做的,學生肯定會有深切的感受,對于慣性會有較好的理解和把握。

3.人們常說“興趣是最好的老師”,用“筆”作為演示實驗器材,讓學生有耳目一新的感覺,讓每個學生都躍躍欲試,發現自己手中的筆除了寫字以外,還可以當實驗器材。

例如,在壓強的講解中,可以讓學生把一支筆豎直放置,并先后把筆尖和另一端放在自己的手心上,由手掌的痛覺來感受在相同作用力下,由于接觸面積不同所導致的壓強的不同(圖3)。

這樣做更促使學生去思考,去開發、探索用筆所能做的更多的簡單而直觀的演示實驗,不僅可以激發學生學習物理的興趣和探究的欲望,而且能啟迪學生的思維,培養學生良好的心智技能,對于培養學生多方面的能力有著很大的作用,這正是我們一直提倡的素質教育所在。

二、巧用“筆”,講清物理概念

在物理課堂教學中,物理概念的教學是抽象的,往往讓學生難以把握,怎樣讓學生在頭腦中建立并掌握其相應的物理概念呢?如果在講解一些物理概念時能夠很好地讓學生用好手中的筆,特別是在一些為建立、鞏固物理概念的定性試驗中,沒有必要選擇精密而復雜的實驗裝置,只用一支筆往往可以起到事半功倍的效果。

1.在講解《彈力》這一部分內容的時候,怎樣向學生說明桿可以產生任意方向的彈力,也就是桿所產生的彈力的方向不一定是沿著桿的,而是可以和桿之間有任意的夾角呢?

此時,可以用筆(當做桿)和書(或文具盒)配合,進行這個演示實驗,將書放在水平桌面上,先使筆與桌面平行并且和書垂直去推書,這時筆所產生的彈力是沿著筆的,然后使筆和桌面之間成一定的角度,再去推書,這時筆所產生的彈力的方向仍然是水平的,但是已經和筆有一個夾角了,并且這個夾角還是可以不斷變化的(圖4)。

2.在講解《摩擦力》這一部分內容的時候,怎樣對學生講述摩擦力的方向可以和物體的運動方向之間無直接聯系并且和物體的運動方向之間可以有任意的夾角呢?

同學和老師可以一起做,用大拇指和食指拿住一支筆,使筆豎直放置并且保持靜止,這時可讓學生去分析,容易得出此時摩擦力的方向是和重力的方向相反,豎直向上,此時可以使筆沿水平方向運動,這時摩擦力的方向是和運動方向垂直的,然后可以使筆向任意方向作勻速運動,則很容易說明摩擦力的方向可以和物體的運動方向之間有任意的夾角(圖5)。

3.在講解《摩擦力》這一節的內容時,可以讓學生做這樣一個實驗,將兩只手的食指水平并排放置,再將一支筆放在手指上,然后將兩只食指同時向里靠攏,這時可以發現筆并不是靜止的,而是一會兒向左動,一會兒向右動。利用這個小實驗,可以說明最大靜摩擦力和正壓力之間的關系(圖6)。

4.對于物體能不能在所研究的問題中被看做質點,例如火車過橋是能不能被看做質點的問題,可以用筆來模擬火車,用書來模擬現實生活中的橋,從而說明火車過橋時,應從車頭上橋到車尾離橋為止,此時火車的長度不可以忽略不記,所以此時火車不能被看做質點。

5.在圓周運動這一部分內容中講解線速度和角速度之間關系的時候,可以讓筆在學生的手中繞著筆的一端做圓周運動,這樣,還可以讓學生明白,對于同軸轉動問題,角速度是相同的,距離轉軸越遠,線速度越大。這里,學生還可以進一步感受圓周運動中線速度的方向(圖7)。

三、巧用“筆”,解決物理問題

在一些物理問題中,學生往往對整個問題的過程把握不是很清晰,常常會對一些問題做出錯誤的判斷和回答,如果能在一些問題中巧妙地使用筆,那么往往會比較輕松地解決這些問題。

1.在自由落體運動中用筆來模擬做自由落體運動的桿,可以很清楚地讓學生明白,桿通過正下方某點所用的時間,就是筆的下端到達該點到上端到達該點所用的時間,這樣往往比用空洞的語言說明效果好。

2.在磁場這一章的教學中,經常會讓學生用安培定則去判斷直線電流的方向和磁感線方向之間的關系,要求學生的操作是用右手握住導線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,則彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向。如果我們這時能夠讓學生握住一支筆,用筆尖的方向來表示電流的方向,會給學生帶來直觀的感受,比用右手空著握要好得多(圖8)。

3.在磁場這一章的教學中,經常會讓學生在三維坐標中去討論有關與帶電粒子運動方向、電流方向和通過某點磁感應強度方向之間的關系,對于一些空間思維能力欠佳的同學,他們對于這類問題的把握是存在一定的問題,如果用三支筆來代替三個坐標軸,用筆尖的方向表示坐標軸的正方向,就會快速、有效地解決這類問題(圖9)。讓學生做題時用兩支筆來分比代表電流和勻強磁場磁感線,再用另外一支筆來代表安培力的方向,也可以很好地幫助學生分析題目中的問題。

總之,演示實驗在中學物理教學中具有非常重要的作用,作為一名物理教師,應在把握好教材的基礎上,本著“一切為了學生”的原則,有目的地去選擇或自行設計一些有趣、現象明顯的演示實驗,從而揭示物理現象的本質,在活躍課堂氣氛的同時,使學生的觀察與思維活動緊密結合,用觀察促進思維活動的展開,又用思維活動指導觀察活動的進行,這樣就一定能夠使學生逐步認清概念規律,發展自身的觀察能力與思維能力,讓學生能夠一步一個腳印地為學習打下堅實的基礎。在實際教學或學習過程中,只要我們用心去想,用心去做,我們手中的筆就不僅僅是學習用品,更是搞好物理教學和學習的好幫手,是時刻陪伴在我們身邊的實驗器材。■

(作者單位:江蘇省淮安市淮陰中學)