高中物理演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路

【摘要】一線教師在教學(xué)過程中可以靈活應(yīng)用課本，也可以結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，開發(fā)新的資源，為教學(xué)服務(wù)。變抽象為直觀，變模糊為準(zhǔn)確，變定性為定量，挖掘器材多功能，變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新 演示實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì) 思路

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）05-0091-01

物理實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望；能夠使學(xué)生從本質(zhì)上把握物理規(guī)律；并有助于培養(yǎng)學(xué)生觀察、思維、創(chuàng)新、實(shí)踐等多方面能力。新人教版普通高中物理教科書上僅演示實(shí)驗(yàn)就有200多個，新課程教學(xué)理念提倡：用教材教，而不是教教材，一線教師在教學(xué)過程中可以靈活應(yīng)用課本，也可以結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，開發(fā)新的資源，為教學(xué)服務(wù)。下面我從四個方面談一下課堂教學(xué)過程中創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。

1.變抽象為直觀。

物理學(xué)科中，所研究的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動、微觀分子熱運(yùn)動、電流的流動、原子核式結(jié)構(gòu)等都非常抽象，很多是理想化模型，也有很多用肉眼無法觀察，學(xué)生想象和理解起來非常困難，如果我們能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)變抽象為具體，創(chuàng)設(shè)可視化物理情景，將對物理概念、規(guī)律的理解有很大的幫助。下面舉例說明：

電容器帶電，電荷量用肉眼是看不到的，帶電量越多，電容器兩端電壓越高，張家口宣化一中的張老師，轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)情景，巧妙地解決了這一問題。如圖1，上面兩個圓盤是改造后只有秒針的石英表，雙刀雙擲開關(guān)打到下面，兩個電容器被同時充電，但是左邊電路接的是一節(jié)干電池，右邊電路接的是兩節(jié)干電池，充電后雙刀雙擲開關(guān)又打到上面，兩個電容同時開始放電，觀察右邊表的指針走動的格數(shù)更多些，也就說明電壓大的電容器帶電量多些。這個實(shí)驗(yàn)巧妙利用雙刀雙擲開關(guān)同時控制兩個電路，這樣觀察更便捷，且對比性強(qiáng)，另外把抽象的電量轉(zhuǎn)化成可視的表針移動的格數(shù)對比，非常符合人們從感性認(rèn)識到理性升華的認(rèn)知規(guī)律。

2.變模糊為準(zhǔn)確。

課本用水容器裝水進(jìn)行類比，定性說明電容就像水容器的容積一樣反應(yīng)電容器容納電荷本領(lǐng)大小，而沒有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說明，且電容的比值定義法也只是類比前面所學(xué)，直接給出。張老師設(shè)計(jì)了這樣一個實(shí)驗(yàn)：如圖所示，C₁和C₂是規(guī)格一樣的電容，首先打開S₂，第一步將開關(guān)S₁合到a端，給C₁充電，C₁帶電量計(jì)做Q，用數(shù)字萬用表測出C₁兩端的電壓U；第二步開關(guān)合到b端，C₁會把電量給C₂一半，兩電容器帶電量均是Q/2，可以測出C₁和C₂兩端的電壓均為U/2；第三步打開S₁，閉合S₂，把C2帶的電荷放掉，S₁再合到b端，C₁又把電量分給C₂一半，此時C₁和C₂的電量均為Q/4，測C₁和C₂兩端的電壓，發(fā)現(xiàn)均變成U/4。這樣抽象的東西變的很具體，學(xué)生直觀地看到電荷量的變化同時帶來了電容器兩端電壓的變化，并且是正比關(guān)系，不同的電容器Q與U的比值不同，而同一個電容器的Q與U的比值是相同的，把這個比值定義為電容，用來反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小。這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使抽象的知識變得很直觀，學(xué)生在觀察、記錄、分析數(shù)據(jù)的同時也就理解了電容器電容的物理含義，并且對比值定義這種物理學(xué)中常用的概念命名方式有了更深的認(rèn)識。

3.變定性為定量。

沒有實(shí)驗(yàn)證實(shí)的理論無法讓人信服，而沒有理論支撐的物理規(guī)律很難進(jìn)行推廣和應(yīng)用，自伽利略把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)運(yùn)算）和諧地結(jié)合起來，科學(xué)才不再躑躅于泥途荒灘，理論和實(shí)驗(yàn)對物理研究來講，缺一不可。

勻變速直線運(yùn)動位移和時間關(guān)系s=v0t+1/2at²，課本上利用無限分割的思想說明v-t圖像下面積表示一段時間物體發(fā)生的位移，利用圖像面積推導(dǎo)出來，有理論的分析，能不能用實(shí)驗(yàn)證明呢？如果我們用小車、打點(diǎn)計(jì)時器等來實(shí)驗(yàn)，只能驗(yàn)證特殊的：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的s-t2直線關(guān)系，而如果我們采用位移時間傳感器的話，就非常方便，我們可以截取勻變速運(yùn)動過程中任一段數(shù)據(jù)，輸入電腦，讓電腦去擬合公式，除驗(yàn)證了公式的正確性之外，還能直接讀出對應(yīng)的加速度和這一階段的初速度值，使理論得到的公式更具有說服力。

4.挖掘器材多功能，變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)。

演示實(shí)驗(yàn)只是教師在操作，實(shí)驗(yàn)可控能力強(qiáng)，但有一定的局限性，比如無法培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，無法替代學(xué)生在操作中遇到困難，進(jìn)而通過解決困難，培其創(chuàng)新思維等，如果有些探索性實(shí)驗(yàn)，能巧妙設(shè)計(jì)，讓更多的學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中來，那對于學(xué)生掌握知識和培養(yǎng)多方面能力是非常有益的。

在2007年全國物理青年教師課堂教學(xué)大賽中，寧夏的唐老師設(shè)計(jì)了力的分解演示儀，如圖，下面兩塊板之間用一個合頁連接，此實(shí)驗(yàn)儀器既可以定量演示對水平面上物體施加斜向上拉力時的作用效果，也可以定量演示斜面上物體重力的作用效果，非常巧妙，還有一個優(yōu)點(diǎn)就是體積小，易于操作，現(xiàn)象明顯，可以讓學(xué)生進(jìn)行課堂分組實(shí)驗(yàn)。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的動力來源是培養(yǎng)學(xué)生基本能力、教會學(xué)生學(xué)習(xí)，思維來源可能是習(xí)題中的一個提示，也可能是知識前后聯(lián)系的應(yīng)用，也可能是生活中的一個靈感，只要老師們多動腦筋，多積累生活經(jīng)驗(yàn)，多關(guān)注學(xué)生，就一定可以使我們的課堂更有效、更精彩，使學(xué)生收獲更大。