加強物理課堂演示實驗的教學實踐

【摘 要】總結了大學物理教學中加強演示實驗的實踐體會，演示實驗能彌補理論教學的不足，是提高教學質量的有效方法。

【關鍵詞】物理教學；隨堂演示實驗；教學實踐

大學物理是我校工科類學生必修的一門基礎課，理論教學模式仍然是講授為主，即教師描繪物理現象，理論分析，演繹推導，得出結論。對于比較抽象的概念和規律的解釋，教師感到困難費勁，學生聽起來也是糊涂不解，課堂氣氛沉悶，二者課堂上都覺得疲勞，難以達到良好的教學效果。物理知識理論是建立在實驗基礎上的，物理的理論教學活動中加入演示實驗環節，更利于學生的學習，有助于教學質量的提高。然而對隨堂演示實驗的看法，很多教師認為是中學物理教學中應有的，而大學物理教學應注重理論推導、形象邏輯思維培養，況且課時少，沒必要也沒時間做隨堂演示實驗。

通過網絡我們有機會觀賞到一些國外名校公開課，例如麻省理工的物理課，發現幾乎每節課教師都要做幾個演示實驗，演示內容之豐富，給人留下深刻的印象。正值本校的大學物理教學改革之際，我們做了許多改變，其中包括在課堂上加入演示實驗的實踐，取得了明顯的教學效果。隨堂演示實驗可以化抽象為具體、化深奧為簡單，使模糊的東西變得清晰、枯燥的內容變得生動，刺激學生的感官，吸引注意力，提高了物理理論教學效率。以下是關于演示實驗實踐的簡單總結。

一、形象生動的演示實驗，使模糊的東西變得清晰

演示實驗說明不確定度的重要性。學生對“不確定度”概念是模糊、不習慣的，認為是可有可無的，隨堂用實物來演示炮彈的真實運動情形，可改變學生一些觀念，加深對概念的理解。問題：與水平夾角α=45，以初速度v=7m/s射出炮彈，炮彈會落在何處？學生根據拋體運動規律的射程公式，很快得出x=5m，所以給出炮彈落在5m處的答案。

然后開始做演示實驗，結果是：第一次落在4.9米處，第二次落在5.2米處，實際發射的炮彈并沒有正好落在5m地方。難道是物理理論錯了？顯然不是的。正確的解釋是因為初速度和發射角度有2%的偏差，導致射程有4%的誤差，即與5m處有±0.2m的偏差，所以正確的理論預計應x=（5.0±0.2）m。顯然，在從理論公式出發對結果做預測時，不考慮不確定成分是不行的。演示實驗很簡單但非常深刻，學生明白了不確定度部分是非常重要的，缺少不確定度的實驗結果是沒有意義的。

二、形象生動的演示實驗使深奧的概念變為簡單

法拉第電磁感應定律是從一匝線圈的磁通量的變化率來引入的，對一匝線圈的磁通量的變化的理解比較容易，但如果N匝線圈產生的電動勢是一匝線圈產生的電動勢的N倍，用磁通量的概念解釋真的難以理解，可以通過課堂演示來證明。將柔軟閉合回路（線圈）繞在螺線管外面，形成一圈，接通或斷開螺線管電流瞬間，觀察電流計指針偏轉幅度。然后將柔軟導線環繞螺線管三圈，將會看到電流計指針偏轉幅度增大到3倍，說明N匝線圈產生的電動勢是單匝線圈產生電動勢的N倍。

也可用演示實驗來驗證理論推導結果。由靜電場高斯定理可推導出均勻帶電球殼內部的電場強度E=0，結果不可思議，對這樣的結果學生不易想象，記住更不容易。期末考試總有同樣的填空題，以前給出正確答案的學生不到一半。此后，隨堂做了這個演示實驗后（帶電小球伸進球殼的空腔內），學生親眼見到帶電體沒有受到靜電力作用，證明球殼內沒有電場，對此記憶很深刻，期末考試還是同一個填空題，答對率占75%，由此可見演示實驗的重要作用。

三、隨堂演示實驗可以化抽象為具體

質點簡諧振動與勻速圓周運動的關系比較抽象。但是利用演示實驗能親眼看到勻速圓周運動的質點在直徑上的投影運動就是簡諧運動。利用輕質彈簧振子，電機帶動一小球旋轉，轉動角速度大小等于振子的固有角頻率大小，會看到勻速運動小球在振子振動方向的投影運動與彈簧振子的振動幾乎是一致的。簡諧運動中的相位概念不直觀，較難理解，而角位置直觀易懂，演示將二者聯系起來，有助于學生對相位概念的正確認識和理解。同時明白了物理中為什么角頻率和角速度兩個完全不同的概念要用同一個符號來表示的道理。

楊氏雙縫的隨堂演示，使學生對雙縫間距和觀察屏間的距離有感性認識，對干涉條紋的樣式，條紋位置與出現的區域，條紋間距的影響，光程變化與條紋變化的關系等通過演示一目了然。

另外，我們還采用多媒體教學手段，以及實驗錄像播放等手段，為學生創造了多種教學手段并存的氛圍來吸引學生的注意力，激發學生學習的興趣，提高課堂效率。

教學實踐表明，物理難學是因為概念抽象，難以想象造成的。演示實驗可以彌補理論教學上的不足，及時地將教師在課堂上所講授的內容，通過演示實驗直觀、形象地呈現出來，能收到事半功倍的教學效果。在物理教學中增加隨堂演示實驗，使學生盡可能地直接觀察、經歷體驗物理過程，對于促進學生理解物理概念、掌握物理規律有著十分重要的作用。同時能激發學生學習物理的興趣，培養學生觀察能力、分析問題與解決問題能力。

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