淺談初中物理演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

【內(nèi)容摘要】物理學(xué)是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是物理教學(xué)的一種重要手段。九年義務(wù)教育初中物理教材中有大量實(shí)驗(yàn)，這說明了實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中占有極其重要的地位。在這些實(shí)驗(yàn)中，有的看似簡單，但在實(shí)踐操作中卻不容易，因?yàn)榇蠖鄶?shù)實(shí)驗(yàn)具有安全性差、可見度低、操作不便等不足，這將直接影響教師的教學(xué)效果。通過對有些演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，可以彌補(bǔ)以上不足。

【關(guān)鍵詞】初中物理 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

在初中物理教學(xué)中，根據(jù)初中學(xué)生的好奇心強(qiáng)、認(rèn)知能力有限的特點(diǎn)，積極開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生思維能力以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在新的課堂教學(xué)模式改革中，教師更應(yīng)該把課堂還給學(xué)生，讓學(xué)生在物理課堂上真正動(dòng)起來。多年來，我在物理教學(xué)中通過對實(shí)驗(yàn)的不斷探究、改進(jìn)和實(shí)踐，將教材中幾個(gè)實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

一、對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，有利于提高實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性

在演示“浮力產(chǎn)生原因”實(shí)驗(yàn)中，人教版教師教學(xué)用書上建議這樣做：將一礦泉水瓶從中間剪成兩半，在里面放一乒乓球，接著從上往下快速注滿水，乒乓球會(huì)停留在水底不動(dòng)。用瓶塞堵住瓶口下端，不久乒乓球就浮起來。這實(shí)驗(yàn)我做過多次，每次都觀察到?jīng)]等水上升到乒乓球的底部乒乓球就浮起來了，所以我認(rèn)為這實(shí)驗(yàn)存在科學(xué)性錯(cuò)誤：使乒乓球浮起來的并不是水，而是被密封的氣體的壓強(qiáng)增大，才使乒乓球上浮的。改進(jìn)的方法：用一雙層玻璃缸，在隔板中央開一大孔，開始用木塊剛好蓋住該孔，往上層玻璃缸中加滿水，觀察到木塊并沒有浮起來（如圖1）。接著從側(cè)面往下層缸中加水（為增加實(shí)驗(yàn)的可視性，事先在水中滴入紅墨水），當(dāng)水面上升到木塊的底部時(shí)，木塊受到水對它向上的壓力，從而受到浮力，木塊重新浮起來（如圖2）。這樣改進(jìn)能充分說明浮力的產(chǎn)生原因是液體對物體向上和向下的壓力差。

二、對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，有利于提高實(shí)驗(yàn)的成功率

在演示通電導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，新教材上的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，很難做成功。分析其缺點(diǎn)為：一是實(shí)驗(yàn)中要求電流要很大，磁鐵磁性要很強(qiáng)；二是由于金屬棒所受摩擦力較大，且與軌道接觸是否良好等因素而影響實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)很難成功。現(xiàn)改進(jìn)：用煙盒鋁箔紙卷成小筒狀代替金屬棒，再用兩根細(xì)銅線將鋁箔筒兩端連接（接觸）好，然后把鋁箔筒懸掛在磁場中，用2節(jié)干電池作電源連成一串聯(lián)電路，閉合開關(guān)，我們觀察到鋁箔筒明顯地?cái)[動(dòng)，調(diào)換磁極或改變電流方向，鋁箔筒的擺動(dòng)方向相反，現(xiàn)象非常明顯，且很容易做成功。

三、對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，有利于增加實(shí)驗(yàn)的可見度

如傳統(tǒng)的“真空不能傳聲”的實(shí)驗(yàn)效果很差。分析原因主要有三方面：一是實(shí)驗(yàn)室的電鈴響度小，蓋上玻璃罩后，幾乎就聽不到電鈴聲；二是普通抽氣機(jī)的抽氣效果差，不能使玻璃罩內(nèi)的空氣顯著減少；三是固體裝置的底座也能傳播聲音，影響實(shí)驗(yàn)效果。改進(jìn)的方法：用一大錐形瓶，里面懸掛一個(gè)會(huì)發(fā)光的音樂卡片，閉合開關(guān)，播放音樂鈴聲。接著用一帶孔的橡皮塞塞住瓶口，再把一玻璃管穿過橡皮塞，用功率較大的真空泵慢慢抽出瓶內(nèi)的空氣，我們將看到卡片發(fā)出的光依然存在，但聲音逐漸變小。接下來在抽氣結(jié)束后，再往罩內(nèi)放氣，聽聽此時(shí)聲音變化，（建議：在罩內(nèi)放些彩色的紙屑，增強(qiáng)充氣時(shí)的視覺效果），對比抽氣時(shí)的情況，加深了對探究結(jié)果的分析理解。該實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎玫淖C明光能在真空中傳播，聲音卻不能。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)很直觀，增強(qiáng)了視角效果。

又如在初中物理演示實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用到溫度計(jì)、電流表、電壓表等測量工具，由于此類測量工具很小，演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，即使在第一排的學(xué)生都不能很清楚地觀察到刻度的變化過程，要想讀數(shù)就更困難了，同學(xué)們只能聽教師講，半信半疑地獲得感性知識(shí)。若將此類演示實(shí)驗(yàn)在視屏展示臺(tái)上演示，或用電腦攝像頭對準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀器，全班學(xué)生都能看到刻度的變化，并及時(shí)讀數(shù)，這將大大增加實(shí)驗(yàn)的可見度。

四、對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，有利于突破教學(xué)難點(diǎn)

學(xué)習(xí)浮力時(shí)，“浮力的產(chǎn)生原因”是本節(jié)的難點(diǎn)，教材中是利用液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)進(jìn)行理論分析而得出的。分析正方體六個(gè)面所受的液體壓力，發(fā)現(xiàn)同一深度各側(cè)面所受液體的壓力大小相等，方向相反，相互抵消；而上、下兩底面所處的深度不同，受液體壓力大小也不同，下底面受液體向上的壓力大于上底面受液體向下的壓力，從而形成向上和向下的壓力差，這就是浮力。這種純理論分析，初中學(xué)生難于接受，建議設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：

如圖3是自制的浮力產(chǎn)生原因演示器，它由兩個(gè)液體壓強(qiáng)計(jì)組成，下面是一個(gè)圓柱形物體，其上下兩個(gè)面蒙有不同顏色的橡皮膜（紅色的橡皮膜對于紅色的橡皮管和紅色的液體，綠色的橡皮膜對于綠色的橡皮管和綠色的液體）。用手按壓紅色的橡皮膜，則裝有紅色液體的U形管液面出現(xiàn)高度差，用手按壓綠色的橡皮膜，則裝有綠色液體的U形管液面出現(xiàn)高度差，哪個(gè)液面高度差越大，其對應(yīng)的橡皮膜承受的液體壓強(qiáng)越大，也就是所受液體壓力越大。實(shí)驗(yàn)時(shí)把圓柱物體水平放入液體中，觀察到兩U形管液面高度差相等，旋轉(zhuǎn)后讓兩橡皮膜所處的深度不同，觀察到兩U形管液面高度差不同，橡皮膜在下端時(shí)的U形管液面高度差更大，由此不難得出浮力是由于物體所受液體向上和向下的壓力差而形成的。通過自制教具演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象輕松得出浮力產(chǎn)生原因，從感性認(rèn)識(shí)入手，這符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，很好的破解了難點(diǎn)。

又如學(xué)習(xí)電功率時(shí)，區(qū)分“實(shí)際功率”和“額定功率”這兩個(gè)概念是本節(jié)的難點(diǎn)。建議采用一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：用學(xué)生電源、額定電壓為2.5V的小燈泡、電流表、電壓表、開關(guān)組成一個(gè)串聯(lián)電路，閉合開關(guān)，慢慢增加電源電壓，觀察到燈泡越來越亮，并記錄電流表和電壓表的示數(shù)，算出各自的實(shí)際功率；繼續(xù)增加電源電壓，直到最后燈泡滅了，這時(shí)學(xué)生驚呆了！由此也進(jìn)一步說明了影響燈泡亮度的不是額定功率而是實(shí)際功率。

五、對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，有利于提高安全可靠性

教材中演示“短路”是采用示教板，用家庭電路和熔絲做實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是很明顯，但又一定的危險(xiǎn)性，教師有畏難情緒，所以很少在課堂上演示該實(shí)驗(yàn)。建議如下改進(jìn)：用錫箔紙代替熔絲，采用學(xué)生電源，將電壓降為6V，短路時(shí)可看到錫箔紙燃燒，現(xiàn)象直觀，效果非常好，且沒有任何危險(xiǎn)性。

總之，在初中物理教學(xué)中對實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的原則是：一是“直觀”。讓學(xué)生能從演示實(shí)驗(yàn)中直接觀察到物理現(xiàn)象，并認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象本質(zhì)，避免拐彎抹角；二是“安全”。實(shí)驗(yàn)過程要確保安全，不會(huì)對老師和學(xué)生造成任何傷害；三是“簡單”。演示器材盡量的少，操作盡量簡便，避免儀器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜；四是“可靠”。確保演示實(shí)驗(yàn)的成功率高。只要在物理教學(xué)中通過對實(shí)驗(yàn)的不斷探究、改進(jìn)和實(shí)踐，就能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在物理教學(xué)中的重要作用，并能達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（人教版）八年級(jí)、九年級(jí)物理教材.

[2] 李繼宏、杜正洲. 新課程課堂教學(xué)技能與學(xué)科教學(xué)，《初中物理》，世界知識(shí)出版社， 2007.

[3] 全日制義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，北京師范大學(xué)出版社，2011年版.