初中物理低成本實驗開發與應用初探

解玲麗

【摘要】物理實驗作為初中物理教學的重要組成部分，承擔著激發學生興趣，培養學生探究精神的重任。但是，現在的初中物理實驗卻因為實驗器材數量不足，實驗效果不夠明顯，實驗操作過于復雜等原因，制約著初中物理實驗的開展。本文從初中物理低成本實驗開發的意義入手，對初中物理低成本實驗在運用過程中，通過創設情境，改進常規實驗，用低成本實驗拉進學生和實驗的距離，補充實驗室無法完成的實驗這些方面進行了探討。

【關鍵詞】初中物理；低成本實驗；應用

初中物理實驗是學習物理知識，鍛煉物理能力的重要手段。物理實驗探究能夠激發學生物理的探究欲望，提高學習物理的興趣。眾所周知，許多物理原理的得出都來源于物理實驗，而物理新課標也指出：物理課程應注重提高學生的科學素養，關注學生學習興趣，滿足學生發展需要，做到將物理學習和日常生活相結合，既能夠用物理知識改變生活，也能夠從生活中發現物理原理，激發學生從物理現象中發現物理變化的規律，為學生建立終生探究的理念，培養學生動手操作的能力和嚴謹的科學探究精神。

一、物理低成本試驗開發的意義

物理學科的特點決定了實驗教學貫穿于整個物理教學中，但是，實驗室的器材是有限的，一部分實驗效果不明顯，加之與學生的生活認知距離較遠，不能給學生留下深刻印象，實驗效果不夠理想。針對這些困難，一些物理老師存在懶散的心理，覺得既然實驗室教學與這些實驗材料都有了，就干脆把本該學生探究的實驗進行了省略，直接把一些實驗數據和實驗想象告訴學生，把實驗結果讓學生記住即可。

實際上，低成本實驗的開發與利用，完全可以有效彌補這方面的不足，并且低成本實驗取材方便，操作簡單，制作起來較為容易，實驗成本低，學生參與積極性高，能夠很好地吸引學生參與物理知識的探究。

低成本實驗的原材料來源于生活中的常見物品，比如空飲料瓶、毛邊材料等，這些實驗材料能夠更好地激發學生更強的探究欲望，有利于學生的動腦和動手，促進學生的智力發展。

二、低成本物理實驗開發的應用

實踐出真知。教師在物理教學過程中，往往可以通過低成本的物理實驗開發，達到“四兩撥千斤”的教學效果，具體做法闡述如下：

首先，用低成本實驗進行情境創設，激發學生的探究興趣。在日常物理教學過程中，教師要利用日常物品創設實驗情景，從而激發學生的學習興趣。例如，在進行大氣壓力這節課時，教師可以設計這樣一個低成本實驗：教師用生活中常見的洗衣液替換裝瓶子（塑料，沒有液體不能立住，蓋子是折疊式的），并提前在底部扎一個小孔，不讓學生看見。教師裝滿水，倒著拿進教室，并當著學生的面打開蓋子，水就流了出來，這些都在學生的意料之中。同時，教師隨后說“可以賦予瓶子神奇的力量，即使打開瓶子，水也不會流出來。”然后，教師假裝對著瓶子念一通咒語，并往空中一劃，堵住瓶底小孔，再打開蓋子，水就不再流出。愛因斯坦說過：興趣是最好的老師。為激發學生的參與熱情和求知欲望，這時教師可讓學生拿出自己的瓶子也試試，但是學生卻每次都使水流出來，這時候學生的好奇心被有效地調動起來，教師引入新課《大氣壓力》，告訴學生，學完這節課，就會明白，從而學生以極大的熱情投入到物理課程學習中去。

其次，改進常規實驗，突出實驗效果。在物理教學中，常規實驗有些操作較為復雜、并且實驗現象不是很明顯，而在實驗過程中，實驗器材如果很多，學生的意識也會成為不可忽視的安全隱患，然而通過開發和利用低成本的教學實驗，這些問題在一定程度上都可以得到有效解決。例如，對于做功改變氣體內能的實驗結論，一般情況下是通過觀察氣體增加壓力后，沖開膠塞產生白汽得出的結論。學生要在教師的分析教學過程中，通過教師提前暗示，才可以觀察實驗現象，一些外部因素會影響到實驗效果。如果利用低成本實驗就會避免這些情況的發生。教師可以用兩個大玻璃瓶，一個打氣筒，把電子測溫計的探頭放入瓶中，并用橡膠塞把瓶口塞緊，通過橡膠管向瓶中加壓氣體。學生可以看出，瓶中氣體在壓力作用下內能增加，電子測溫計的讀數上升，很容易可以得出瓶內氣體溫度在增加的結論。當增壓到一定程度時，瓶內氣體就會把瓶塞推出來，這表明瓶內氣體對瓶塞做功，這時候，瓶口會出現白汽，這是瓶內空氣內能降低，水蒸氣遇冷凝結成的小水滴。這時候，瓶內電子測溫計的讀數也迅速下降。這個實驗利用電子測溫計把內能改變，引起的溫度變化，通過電子測溫計直觀的展示出來，能大大增強實驗效果。

有些時候，低成本實驗雖然看似簡單，但是實驗效果明顯，學生的感受深刻，達到事半功倍的效果。

再次，低成本實驗可以拉近學生和實驗教學的距離。說起實驗，學生總認為這是非常科學嚴謹的事情，培養學生科學嚴謹的實驗態度是每個老師的責任。但是，學生內心會認為實驗離自己很遠，必須在實驗室利用儀器完成，這就使實驗和學生之間產大距離感。而開發低成本實驗，可以讓學生看到，這些實驗就在學生身邊，是生活當中隨處可見的現象，也是俯首可拾的材料演示出來的，消除實驗的神秘感，讓學生樂于在生活中體驗和發現。例如，大氣壓強實驗，可以讓學生用手擠壓空塑料瓶，瓶內氣體會把瓶蓋頂開。如圖：

最后，低成本實驗可以補充實驗室中無法完成得一些實驗，甚至對于課本中一些警示也可以通過低成本實驗，讓學生明白為什么需要注意這些問題。例如，針對一些加油站會在明顯處“嚴禁接打手機”的警示語，學生往往不理解，甚至不會引起注意。針對這種情況，物理課本中沒有設計靜電打火引起火災的實驗，教師可以利用地成本實驗，為學生演示靜電打火會產生什么后果。教師用500ml的無色透明飲料瓶，塞上橡皮塞，在瓶口下三分之一處對稱插入2根縫衣針，距離為5～6厘米，用一塊泡沫中間挖出瓶底大小的凹坑把瓶子固定在泡沫中。用紅、白兩色的電線，其中一根和打火機的壓電打火裝置連接，另一端和其中一根針的針眼連接，另一根電線和另一根針連接，另一端接地，接線過程中，要做好絕緣，固定在泡沫底座上的同時，調整兩根針之間的距離，使電弧長度適當。然后，教師把0.5ml酒精用注射器推入瓶中，塞好橡皮塞并晃動瓶子，使酒精和空氣充分混合，讓學生站在安全范圍內，教師按動打火機，學生會發現，瓶內氣體迅速燃燒，瞬間會產生巨響，瓶塞被擊出。這個實驗現象驚心動魄，學生深刻體會出，如果在加油站接打手機會產生靜電電弧，因為加油站所貯藏的汽油是易揮發的，這正如瓶中的酒精空氣混合，當混合氣體達到一定濃度，就會在接打手機中產生爆炸。這種簡單而直觀的實驗現象，對學生的沖擊勝過教師千言萬語的說教。實驗裝置如圖。

操作簡單，以及開發材料易得的低成本物理實驗，更能夠激發學生的學習興趣，也能夠促使學生運用自己身邊的材料進行科學實驗，拉近物理實驗和學生之間的距離。

由此來看，教師在物理實驗教學過程中，積極開發低成本實驗，有著明顯的親和力，吸引學生廣泛參與，為學生創造更多的動手機會，降低了實驗成本，有利于推進物理課堂教學，具有很大的探究意義和探究空間。

參考文獻：

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