開發低成本實驗，豐富物理教學

摘要：物理學是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學，它與現實生活聯系非常緊密。新課程倡導物理教學要“從生活走向物理，從物理走向社會”，利用身邊的物品制作實驗器材是低成本物理創新實驗的內涵。教師在中學物理教學中要充分發揮物理實驗的作用，提高物理實驗的質量，通過物理創新實驗教學培養學生的創新精神和動手能力。在大力提高創新精神和實踐能力的素質教育的今天，研究開發低成本物理實驗已經成為我們初中物理教師的一項重要工作，并且正在逐步從被動進行發展為主動進行，低成本物理實驗的開展己經有了質的轉變，并且刻不容緩。

關鍵詞：物理教學 低成本實驗 創新 開發與應用 意義

一、低成本實驗的開發在物理教學中的價值所在

低成本實驗的開發有利于教師將新課程理念更好地應用于教學實踐，提高教師的新課程實踐能力和業務水平，對教師轉變物理教學思想，開闊物理教學眼界將起到指導作用，而不會再將教學活動只局限于教材和課堂，這對于實驗器材及設備缺乏的地方來說，無疑是重要的。

低成本實驗的開發有助于激發學生的求知欲，樂于參加科學實踐活動，在聯系實際中強化實踐意識。在實驗中養成嚴謹、實事求是的科學態度，培養合作精神，樹立“實踐是檢驗理論的唯一標準”科學價值觀。此外，利用身邊的物品制作實驗器材，并將其應用于教學實踐中，可以通過更直觀的現象反應客觀的物理規律，讓學生感受自然科學的真實性，這也正是低成本創新實驗在物理教學中最具價值的體現。

低成本創新實驗開發成本低，取材方便，花樣多，趣味性強，易操作，是實驗教學改革的一個方向。低成本實驗的創新源于生活，又服務于生活，拉近了物理學與生活的距離，讓學生深切地感受到科學的真實性和物理學獨有的魅力。彌補一些落后地區的資源不足，在一定程度上滿足教育的均衡發展。

二、低成本實驗在物理教學中的應用實例

（一）實驗的替代與改進

（1）測量滑輪組的機械效率課本實驗設計：實驗裝置如圖所示，用彈簧測力計勻速拉動繩子自由端，使物體勻速上升一段距離，記錄彈簧測力計的讀數，并記錄物體上升的高度h以及繩子自由端移動的距離s，然后根據W有用=Gh和W總=Fs計算出有用功和總功，按計算該滑輪組的機械效率。

該實驗的難點在于實驗過程中很難做到勻速豎直拉動測力計。此外，本實驗只能豎直向上提升重物，不能實現反向操作，局限性較大。

改進實驗：用帶有底座的長60cm寬40cm的長方形木板替換鐵架臺，將20rad/min的交流小型電動機（可正反向轉動）固定在長木板上，閉合開關，電動機轉動，通過細線提升彈簧測力計，從而達到提升重物的目的。改變電動機的轉向可以達到反向操作的目的。本實驗的改進既能使其勻速運動又克服了單向操作的局限性，實現了對實驗的難點突破。后續反饋檢測表明，學生掌握得很好。

（2）“并聯電路”的演示實驗：課本設計：用兩個小燈泡、電池組、三個開關、導線若干組成并聯電路，通過開關的通斷來探究其電路特點。

改進實驗：用開關、導線改裝玩具汽車，用左右車燈來演示并聯電路的特點。用總開關控制兩燈同亮同滅演示其照明功能，用支路開關控制其單獨工作演示其轉向指示功能。這一改進新穎有趣、簡便易行，材料易尋，實驗人人會做，現象直觀形象，可以激發學生學習物理的興趣，增強學生對物理的親近感。

（二）填補實驗空白

（1）滑動變阻器連入電路中電阻絲的判斷。滑動變阻器是靠改變接入電路中電阻絲的長度來改變電阻，從而實現其控制作用。然而有些學生在學習滑動變阻器的知識時并不能正確地判斷出滑動變阻器接入電路中的那部分電阻絲。為了使復雜難懂的電路知識簡單直觀化，可以把二極管串聯在電阻線上，用二極管發光來顯示是哪部分電阻線接入電路。這一改進取材簡單、設計精巧、現象直觀顯著、教學效果優異。

（2）自制潛水艇。用圓柱形水槽、小玻璃瓶、橡皮管、大號注射劑、螺絲帽、細沙、旁邊開有小口的橡皮塞、玻璃管這些器材來研究潛水艇的浮沉。

實驗時，在圓柱形水槽內放水，將“潛水艇”模型放入水中。看到水從旁邊開著的小口慢慢進入，玻璃瓶的自重慢慢增大，漸漸下沉，直至沉底，呈現出潛水艇水艙進水船體下沉的景象。用注射器通過橡皮管向玻璃瓶打氣，瓶內水被壓出，玻璃瓶慢慢上浮，控制玻璃瓶到懸浮和上浮。

此裝置可以讓學生在課余時間自己動手制作，在課堂上，自行操作進行展示，同學間切磋互評，讓學生在活動中感悟潛水艇的原理，體驗成功快樂，提升動手能力，學會鑒賞、自覺取人之長。這一過程，有助于其邏輯思維和動手能力的提高，從而培養學生的科學素養。

（3）“液體可以傳聲”演示實驗。用水槽、塑料袋、舊手機（或鬧鈴、mp3播放器、半導體收音機）來顯示液體能夠傳聲。本實驗的設計成本低，制作方便、功率小、能夠長時演示，既適合教師課堂演示教學又適合學生分組實驗，補充了液體可以傳聲的實驗空白。

三、低成本實驗在物理教學中的研究前景

新課標要求科學探究活動形式要多樣，需配備的器材品種多而復雜。為滿足快速發展的課程改革需要，更好地開設物理實驗，降低實驗成本，提高實驗質量，在實驗器材方面急需作出超常地努力。在數量上補充器材不足，在功能上改進與完善，開發新實驗填補實驗空白，成為廣大教師與實驗室工作人員的迫切需要解決的問題。而解決這一問題的有效捷徑就是開發低成本實驗。低成本物理實驗成本雖低，但運用的智慧不低，具有的內涵不低，教育價值不低。因此，利用身邊的材料進行實驗的開發，自制實驗儀器，并且以此來替實驗室專用儀器進行物理實驗，以此滿足教學需要，這便是以最小的投入獲得最大的收益，也是低成本實驗研究的精髓所在。

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