初中物理低成本實驗資源的開發和利用

盧仕高

摘要：新課程物理教育理念是“從生活走向物理，從物理走向社會”。 物理課程標準中提到的“學校和教師應根據課程標準的要求，安排足夠多的學生實驗和演示實驗”，也就是倡導學生動手做更多的實驗，讓每個學生都能在動手動腦中快樂地學習。低成本實驗資源的利用，就是利用身邊隨手可取的日常生活用品來做實驗，既能激發學生對物理學科產生濃厚的興趣，又能取得理想的教學效果；使學生深切地感受到物理學就在我們身邊。同時學生的創新意識在實驗的過程中自然也得到了增強。

關鍵詞：初中物理；實驗；低成本；開發；利用

新課程物理教育理念是“從生活走向物理，從物理走向社會”。物理規律來源于社會生活和生產實踐，“最偉大的發現往往來自最平凡的認知”；生活周圍，物理現象隨處可見，要探究和學習物理，離不開觀察和實驗，除了使用科技人員為我們設計制作現成實驗器材外，很多時候，我們可以就地取材，利用生活和手邊常見物品進行實驗探究，不僅可以彌補實驗條件的不足，降低物理實驗教學成本的投入，還可以激發學生并體驗“從生活走向物理”的學習探究歷程，有效地把物理和生活緊密地聯系起來，建立學習物理的興趣，增強探究物理無窮奧秘的信心。本文主要結合初中物理教學來探討如何開發低成本物理實驗。

一、開發低成本實驗的原則

1、科學性。任何物理實驗首先都應該正確反映物理現象和規律，反映物理現象變化的客觀過程。低成本實驗的設計應當注意遵循科學的實驗方法，使我們的實驗設計在科學方法的指導下進行，避免盲目性。

2、簡易性。麥克斯韋說過：“一項演示實驗使用的器材越簡單，學生就越熟悉，就越想徹底地獲得所驗證的結果”。我們在設計實驗時就應該用材簡單易尋，就地取材，如利用生活中的廉價材料（如氣球、塑料袋）、易得材料（如水杯、硬幣）和廢舊材料（如易拉罐、飲料瓶）等。

3、直觀性。實驗的重要作用就是讓學生用感官能夠直接觀察和感受具體的物理現象與實驗過程，實驗現象要清晰明顯。實驗器材雖簡單，但結果出乎意料。

4、安全性。自制教具的安全性要高，實驗過程中不能出安全問題。在設計實驗時應該盡量避免高溫、高電壓、易碎易爆、有毒等一切有危險和對身體有害的物品和的實驗操作。

二、低成本實驗資源的開發和利用

1、演示實驗方面：首先，如果原來的演示實驗效果不明顯，那我們可以自制實驗來改進實驗的效果。實驗一、為了說明帶電體有吸引輕小物體的性質，教材中是讓帶電的物體去靠近一堆紙屑，很多紙屑飛向帶電體，又飛散開來，紙屑的飛散吸引了學生過多的注意力，對初次接觸電學的學生，很難得出“帶電體吸引輕小物體的性質”的結論。改進的方法一：取一塊面積大約為1cm2紙屑或泡沫球，在其中穿一孔并用細線懸掛在鐵架臺上，當帶電體靠近紙屑（或泡沫球）時，可以看到細線彎曲，紙屑向帶電體靠攏。這樣既增強了演示效果，又使學生很容易得出結論。改進方法二：讓實驗者站立在一塊較厚的（最好在5厘米以上）干凈干燥的泡沫塑料上；用一只手與放在桌子上干凈干燥的泡沫塑料塊摩擦數下，人體就帶了電（人體與泡沫塑料摩擦起電的效果很好。只要人不與其他導體接觸，人體上的電荷就不會跑掉，人就成了一個帶電體）；用帶電的手去接近放在桌面上的氣球，球就向手滾過來，并能追隨著手運動。這說明帶電體不但可以吸引輕小物體，也能吸引像乒乓球這樣較大的物體，實驗的可見度大，效果極為明顯。實驗二、用飲料瓶做聲學實驗中探究聲音的音調：方法1：在幾個飲料瓶中盛入不同深度的水，將瓶口移至嘴邊吹氣，可以聽到不同音調的聲音產生。空氣柱越短的，音調越高，反之，空氣柱越長，音調越低。方法2：在飲料瓶中盛入小部分水，用手握住后，將飲料瓶口移到嘴邊、吹氣，學生會聽到一種音調的聲音。若一邊吹氣，一邊用手擠壓飲料瓶水面升高時，學生又會聽見不同音調的聲音。

其次，我們可以開發新的演示實驗，幫助學生建構知識體系，突出教學的重點，解決教學難點。“二力平衡的條件實驗”是初中物理教學的重點和難點，是學習力學的基礎。實驗裝置：準備一張正方形卡片紙（注意重量輕些的好）作為受力物體，卡片紙的兩個對角分別用線穿過并結牢，線的另兩端繞過鐵架臺上的定滑輪并掛上鉤碼。

實驗步驟：（1）在線的兩端，分別掛上鉤碼，使作用在卡片紙上的兩個拉力方向相反，且在一條直線上（注意：調節兩個滑輪的高度，使拉力方向在同一水平直線上、在傾斜的直線上，以消除學生的錯誤的觀點：二力必須在同一水平直線上）。改變鉤碼的個數，觀察卡片紙在什么情況下能平衡，什么情況下不能平衡？（2）將處于平衡狀態的卡片轉過一個角度，使它受到的兩個拉力不在一條直線上。松手時，卡片還能保持平衡嗎？（3）在上述結論基礎上將處于平衡狀態的卡片用剪刀剪成兩部分，平衡破壞，砝碼、紙片都落下。從而進一步指出二力平衡還有一個重要前提，即兩個力一定要作用在同一物體上。

2、分組實驗方面：可以改演示實驗為分組實驗，提供更多的機會給學生實驗，讓學生在動手動腦中愉快地學習；改高成本實驗為低成本實驗也是我們要考慮的一個方面，因為有很多儀器價格非常昂貴，有些學校買不起，所以就要想辦法來開發一些低成本的實驗，來滿足學生來做實驗。實驗一、為了探究物體的形狀變化時，其質量是否改變，課本實驗設計是：用天平測一塊橡皮泥的質量，然后把橡皮泥捏成其他形狀后再測一測，看它的質量是否改變。因為要用到橡皮泥，一些教師覺得麻煩，只是用嘴說說而已。另外，即使教師做了演示實驗，也只有前排的部分同學親眼看到。如果將橡皮泥用學生的廢舊作業本代替，再讓學生帶上一段細線，用這段細線將作業本的形狀改變，測出其質量.全班同學都可以參與到教學活動中，親自感受到質量不隨物體形狀的變化而改變。實驗二、聲音的特性（1）探究音調：一手將橡皮筋張開，由短變長，另一只手用相同力度撥動橡皮筋； 橡皮筋張開越長，振動頻率越快，音調越高。（2）探究響度：一手將橡皮筋張開，使其伸長相同，另一只手用不同力度撥動橡皮筋；力度越大，振幅越大，響度越大。

3、課外實驗方面：我們課堂實驗結束了，但是知識沒有結束，思維沒有結束，我們可以把這些問題留給學生，帶出課堂，設計一些課外實驗，讓學生在課外完成；再一個方面，其他的一些課外的觀察和制作，這樣的話可以提高學生的興趣。“靜電現象”教學結束后，可給學生布置一道作業：實驗一：應將扎繩盡量“破”細些，用干燥的手捋幾次，扎繩不僅不能合攏，反而會膨散開，甚至會被手“粘”開。平面鏡成像的課外制作：潛望鏡模型。材料：牙膏盒三個，小平面鏡（2㎝×3㎝）兩塊，雙面膠，塑料膠布，剪刀等。方法：根據潛望鏡模型，將牙膏盒修剪好，用雙面膠固定平面鏡，實質兩個反射面相互平行，背面與直角形成等腰直角三角形，再用塑料膠布固定另外兩個牙膏盒。

開發人的感官在學習活動中的體驗潛能，無疑是將新課程的教育理念轉化為教育行為的一個重要而基本的探索方向。由于實驗器材就是學生的五官和四肢，所以是最經濟、實用、有效的實驗方式。全面開發人體器官和肢體在學習活動中的積極作用，讓學生多感官、多角度地參與探究活動，充分發揮學生學習的主動性，對學生形成終身學習和探究愿望，必將產生積極的影響。例如：在學習“壓強”時，學生對壓力產生的作用效果于受力面積的關系這一難點不容易突破。為了解決這一關鍵問題，我設計如下兩個小實驗，①取—支削好的鉛筆，讓學生用左右手的拇指稍用力鉛筆的兩頭，讓學生說出兩拇指的感受，從而說明壓力產生的作用效果與受力面積的關系。②利用學生比賽跑步小游戲的過程中，突然叫“停”來感受生活中的慣性現象等等。③在白熾燈下，我和學生一起做手影游戲，用手做出不同的手勢，燈光下可形成各種各樣的影子，來驗證光的直線傳播。

所謂低成本器材的物理實驗是指使用那些材料易得、簡便易做、趣味性強、形象生動、效果明顯的物理實驗。總之，低成本物理實驗不僅是實驗器材的簡單替代， 更是實驗裝置的簡化， 實驗現象的明了。低成本物理實驗成本雖低， 運用的智慧不低， 具有的內涵不低， 教育價值不低， 所以中學應該大力加強低成本物理實驗的開發。強調實驗在物理教學中的重要作用，不僅有利于學生更好地獲得物理知識，而且能提高學生多方面的技能和能力。還培養學生學習興趣與愛好，教會學生掌握科學的學習方法，使他們能養成良好的學習習慣、科學態度和科學作風等。因此，在物理教學中應重視實驗教學，同時也要加強低成本物理實驗資源的開發和利用。

參考文獻

[1] 課程教材研究所物理課程教材研究開發中心、物理八年級上冊教師用書[M].北京：人民教育出版社，2013.

[2] 課程教材研究所物理課程教材研究開發中心、物理八年級下冊教師用書[M].北京：人民教育出版社，2013.

[3] 課程教材研究所物理課程教材研究開發中心、物理九年級全一冊教師用書[M].北京：人民教育出版社，2013.