例談用實驗突破初中物理教學難點

許方銳

摘 要：實驗是幫助學生理解中學物理教學重難點的主要方式，將抽象知識轉化為直觀的實驗也能更好地讓老師突破教學難點.本文主要從知識技能和科學探究兩個方面著手，以教學實例為切入，改進實驗設計，體現實驗在初中物理教學中難點突破的重要性.

關鍵詞：物理教學；難點突破；實驗改進

1 實驗解決教學難點的意義

初中生的形象思維尚未完善，因此抽象知識往往會造成學生的認知困難，造成對抽象知識難以把握.在物理教學中，物理概念和規律的形成離不開實驗事實的探討和驗證.借助實驗，學生不僅能夠更好的理解每一步驟操作的意義，也有助于熟練掌握實驗原理.因此，通過實驗建立學生對課堂講授內容的感性認識，增強學生對學習內容的理解和記憶是可取的.根據學生學習狀況的反饋，筆者對學生較難掌握的知識內容進行了相應的實驗設計，幫助學生更好的理解該部分抽象知識.

2 實驗解決教學難點的案例

2.1 授人以魚 實驗得認知

2.1.1 自制水透鏡實驗設計及應用

實驗室的玻璃凹凸透鏡規格齊全，但是筆者認為實驗室配備的玻璃凹凸鏡雖成像清晰度高，但其觀察直觀性差，焦距不同的透鏡曲度變化不明顯，造成實驗結果不明晰.因此，在課堂上筆者使用了自制的水透鏡，如圖1、圖2幫助學生更直觀的理解這一部分的知識.

制作器材：橡膠管，安全套，針頭，透鏡外殼和量氣管.制作步驟：

（1）將燒紅的針頭鉆入透鏡外殼，待針頭冷卻后，圓環塑料融化時的黏性將針頭固定在透鏡外殼中.用該種方式固定可以避免部分水透鏡銜接度較差以致漏水的情況.

（2）將安全套沿透鏡外殼黏貼后剪下.因安全套伸縮性較好，且透明度好，能在改變曲度的情況下，較好的透過光線.

（3）將橡皮管和兩邊針頭的銜接處用502膠固定，最后將橡皮管和量氣管固定.

自制水透鏡主要運用液體內外壓強差的原理，通過改變液體壓強差從而改變透明膠膜中的含水量.當玻璃管的高度高于圓環的高度時，包膠膜的圓環就形成了一個凸透鏡，當提升玻璃管的高度不同時，膠膜外突程度也不同，從而改變透鏡的曲率.在凹凸透鏡的使用中，較多習題會將透鏡的使用結合晶狀體和視網膜成像原理進行考查.這部分知識教師通常以畫光路圖的形式呈現，對于七年級的學生而言較為抽象，而自制水透鏡清晰直觀地模擬近視眼和遠視眼的晶狀體曲率的變化和成像情況，易于學生理解接受.

2.1.2 內燃機做功沖程演示實驗設計及應用

新課程改革，在“能的轉化和能量守恒”專題中新增了內燃機的部分.但是書本上對內燃機實驗尚未補充完善，僅有汽油機的工作原理示意圖以及相應的文字解釋，這與課程總目標中“經歷科學探究過程”的要求不能很好地契合.由于遠離生活，學生對這部分知識內容也沒有直觀體驗.針對該部分教材實驗內容缺失，可以采取簡易的內燃機做功沖程演示實驗.

在課堂中，采用兩個針筒，分別鉆取上下兩個孔.其中一個針筒的兩個孔一個模擬吸氣門，一個模擬排氣門，當兩孔用橡皮泥堵住時，即模擬兩孔關閉情況，可向下推動擠壓注射劑，明顯感知在壓縮到一定程度后較難壓縮，此時氣體內能增加，該簡易可行的操作可以幫助學生更好理解壓縮沖程.在另一針筒中加一定量的乙醇，將兩個火機線穿入針筒，并保持一定距離，當按動火機開關時，產生電火花，使乙醇點燃膨脹，壓出活塞，用于模擬內燃機做功沖程（如圖3、圖4）.

實驗材料也可以采取豐富多樣的形式，比如可以采取某品牌巧克力豆的外殼作為內燃機的演示材料，因為其塑料外壁較厚，因此可以用蠟燭燃燒后的燭油將火機芯固定住，使得實驗操作更為簡單方便.

2.2 學以致用 實驗明內涵

2.2.1 燈泡燈芯阻值隨溫度改變設計及應用

熱敏電阻阻值隨溫度變化呈非線性變化，較為抽象，教學中常采用分析已知圖表數據進而判斷阻值隨溫度之間的關系，需要較強的邏輯思維能力.判斷廢燈泡燈芯阻值隨溫度改變更是相關問題中較難講解的類型.因此，在課堂上可以使用兩組微型實驗，幫助學生將抽象化為直觀.

制作時需要用到微型酒精燈，電流表，導線，開關，電池，鎢絲和燈泡燈芯（如圖5）.使用兩個相同的串聯電路（如圖6、圖7），將鎢絲和燈泡燈芯分別串聯到兩個電路中.在實驗過程中，將廢燈泡燈芯和廢日光燈燈管中的鎢絲同時加熱，分別觀察 加熱時電流表讀數.可以清晰的觀察到廢燈泡燈芯的阻值隨著溫度的增加逐漸增大，而廢日光燈燈管的阻值隨著溫度的增加逐漸減小.這也就直觀的體現了不同電阻會隨著溫度的改變而發生不同的變化，易于學生理解.這也就較好地解決了科學探究中的這一類型的題目.

2.2.2 大氣浮力體驗實驗設計及應用

在浮力教學中，對液體浮力的體驗能夠通過物體沉入水中，讀取彈簧測力計的變化而直觀感受.但是在生活中，大氣浮力時刻與我們相伴，卻不能直觀感受大氣浮力的存在，因而學生不能深刻全面地理解阿基米德原理在氣體中的運用.因此，在課堂上可以使用以下兩個實驗幫助學生更好地認識大氣浮力.

將氣門芯安裝在可樂瓶上不斷地向可樂瓶內打氣，充氣完畢后，打開氣門芯將氣球套在可樂瓶上，在可樂瓶放氣過程中，氣球逐漸鼓起來，臺秤數字逐漸減小.這個實驗可以清楚直觀的向學生展示隨著氣球增大，其受到的空氣浮力逐漸增大，從而使臺秤上的數字減小.但是該實驗過程中，氣球能否順利鼓起和氣球安裝位置有關，可能會造成實驗現象不明顯，因此也可采取以下改進實驗.（如圖8、圖9）

將約50-60毫升的醋倒入一個塑料袋，然后將塑料袋中的空氣排空，用細繩將袋子中部扎緊，從而將袋子分成兩部分，在上面部分裝入約10毫升的碳酸氫鈉溶液，當塑料袋中空氣全部排出時，可以稱量出空氣以及液體的質量，讀數后，將袋子中間的細繩解開，使碳酸氫鈉和食醋充分反應，反應產生的氣體使袋子鼓起來，受到了空氣浮力作用，此時可以明顯的觀察到臺秤的示數減小了，而減小的部分就是空氣浮力的大小.

實驗是物理教學的靈魂，通過以上的實驗將初中物理教學難點具體化、形象化，幫助學生更好地掌握該部分的知識.在日常的教學中有力的補充了教材知識，可以幫助老師更好實現教學重難點的突破.

參考文獻：

[1] 朱清時，華明主編. 浙教版科學義務教育教科書-科學（七年級上冊）.浙江教育出版社，2012.

[2] 鄭青岳.鄭青岳科學教育講演錄[M].浙江教育出版社，2015：241-242.