初中物理低成本實驗的設計與制作

陳劍洪

低成本實驗是指利用生活中的廢品，廉價或易得的材料制作出能呈現物理原理的實驗器具。它可以包含兩層內容：一層是教師利用身邊的物品制作教具，然后在課堂上演示給學生看；另一層是在教師的指導鼓勵下學生自己親自動手制作低成本實驗教具，并用自己制作的教具演示實驗、觀察實驗現象。

一、低成本實驗的設計思路

教具的設計思路可源于前人自制的教具或原有的儀器，也可源于教學所需。然而，不管它源于何處我們都應從多角度、多側面、多層次、多結構來思考教具的設計思路，并且要考慮到它的綜合性、探索性與創新性。也就是要發散思維，從多種途徑與方法去探索，懂得運用創造性思維進行設計制作出獨具特色的教具。只有這樣才能在整個過程中提高自己的創造性思維，而我們的實驗儀器才能有源源不斷的生命。

1.舊中取新

在原有的實驗儀器的基礎上，通過自己的思考、揣摩、創新，從舊儀器中制取具有自己的新見解與新突破的教具。比如說，我們可以從現行某些儀器操作繁雜、實驗效果差或實驗結果常引起學生懷疑等方面入手來改制完善教具。例如，演示實驗“研究通電螺線管的磁性強弱與是否插入鐵芯的有關”，按教材上的裝置實驗，由于沒有插入鐵芯時，螺線管產生的磁場很弱，對鐵塊的吸引力較小，彈簧的伸長不明顯，效果極差。筆者采用指針放大變化倍數的方法改進裝置。當螺線管通電時，就對小鐵片有細小吸引力，小鐵片稍轉動一下，上面的指針就偏轉較大的幅度，改變了原來裝置可見度小的缺陷。

2.根據教學所需，自制低成本實驗

我們在學習物理時會發現有些物理原理或概念比較抽象，不易理解掌握，此時可根據教學的需要來制作演示實驗，以此幫助學生理解，突破重難點，也使教師突破物理教學的瓶頸。例如：1.講到《壓力的作用效果》一節中壓力能使物體發生形變，筆者用一支細小的吸管插入帶橡皮塞且裝滿有色液體的玻璃瓶中，用手握緊玻璃瓶便可觀察到液體上升到小吸管里面，以此演示微小形變。

二、低成本實驗的制作步驟

1.確定制作設計實驗的目的

實驗設計不是憑空想象出來的，也不是毫無目的的。我們要先確定實驗研究的目的是什么，是為了得到怎樣的現象，驗證什么物理規律。

2.實驗的設計

圍繞實驗設計的目的，發揮自身的優勢和專長設計實驗。設計時應堅持先易后難的原則，即要優先選擇容易獲取的材料和制作簡易的設計方案。同時要考慮到教具的創新性、科學性、可操作性。預測制作及操作中可能遇到的問題，并設法解決。

3.實驗材料的制作與演示

實驗設計制作的過程是一個辛苦且反復的過程，我們一般會遇到工具不全、材料不齊、技能不到位、經驗不足等困難。另外，我們在制作過程中常常要面對修改設計方案、材料更換等問題。因此，我們要有耐心、恒心和不怕失敗的精神來應對這些問題。教具制作完畢后要反復進行演示，并觀察它的演示是否達到預設的效果，還有實驗的操作是否方便可取，裝置是否還有什么缺陷與不足[3。總之，就是要對教具的各個方面進行反復的思量與改進，直到確定它可以擺上講臺參與教學。

三、拓展低成本實驗制作的思維

1.實例活用

生活中蘊涵著許多物理現象與規律，這就意味著我們可以直接利用生活中的某些物品來做實驗。例如，用玩具水槍噴射的水柱演示平拋運動的運動軌跡、通過控制鋼筆管內的含水量來演示“潛水艇”的沉浮，吹肥皂泡來演示空氣的浮力等等。

2.替代或改裝實驗儀器

實驗室里有些實驗儀器價格昂貴、保管不便、結構復雜、不易操作，甚至有些實驗裝置不齊全，這時我們可根據實驗原理，用生活中的某些物品來取代或改進儀器。如在講到真空是不能傳播聲音時。由于學校沒有“真空鈴”演示裝置，而且也比較難得到封閉的真空空間，實驗效果也就不佳了。筆者就用熱水瓶（內膽是兩層玻璃，中間為真空）和手機來代替完成這個實驗。具體做法：把正在發聲的手機放到熱水瓶中，先不塞上木塞，此時還能聽見聲音。接著塞緊木塞便聽不到聲音了，說明了真空不能傳播聲音。本實驗中的材料都是比較容易得到的，而且使用熱水瓶克服了制備真空的難題，能獲取較好的實驗效果。

3.舊物新用

我們在日常生活中會產生大量的廢品，然而，只要你給點創意，廢舊物品也能重放光彩。如礦泉水瓶我們可做出：“大氣壓的存在實驗”、“壓縮氣體能增大壓強”， “液體的壓強與深度有關”，“演示失重”、“超重實驗”、 “噴水反沖器”、 “滾動摩擦比滑動的摩擦力小”、 “里面加不同量的沙來研究物體的浮沉條件”等等實驗裝置。筆者在初三時，曾組織學生利用礦泉水瓶比一比誰能演示更多的實驗現象并說出所蘊含的物理知識，收到很好的效果。因此我們不妨指導學生打開思維，運用物理知識，挖掘身邊的資源，變廢為寶。

4.結束語

低成本實驗體現了“從生活走向物理，從物理走向社會”的課改理念。彌補器材不足、彌補教學所需。為學生搭起了一條物理和生活的橋梁。是具有現成實驗器材所難以承載的獨特的教育價值——取材方便、成本低廉；制作簡便、動手動腦；參與互動、接近生活；啟發思維、培養能力等諸多意義，總之，開發利用身邊器材做實驗不僅是實驗器材的簡單替代，更是實驗裝置的簡化和實驗現象的直觀化。