運用演示實驗突破高中物理教學難點的實踐研究

陸培秋

摘 要：物理是一門探索自然界運行規律的實驗科學，物理實驗不但是發現物理規律、進行物理研究的有效途徑，也是激發學生對物理的興趣、理解物理理論知識的良好辦法。文章通過對高中物理教學內容的分析，結合演示實驗的優點和設計方法，分析演示實驗在高中物理課程設計中的可行性和高效性，以期提高高中物理的教學效果。

關鍵詞：高中物理;教學難點;實踐研究

中圖分類號：G633.7? ??文獻標識碼：A

一、物理與實驗

物理學是研究物質運動一般規律和物質基本結構的學科。物理學研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律，因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。它充分地運用數學作為自己的工作語言，以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標準，是一門極為精密的自然科學學科。

這是《中國大百科全書（物理學）》第一、二卷中對物理學的定義。從上面我們可以發現，物理的研究內容是物質運動的規律和物質的基本結構，物質包含世間萬物，大到銀河、宇宙，小到基本粒子。實驗是檢驗理論正確性的唯一標準，實驗對于物理而言極為重要。雖然物理是發現規律、總結規律的自然學科，我們先不討論如何發現規律，單單從驗證理論正確性這一重要的情形下，我們就可以感受到實驗之于物理的重要性，它是物理不可缺少的一部分，具有十分重要的作用。

實驗對于發現物理規律進而總結成套理論是十分重要的。以大家熟知的一個故事為例，蘋果掉在牛頓頭上的這個事情，大家都非常熟悉。牛頓的思維敏捷自然是毋庸置疑，可是這也是一個活生生的物理實驗呀。蘋果為什么會掉到地下，因為有重力;蘋果的運動是個什么類型的運動？自由落體運動;蘋果與鐵塊下落誰快？一樣快。這一件件事情，一系列的分析，不正是通過實驗，結合物理猜想，進行理解，分析和總結，從而得到一個廣泛應用的理論嗎。這也正是物理的魅力所在。一個生活里的普通小事，可能就會蘊含著無窮的物理知識，探索知識、求知的過程正是最充滿樂趣、充滿魅力的地方。

從生活中發現物理規律、總結物理現象是很難得的。同樣的，根據之前物理的定義，實驗是檢驗理論正確性的唯一標準。哥白尼為日心說而死，被很多人所歌頌，其實這也是缺乏實驗證明地心說。畢竟從我們的日常生活中，每天日出而作，日落而息，地心說的說法是如此輕易和自然地就在我們心里占據了主要的地位，是那么的自然。這也是為什么哥白尼四處傳播日心說，而沒有人相信的一個原因。如何證明日心說，這何嘗不是一個物理中的有趣的問題呢。現在日心說是我們已經論證和驗證過的真理，那么如何利用我們的所見所想來證實呢，這同樣也可以作為課堂上的一個有趣的小課題，引發學生思考。

引導學生證明日心說，并通過哥白尼的故事和現在更多證明日心說的實例，不但可以讓學生更好地理解相關物理知識，也很自然地就能激發學生的學習樂趣。

二、高中物理教學難點

高中物理教學內容十分廣泛，力學、電學、磁學、光學、原子結構等內容，每個部分都有自己的特點。光學相關的內容，我們隨時可見，從生活中很多生活小趣事和生活經驗就可以深刻理解光學的相關知識，自然就不是教學的難點。原子結構則不然，由于原子太小，觀察起來十分困難，在高中物理知識體系中也是僅需了解的層次，所以也不是教學的難點。

力學和電磁學不但是高中物理教學的重點，也是高中物理教學的難點。力學難在物體運動過程的多樣性和復雜性，分析問題、推算公式的難度比較大。電磁學，尤其是磁學的相關知識，難以真切地感受到，學生在接觸這兩個概念之前，腦海中沒有一個正確的概念。聽上去就感覺比較模糊，再加上電磁學中復雜的概念和繁雜的關系，學生理解起來也很困難。

通過學生的反應，我們可以發現， 物理教學中的難點存在兩種情形：其一，物理教學中難以解決的問題，由于學生情緒、行為、心理等方面的問題，僅憑教材內容難以使學生掌握相關的物理概念，學習受時間、空間的限制;其二， 學生已有的知識與將要學習的知識之間容易混淆，對理解形成阻礙。這些都是高中物理教學難點的體現。

三、演示實驗的設計

從前面的論述我們可以發現，演示實驗在高中物理教學難點的教學中應用存在可行性，以下從兩個實例分析如何設計演示實驗。

1.楞次定律

楞次定律是電磁學中一個十分重要的知識點和難點。楞次定律指的是感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。這個概念聽上去就很繞，學生難以理解，在題目練習中也很容易出現混淆。那么我們可以通過設計一個小實驗來引導學生學習。

我們可以自己動手制作一個小車和兩個小黑盒子，在兩個小黑盒子中，一個里面放上鋁環，一個里面放上磁鐵。然后將磁鐵靠近這兩個黑盒子，讓學生猜盒子里面放的是什么，并逐一進行分析。磁鐵之間滿足同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引的原則。磁鐵在鋁環附近移動時，鋁環切割磁感線，產生感應電流，感應電流激發自己的磁場，該磁場與磁鐵的磁場發生相互作用。兩者的感覺很像，區別在于一個磁鐵靜止就有，一個需要磁鐵移動才有。這樣的趣味實驗不但能夠讓學生夯實物理知識，也可以激發學生的學習興趣。

2.自感

自感同樣是高中物理教學中的一個難點，它看不到，摸不著。在教學過程中，學生很難理解，無法接受這個現象。自感指的是由于導體本身電流的變化而產生的電磁感應現象。我們可以通過設計一個趣味小實驗來讓學生理解這個概念。

我們需要兩節干電池，一個開關與一個線圈形成一個回路，在線圈兩端接出兩根導線，20名學生手拉手站在兩根導線間，兩側的學生手拿相應裸露導線的兩端。教師閉合開關，學生沒有電流的感覺;教師斷開開關，學生有觸電的感覺，很有意思。開關閉合的時候，電路電壓為3V，電流比較小，學生沒有觸電的感覺。斷開開關的瞬間，通過線圈的電流突然變小，由電磁感應定律可知，線圈里面會產生感應電動勢，較高的電動勢就會讓學生有強烈的觸電感覺，這就是自感現象。

可以發現，通過兩個趣味小實驗，我們就可以讓學生十分清晰地了解兩個高中物理的教學難點，不但高效，而且能夠激發學生興趣。

四、總結

通過本文的論述，我們可以發現，演示實驗對突破高中物理的教學難點，不但具有可行性，同樣能夠有效地提高教學質量。通過靈活地設計演示實驗，可以大大提高高中物理教學的教學水平。

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