關于高中物理演示實驗創新的研究

趙志勇

摘 要：在我國在高中物理教學中，示范實驗的創新不僅可以提高高中物理教學的質量和效率，而且可以提高學生的物理核心素質，提高學生的物理實踐能力、應用能力、創新能力和綜合能力。

關鍵詞：高中物理；演示實驗；創新

演示實驗是物理教學的重要組成部分。有助于教師對教材內容進行形象化、形象化的解讀，培養學生的學習積極性、主動性和創新精神。然而，示范實驗需要創新來提高學生的觀察能力、創新思維和實踐能力。

1 實驗理念的教學創新

有些實驗中使用的一些舊方法是大家熟悉的，但是學生的參與度不高，他們的思維也不具有啟發性。在這個時候，最好嘗試改變實驗的理念，讓實驗設備基于學生手中容易獲得和常見的物品。學生參與度高，經驗豐富，會取得更好的成績。“力的分解”一課，讓學生把兩本書分頁重疊，在桌面上平拉，很難把兩本書拉開，學生覺得很費力；作者又讓學生把另一本書向上斜拉，這次學生覺得很容易就能做到。讓學生分析原因，他們自然會得出向上拉力的兩個效應。探索加速度、力和質量之間關系的實驗方案不止一種。為了簡化問題，保持張力恒定平衡摩擦力后，作者用一輛車，兩輛車與相同的車，三輛車與車釋放先后從靜態研究他們是否加速度與質量成反比。沒有必要用天平來測量質量。同樣，為了保持汽車的質量不變，分別使用一個掛鉤代碼、兩個同類型掛鉤代碼和三個同類型掛鉤代碼來拉動汽車脫離靜止狀態。研究是否加速拉力成正比，和這里不需要使用平衡測量質量。通過使自變量呈指數變化，避免了精確測量的麻煩。

2 教學創新示范過程

在一些抽象理論的教學中，必須增加一些新的實驗來激發學生的興趣。增強師生之間的互動，活躍課堂氣氛。在“行星運動”課上畫一個橢圓，并將其分成兩組進行演示。在這個小組中，抓住繩子的兩端，讓另一個學生在黑板上畫一個小橢圓。在另一組中，兩名學生一起繪制焦距較大的橢圓。學生們拙劣的繪畫自然引起了他們的興趣。兩個橢圓之間的對比也讓他們體驗到橢圓和圓之間有時接近，有時明顯不同的條件。“自感和互感”類，增加學生體驗小實驗的自感現象，有兩個電池在變壓器線圈構成閉環的，然后突然斷開電池兩線，用雙手，讓學生聯系兩線立即結束，學生通過電擊，本能地立即移交。問學生：“你想再試一次嗎？”那個學生不停地搖頭，其他學生都笑了。通過這個小實驗，學生們對線圈中電流從存在到不存在所產生的自感現象印象深刻。課本上有一些有趣的小實驗，課本上沒有非常新穎有趣的演示實驗，所以物理課自然充滿了樂趣。培養學生的興趣，培養他們的精神，培養他們的創新能力是很重要的。

3 提高學生對物理的興趣，培養學生的創新能力

空氣是絕緣體，但在一定條件下，它可以成為導體，使電荷通過它，閃電是空氣被電離在雷雨云或雷雨云與地面之間的放電和形成的。如何解釋教學中的電離空氣問題？學生們更感興趣的是物理實驗——用蠟燭驅動的電動風車旋轉實驗。提高了學生對物理學習的興趣。培養學生的創新能力。實驗裝置如圖1所示。

兩個鋁板相距8～10cm。一塊鋁板連接到感應電動機的正極（或負極）上，另一塊鋁板用導線連接到電動風車D上。轉動感應電動機。當電機正常工作時，電動風車不會旋轉。當一根點燃的蠟燭放在兩塊鋁板之間，電機重新繞好時，電動風車就會旋轉。當兩塊鋁板靠得很近時，電動風車就會轉得更快。這個想法是，旋轉電動風車的動力來自馬達（或高壓靜電源）上的電荷，而蠟燭的火焰則是一種介質。因為蠟燭火焰是一個離子發生器，蠟燭火焰的高溫電離空氣分子周圍大量的正離子和負離子，帶正電的鋁板在靜電場的作用下，負離子吸引了中和帶正電的鋁，和正離子鋁板靜電斥力和飛到另一塊鋁片，使大量的正電荷的鋁板，并將鋁板連接到風車旋轉上，一旦將蠟燭火焰熄滅，無論用感應電動機多么用力旋轉，風車都不會旋轉。通過以上演示實驗，學生對空氣電離知識點有了非常清晰的認識，極大地培養了學生的創新精神和對物理的興趣。

4 數據處理教學創新

科學定律簡單而迷人，而實驗數據枯燥而復雜。就是人們常說的剪不斷也亂剪。從收集實驗數據到發現科學規律的過程經常充滿探索和創新的困難。《行星的運動》似乎沒有什么內容，但是很難教。如果處理不當，就會變成填鴨式教學。然而，這個班級充滿了科學精神和科學方法的教育。為了展示開普勒如何處理第谷觀測到的天文數據，本文嘗試用計算機軟件天文數據處理教學創新。首先，用表格展示天文觀測數據，讓學生發現半長軸越大，公轉周期越大。然后，讓學生猜測兩者之間的關系，并讓學生說出如何直接驗證比例關系當然，我想到了圖像法。然后，使用計算機軟件，開始繪制t-r圖像，并讓學生判斷它是否是直線，學生否認后，讓學生繼續猜測兩者之間可能存在的關系，然后繪制t-r2關系圖像，t-r3關系圖像當他們之間的線性關系被一個接一個地消除時，學生將會受到鼓勵、挫折和疲憊。他們的情緒會從高到低，他們的思想會從高到低，他們會陷入困惑。這就是開普勒的作用，并畫圖像開始逐個驗證無論關系是否建立，學生都受到啟發。在實驗數據處理的創新教學過程中，學生體驗到了思維對話、思維參與、科學精神提煉、科學方法理解、科學規律把握三位一體的教學效果，遠遠優于自然填鴨式教學。

5 通過示范實驗，培養學生的物理思維能力和實驗分析能力

1.在物理實驗課程開始之前，教師應該對物理知識內容進行深入的研究，了解實驗的重點和難點。同時，教師應根據學生的物理學習能力選擇最實用的物理實驗內容，確保學生在物理演示實驗中學習更多的物理知識。

2.引導學生自主設計物理演示實驗，鍛煉學生探索物理實驗的能力。“牛頓管自由落體”為例，演示實驗，教師必須首先了解“牛頓定律”，然后確定實驗目的：讓學生了解萬有引力是躺在地上地球上所有物種的根源”，同時也讓學生了解牛頓定律演示實驗的原理和公式計算混凝土實驗如下：（1）實驗設備：包括牛頓管、氣泵、棒狀磁鐵；（2）實驗目的：研究自由落體的運動和測量重力加速度的g值（3）實驗原理：自由落體運動是勻加速直線運動，速度v和時間t的關系滿足v =gt，v-t圖像是一條直線，直線的斜率是重力加速度的g值。由上可知，0.02s后紙帶的下落位移約為2mm，因此實驗選取前兩點間距2mm的紙帶進行研究。（4）實驗步驟：1）將鐵框架平臺置于臺面邊緣，將打點定時器固定在鐵框架平臺上，注意安裝打點定時器，并在同一垂直線上打兩個限位孔，減少摩擦阻力；2）將重物掛在膠帶的下端，通過打點定時器。夾緊上端，調整膠帶使其順利通過限位孔。用手拿重物；3）點樣穩定后，打開電源，打開夾子，松開紙帶；4）膠帶離開打點定時器后，關閉電源，取下膠帶；5）更換紙帶，重復操作三次；6）將另一重物放在紙帶下端，重復上述操作，完成后立即關閉電源；7）更換紙帶，重復操作三次；8）計算紙帶上每個點的速度并填入表格。

總之，只有在教學上精益求精，不斷創新，努力做到沒有我的人，有我的人有我的新，才能培養出優秀的學生，具有創新精神，創新能力的人才。

本文系濮陽市教育科學規劃項目《關于高中物理演示實驗創新的研究》2018JKGH027研究成果

參考文獻：

[1] 李萍.淺談關于高中物理的演示實驗創新的研究.2017.

[2] 王曉明.高中物理示范實驗教學中學生創新能力的培養措施.2017.

[3] 劉宏宇，郎興平，探討高中物理的演示實驗創新的研究分析.2018.